第五章信号处理初步

第 1 页 共 2 1 页 第五章信号处理初步 测试工作的目的是获取反映被测对象的状态和特征的信息。但是有用的信号总是和各种噪声混杂在一起的，有时本身也不明显，难以直接识别和利用。只有分离信号与噪声，并经过必要的处理和分析、清除和修正系统误差之后，才能比较准确地提取测得信号中所含的有用信息。因此，信号处理的目的是: 1)分离信、噪，提高信噪比; 2)从信号中提取有用的特征信号; 3)修正测试系统的某些误差，如传感器的线性误差、温度影响等。 信号处理可用模拟信号处理系统和数字信号处理系统来实现。 模拟信号处理系统由一系列能实现模拟运算的电路，诸如模拟滤波器、乘法器、微分放大器等环节组成。其中大部分环节在前行课程和前面几章中已有讨论。模拟信号处理也作为数字信号处理的前奏，例如滤波、限幅、隔直、解调等预处理。数字处理之后也常需作模拟显示、记录等。 数字信号处理是用数字方法处理信号，它即可在通用计算机上借助程序来实现，也可以用专用信号处理机来完成。数字信号处理机具有稳定、灵活、快速、高效、应用范围广、设备体积小、重量轻等优点，在各行业中得到广泛的应用。 第一节 数字信号处理的基本步骤 1.数字信号处理的基本步骤如图5-I所示。 信号的预处理是把信号变成适于数字处理的形式，以减轻数字处理的困难。 预处理包括: 1)电压幅值调理 为便于采样，总是希望电压峰-峰值足够大，以便充分利用A/D换器的精确度。如12位的A/D转换器，其参考电压为 5V。由于2l2=4096，故其末位数的当量电压为2.5mV。若信号电平较低，转换后二进制数的高位都为0，仅在低位有值，转换后的信噪比将很差。若信号电平绝对值超过5V，则转换中又将发生溢出，这是不允的。所以进入A/D转换的信号的电平应适当调整。 2)必要的滤波，以提高信噪比，并滤去信号中的高频噪声。 第 2 页 共 2 1 页 3)隔离信号中的直流分量 (如果所测信号中不应有直流分量)。 4)如原信号经过调制，则应先行解调。 5)对数据中的奇异点 (由于强干扰或信号丢失引起的数据变)应予以剔除。 6)对温漂、时漂等系统性干扰所引起的趋势项 (周期大于记录长度的频率分)予以分离。 2.数字化 用A/D将模拟信号转换为数字信号； 3.数字化处理 按需要进行时域、频域或其它域的处理（应用相应的软件完成），其中频域处理方法最优越； 4.模拟化或显示。 信号处理内容很丰富，以下仅讨论数字信号处理中的重点部分，如数字化的过程、...