【图文】实验一 连续时间信号在MATLAB中的表示_百度文库
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实验一 连续时间信号在MATLAB中的表示
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你可能喜欢CN 13 -1265 /TE承 德 石 油 高 等 专 科 学 校 学 报Journal o f Chengde Petro leu m Co llege第 9 卷第 1 期, 2007年 3 月 Vo . l 9 , No . 1 , M ar . 2007相关函数在检测周期性信号中的应用杨 墨 ,孙1文 , 赵志骏 , 孙剑波233(1 . 北华航天工业学院 机械工程系 河北 廊坊 065000 ; 2 . 承德石油高等专科学校 电工系 河北 承德 067000 ; 3 . 承德石油高等专科学校 科技处 河北 承德 067000)摘要 : 介绍了相关函数的定义及其物理意义。根据定义推 导出函 数的某些 相关性 质。根据 推导结果 设计了 一种从白噪声中检测周 期性信号的算法。通过软件仿真 , 发现该算法 实用有效 , 而且可 以在噪声功 率大于周 期信号功率的情况下有 效分辩出有用信号的周期。 关键词 : 相关函数 ; 数字信号处理 ; 白噪声 ; 信号功率 中图分类号 : TB53 文献标识码 : B 文章编号 : ( 5-03Correlation Function-based A lgorithm for D etecting Periodic SignalYANG M o , SUN W en , ZHAO Zhi jun , SUN Jian-boA erospace Eng in eering, L ang fang 065000 , H ebe,i C 2 . D epart m ent o f E lectric and E lectronic Engineerin g , Chengde P etro leum Co llege, Chengde 067000 , H ebe,i C 3 . Section o f Science and T echno logy , Chengde P etro leum Co llege, Chengde 067000 , H ebe, i China) Abstract : T he defin it io n and physical sense of correlation funct io n are introduced at th e beg inning and then som e i m portant qualities are fetched . W e design the a lg orithm to de tect period ic signal from w hite no ise by the derivat io n . A fter so ftw are si m ulation, w e f ind that th e a lg orithm is not only easy to be rea lized , but also effic ie nt to help detect the per io d o f useful sig na l even w hen the no ise pow er is larger th an per io dic signal pow er . K ey w ord s : co DSP; sig na l pow er 随着数字信号处理技术的日趋成熟, 许多数学领域的研究成果被应用在工程实践中, 相关函数就是 [ 1] 一个。相关函数的应用很广泛 , 如噪声中的信号检测, 信号相关性检验 , 信号延时长度的测量等。在 描述随机信号时 , 相关函数还是一个重要的统计量。本文介绍一种以相关函数为数学依据的检测白噪 声中周期信号的方法。1 2 3 3(1 . D epart m ent o fM echan ica l Eng ineering, No rth Ch in a Institute of1 数学原理对于能量信号 x ( n )和 y ( n )的互相关函数定义为 : rxy (m ) =n= - ]E]x ( n )y ( n + m )( 1)其中 m, n 都是离散值, 表示 m, n 时刻。 ryx (m ) 在 m 时刻的值, 等于将 x ( n ) 保持不动而 y ( n ) 左移 m 个抽样周期, 然后, 两个抽样序列在所有对应时刻值相乘 , 再加和。如果 y ( n ) = x ( n ), 则上面定义的收稿日期 :
作者简介 : 杨 墨 ( 1980-), 女 , 北华航天工业学院机械工程系助教 , 硕士研究生 , 研究方向 : 光电检测技术及仪器。# 26# 互相关函数变成了自相关函数 :承德石油高等专科学校学报2007 年第 9卷第 1期rxx (m ) =n= - ]E]x ( n )x ( n + m )( 2)互相关函数表示信号 y ( n) 延时 m 后的波形和信号 x ( n) 波形的相似程度。而自相关函数表示信号 x ( n) 的波形与自身经过 m 时刻后的波形 x ( n + m )的相似程度。 对于能量信号 rxx ( 0) =n= - ]E]x ( n ) x ( n ) = E x , 即 rxx ( 0 ) 等于信号 x ( n ) 自身的能量。根据功率信号N的特点 , rxx ( 0 ) 将趋于无穷大。因此, 对于功率信号的互相关函数被定义为 : 1 rxy (m ) = N→ lim x ( n) y ( n + m ) ] 2 N + 1n E = -N 自相关函数被定义为 : 1 rxx (m ) = N→ lim x ( n) x ( n + m ) ] 2 N + 1n E = -N 如果 x ( n ) 是周期信号 (周期信号是功率信号 ), 其周期为 T, 对于 x ( n) 的自相关函数 , 1 1 rxx (m ) = Nl m i x ( n )x ( n + m ) = N→ lim x ( n) x [ ( n + T ) + m ] = rxx (m + T ) E E →] 2 ] 2 N + 1n= -N N + 1n= -N 由此可见, 周期信号的自相关函数也是周期的 , 且周期与原信号同周期。N N N( 3)( 4)2 仿真结果及分析现在假设被检测信号 x ( n) 由周期为 T 的正弦信号 s ( n ) 和平均值为 0 的白噪声组成, 正弦信号的 幅度是 1 , 白噪声的方差为 1 , 则信噪比为 - 3db ( 噪声功率大于信号的功率 ), 图 1 给出了对 x ( n) 时域进 行采样后波形。从图中我们很难看出是否有正弦信号。首先对 x ( n) 采样, 得到离散采样值 ( 为了保证信号分析正确必须满足采样定理规定的采样周期 )。 然后对 x ( n) 求自相关函数 , 不断改变 m 值, m 取前 100个点, m-rxx (m ) 图形如图 2所示。从图 2 中可以 看出 rxx (m )图形呈现出周期性。 分析 x ( n ) 的自相关函数: 1 rxx (m ) = N→ lim [ s( n) + u( n ) ] [ s( n + m ) + u( n + m ) ] = rs (m ) + ru s (m ) + rsu (m ) + ru (m ) ] 2 N + 1nE = -N 一个正弦信号与白噪声信号的相关性几乎为 0 , 所以当 m 大于 0 时 , rus (m ) 和 rsu (m ) 都约等于 0。对白 噪声功率谱分析[2 -3 ] N可知 , ru(m ) = A XCe- |m XC |/2 。其中 XC 是噪声的截至频率 , A 为定标常数。对于白杨墨 , 等 : 相关函数在检测 周期性信号中的应用# 27#噪声, XC 值很大 所以 ru (m ) 随着 m 增长很快就趋于 0 了。这样 , rxx (m )也将呈现周期变化 , 且在 m = 0 , T, 2 T ,出 现峰值 , 从而揭 示出 隐含在 x ( n) 中的周期信号。3 结论本文阐述了 一种利用相关函 数检测噪 声中 周期 信号 的方 法。 仿真结果表明, 即使噪声功率大于 信号功率, 只要噪声频率范围足够 宽 , 用此方法也可 以将噪声滤去。 相关函数数学公式简单, 即使使用 低端单片机也可以实现函数算法, 这为降低系统成本提供了有利的 条件。 参考文献:[ 1] [ 2] [ 3] 朱昊 . 复自相关技术在声学多普勒流速剖面仪中的应用及 [ J] . 兵工学报 , 2006, ( 5) : 451 -458 . 丁凯 . 混沌信号发生器 [ J]. 系统工程与电子技术 , 2006, ( 12): . 周浩敏 . 谐振式微小型压力传感器数字闭环系统 [ J] . 北京航空航天大学 , 2006, ( 11):
.( 上接第 16页 )5 实例分析采用研制的样机气体透过测定仪 (横向项目, 与北京哈科电子有限公司合作生产 ) 对统一牛肉面包 装袋 ( Bopp /pp) 进行测定, 曲线如图 2 , A1 点坐标 ( 15 , 494) , A2 点坐标 ( 45 , 766) , 根 -2 据式 ( 6 ) 计算 气体 透过 量 为 1111 @ 10 cm / ( m # Pa # d), 气体透 过系数为 71 023 2@ 10- 14c m # cm / ( cm # s# P a) , 与国家塑3 2料制品质量监督检验中心检测的该材料的 -2 透气 性数 据 ( 气 体 透过 量为 11 08 @ 10 cm / ( m # Pa # d), 气体透 过系数为 61 803 2@ 10- 14c m # cm / ( cm # s# Pa)基本一致。3 2参考文献:[ 1] [ 2] G B /T . 沈祥玖 . VB 程 序设计 [M ]. 北京 : 高等教育出版社 , 2000 .
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为什么说一个特定的信号通常是由许多不同的频率成分组成的？？
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p>信号从不同的角度可分为不同类型，可参考教科书，最基本的分类有周期信号和非周期信号。周期信号：周期信号的含义不言自明，按照傅里叶级数理论，满足狄里赫利条件（实际我们遇到的自然界的信号大都满足这一条件）的任何周期信号都可以分解为不同频率正弦信号之和。这样非周期信号就变成“周期”信号了，不过这时不用级数理论来分析信号的频率与幅值之间的关系，而用傅里叶变换的方法进行，傅里叶变换也把信号从时域变换到频域，不同频率的正弦信号的幅值有所不同。非周期信号：当信号不是周期信号，比如在桌面上锤击一次（注意只锤击一次）后的振动信号，让该振动信号自然衰减完毕，该信号就不是周期信号。但是可以设想，并把两个信号连接起来，如此循环进行周期性拓广，其两次锤击的时间间隔可以认为是信号的周期：当上一次振动信号衰减完毕后再次锤击
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0位同学学习过此题，做题成功率0%
电吉他是利用电磁感应原理工作的一种乐器．如图a所示为电吉他的拾音器的原理图，在金属弦的下方置有一个连接到放大器的螺线管．一条形磁铁固定在管内，当拨动金属弦后，螺线管内就会产生感应电流，经一系列转化后可将电信号转为声音信号．（1）金属弦的作用类似“研究电磁感应现象”实验中铁芯的作用，则被拨动后靠近螺线管的过程中，通过放大器的电流方向为&（以图象为准，填“向上”或“向下”）．（2）下列说法正确的是　&A．金属弦上下振动的周期越大，螺线管内感应电流的方向变化也越快B．金属弦上下振动过程中，经过相同位置时速度越大，螺线管中感应电动势也越大C．若电吉他通过扩音器发出的声音随感应电流强度增大而变响，则增减螺线管匝数会起到调节音量的作用D．电吉他通过扩音器发出的声音频率和金属弦振动频率相同，则金属弦振动越快，发出的声波越容易发生明显衍射现象（3）若由于金属弦的振动，螺线管内的磁通量随时间的变化如图b所示，则对应感应电流的变化为　&&
本题难度：一般
题型：解答题&|&来源：2007-上海市部分重点中学高三（下）第二次联考物理试卷
分析与解答
习题“电吉他是利用电磁感应原理工作的一种乐器．如图a所示为电吉他的拾音器的原理图，在金属弦的下方置有一个连接到放大器的螺线管．一条形磁铁固定在管内，当拨动金属弦后，螺线管内就会产生感应电流，经一系列转化后可将电信号转...”的分析与解答如下所示：
（1）根据楞次定律判断感应电流的方向．（2）磁通量的变化率越大，产生的感应电动势越大，感应电流越大．（3）根据E=得出感应电动势和磁通量变化率的关系，从而得出电流随时间的变化关系．（1）被拨动后靠近螺线管的过程中，磁通量增大，根据楞次定律，产生的感应电流通过放大器的电流方向向下．（2）A、金属弦上下振动的周期越大，知磁通量的变化率慢，则产生的感应电流小．故A错误．B、金属弦上下振动过程中，经过相同位置时速度越大，知磁通量的变化率越大，则感应电动势越大．故B正确．C、根据E=得，增减螺线管匝数，可以改变电动势，改变感应电流，从而起到调节音量的作用．故C正确．D、电吉他通过扩音器发出的声音频率和金属弦振动频率相同，则金属弦振动越快，发出的声波频率越高，波长越小，越不容易发生明显的衍射．故D错误．故选BC．（3）根据楞次定律，磁通量增加时和减小时产生的感应电流方向相反，从0时刻开始，磁通量的变化率越来越小，则感应电流的大小越来越小，然后磁通量的变化率越来越大，则感应电流反向越来越大．故D正确，A、B、C错误．故选D．故答案为：（1）向下，（&2）BC&&& （3）D．
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电吉他是利用电磁感应原理工作的一种乐器．如图a所示为电吉他的拾音器的原理图，在金属弦的下方置有一个连接到放大器的螺线管．一条形磁铁固定在管内，当拨动金属弦后，螺线管内就会产生感应电流，经一系列转化后可...
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经过分析，习题“电吉他是利用电磁感应原理工作的一种乐器．如图a所示为电吉他的拾音器的原理图，在金属弦的下方置有一个连接到放大器的螺线管．一条形磁铁固定在管内，当拨动金属弦后，螺线管内就会产生感应电流，经一系列转化后可将电信号转...”主要考察你对“法拉第电磁感应定律”
等考点的理解。
因为篇幅有限，只列出部分考点，详细请访问。
法拉第电磁感应定律
与“电吉他是利用电磁感应原理工作的一种乐器．如图a所示为电吉他的拾音器的原理图，在金属弦的下方置有一个连接到放大器的螺线管．一条形磁铁固定在管内，当拨动金属弦后，螺线管内就会产生感应电流，经一系列转化后可将电信号转...”相似的题目：
英国物理学家麦克斯韦认为，变化磁场会在空间激发感生电场，感生电场对自由电荷做功产生感生电动势．如图甲所示，方向竖直向下的磁场磁感应强度均匀增加，磁感应强度B随时间t的变化规律为B=kt（k为常数），这时产生感生电场的电场线是一系列逆时针方向以0为圆心的同心圆，且同一条电场线上各点的场强大小相等．（1）在垂直磁场的平面内放一半径为r的导体环，求导体环中产生的感生电动势e；（2）若在垂直磁场的平面内固定一半径为：的光滑绝缘细管，管内有一质量为m、带电量为+q的轻质小球，如图乙所示，使磁感应强度由零开始增大同时小球在感生电场的作用下，从静止开始运动，已知在半径为r的细管内二周产生的感生电动势．与该处感生电场电场强度E的关系为e=Eo2πr，求当磁感应强度增大到B0时，细管对小球的弹力．（设小球在运动过程中电荷量保持不变，对原磁场的影响可忽略，不计小球重力．）
如图（a）所示，光滑的平行长直金属导轨置于水平面内，间距为L、导轨左端接有阻值为R的电阻，质量为m的导体棒垂直跨接在导轨上。导轨和导体棒的电阻均不计，且接触良好。在导轨平面上有一矩形区域内存在着竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B。开始时，导体棒静止于磁场区域的右端，当磁场以速度v1匀速向右移动时，导体棒随之开始运动，同时受到水平向左、大小为f的恒定阻力，并很快达到恒定速度，此时导体棒仍处于磁场区域内。（1）求导体棒所达到的恒定速度v2；（2）为使导体棒能随磁场运动，阻力最大不能超过多少？（3）导体棒以恒定速度运动时，单位时间内克服阻力所做的功和电路中消耗的电功率各为多大？（4）若t＝0时磁场由静止开始水平向右做匀加速直线运动，经过较短时间后，导体棒也做匀加速直线运动，其v-t关系如图B.所示，已知在时刻t导体棋睥瞬时速度大小为vt，求导体棒做匀加速直线运动时的加速度大小。&&&&
如图所示，均匀磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框，半圆直径与磁场边缘重合；磁场方向垂直于半圆面(纸面)向里，磁感应强度大小为B0.使该线框从静止开始绕过圆心O、垂直于半圆面的轴以角速度ω匀速转动半周，在线框中产生感应电流；现使线框保持图中所示位置，磁感应强度大小随时间线性变化．为了产生与线框转动半周过程中同样大小的电流,磁感应强度随时间的变化率的大小应&&&&
“电吉他是利用电磁感应原理工作的一种乐器．...”的最新评论
该知识点好题
1一矩形线圈位于一随时间t变化的匀强磁场内，磁场方向垂直线圈所在的平面（纸面）向里，如图1所示．磁感应强度B随t的变化规律如图2所示．以I表示线圈中的感应电流，以图1中线圈上箭头所示方向的电流为正，则以下的I-t图中正确的是（　　）
2一矩形线框置于匀强磁场中，线框平面与磁场方向垂直，先保持线框的面积不变，将磁感应强度在1s&时间内均匀地增大到原来的两倍，接着保持增大后的磁感应强度不变，在1s&时间内，再将线框的面积均匀地减小到原来的一半，先后两个过程中，线框中感应电动势的比值为（　　）
3（2012o上海）正方形导线框处于匀强磁场中，磁场方向垂直框平面，磁感应强度随时间均匀增加，变化率为k．导体框质量为m、边长为L，总电阻为R，在恒定外力F作用下由静止开始运动．导体框在磁场中的加速度大小为&&&&，导体框中感应电流做功的功率为&&&&．
该知识点易错题
1如图所示，A是长直密绕通电螺线管．小线圈B与电流表连接，并沿A的轴线OX从D点自左向右匀速穿过螺线管A．能正确反映通过电流表中电流，随X变化规律的是（　　）
2（2003o天津）两根平行的金属导轨，固定在同一水平面上，磁感B=0.50T的匀强磁场与导轨所在平面垂直，导轨的电阻很小，可不计．导轨间的距离l=0.20m．两根质量均为m=0.10kg的平行杆甲、乙可在导轨上无摩擦地滑动，滑动过程中与导轨保持垂直，每根金属杆的为电阻R=0.50Ω，在t=0时刻，两杆都处于静止状态．现有一与导轨平行，大小为0.20N的作用于金属杆甲上，使金属杆在导轨上滑动．经过t=0.5s，金属杆甲的加速度a=1.37m/s2，问此时两金属杆的速度各为多少？
3如图甲所示，线圈ABCD固定于匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向外，当磁场变化时，线圈AB边受安培力向右且变化规律如图乙所示，则磁场的变化情况可能是（　　）
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贴数:15&分页:小马发信人: skycolt (小马), 信区: Bioinformatics
标&&题: 请教一下怎么判断一个信号是不是周期信号？
发信站: 水木社区 (Wed Jun 28 11:04:20 2006), 站内 && 给出一个时间序列怎么得出这个序列的周期
假设是一个周期信号 && --
pkpk @ BDWM &&&& ※ 来源:·水木社区 newsmth.net·[FROM: 162.105.154.*]
光阴似箭发信人: althea (光阴似箭), 信区: Bioinformatics
标&&题: Re: 请教一下怎么判断一个信号是不是周期信号？
发信站: 水木社区 (Wed Jun 28 13:06:59 2006), 站内 &&&& fft
【 在 skycolt (小马) 的大作中提到: 】
: 给出一个时间序列怎么得出这个序列的周期
: 假设是一个周期信号
&&&& -- && ※ 来源:·水木社区 newsmth.net·[FROM: 151.201.115.*]
小马发信人: skycolt (小马), 信区: Bioinformatics
标&&题: Re: 请教一下怎么判断一个信号是不是周期信号？
发信站: 水木社区 (Wed Jun 28 13:29:26 2006), 站内 && 不是弦函数岂不会有一堆峰？ && 【 在 althea (光阴似箭) 的大作中提到: 】
pkpk @ BDWM &&&& ※ 来源:·水木社区 newsmth.net·[FROM: 162.105.154.*]
刹那间发信人: cnyy (tea), 信区: Bioinformatics
标&&题: Re: 请教一下怎么判断一个信号是不是周期信号？
发信站: 水木社区 (Thu Jun 29 01:20:22 2006), 站内 && Fourier Transformation
【 在 skycolt (小马) 的大作中提到: 】
: 给出一个时间序列怎么得出这个序列的周期
: 假设是一个周期信号
&&&&&& -- && ※ 来源:·水木社区 ·[FROM: 152.19.36.*]
刹那间发信人: cnyy (tea), 信区: Bioinformatics
标&&题: Re: 请教一下怎么判断一个信号是不是周期信号？
发信站: 水木社区 (Thu Jun 29 01:29:02 2006), 站内 && 有一堆峰就是说是几个周期信号的线性叠加.
【 在 skycolt (小马) 的大作中提到: 】
: 不是弦函数岂不会有一堆峰？
&&&&&& -- && ※ 来源:·水木社区 ·[FROM: 152.19.36.*]
小马发信人: skycolt (小马), 信区: Bioinformatics
标&&题: Re: 请教一下怎么判断一个信号是不是周期信号？
发信站: 水木社区 (Thu Jun 29 08:29:07 2006), 站内 && 噪音也是一堆峰，我怎么判断是噪音还是周期信号啊 && 【 在 cnyy (tea) 的大作中提到: 】
: 有一堆峰就是说是几个周期信号的线性叠加.
pkpk @ BDWM &&&& ※ 来源:·水木社区 newsmth.net·[FROM: 162.105.154.*]
北溟有鸟发信人: eaglelord (北溟有鸟), 信区: Bioinformatics
标&&题: Re: 请教一下怎么判断一个信号是不是周期信号？
发信站: 水木社区 (Thu Jun 29 09:56:05 2006), 站内 && 在不限定频谱的情况下，任何信号都可以用正弦信号来逼近，所以要判断是不是噪音应该限定一个频谱范围，再来作fft。另外做频率分析可以试试小波。
【 在 skycolt (小马) 的大作中提到: 】
: 噪音也是一堆峰，我怎么判断是噪音还是周期信号啊
&&&&&& -- && ※ 来源:·水木社区 ·[FROM: 159.226.5.*]
lovejoy发信人: fall4her (lovejoy), 信区: Bioinformatics
标&&题: Re: 请教一下怎么判断一个信号是不是周期信号？
发信站: 水木社区 (Thu Jun 29 10:17:52 2006), 站内 && 我不懂瞎说啊
以前玩SETI@Home 就是找外星人无线电信号的 是把信号切割 然后找较高的信号从噪音分离 然后好像有傅立叶变换 还有个高斯什么的我就不懂了 && 【 在 skycolt (小马) 的大作中提到: 】
: 给出一个时间序列怎么得出这个序列的周期
: 假设是一个周期信号
&&&&&& -- && ※ 来源:·水木社区 ·[FROM: 218.199.19.*]
苟日新，日日新，又日新发信人: nuyuohz (nuyuohz), 信区: Bioinformatics
标&&题: Re: 请教一下怎么判断一个信号是不是周期信号？
发信站: 水木社区 (Thu Jun 29 10:29:21 2006), 站内 && 周期函数ft之后是等间隔峰，也就是只在n*d (n是整数）处有峰，d=2*pi/周期的长度,无周期（也就是周期无穷大）信号峰间隔d=2*pi/无穷大－&0
【 在 skycolt (小马) 的大作中提到: 】
: 给出一个时间序列怎么得出这个序列的周期
: 假设是一个周期信号
巧言唯反覆，成败是英雄 && ※ 来源:·水木社区 ·[FROM: 219.234.148.*]
小马发信人: skycolt (小马), 信区: Bioinformatics
标&&题: Re: 请教一下怎么判断一个信号是不是周期信号？
发信站: 水木社区 (Thu Jun 29 10:35:25 2006), 站内 && 多谢大家指教
因为我想自动的判断很多轨迹的周期
所以我必须找到一种有效的方法把信号和噪音分开
而且我也不知道信号的频率
小波分析只是听说过
没有看过 && 【 在 eaglelord (北溟有鸟) 的大作中提到: 】
: 在不限定频谱的情况下，任何信号都可以用正弦信号来逼近，所以要判断是不是噪音应该限定一个频谱范围，再来作fft。另外做频率分析可以试试小波。
pkpk @ BDWM &&&& ※ 来源:·水木社区 newsmth.net·[FROM: 162.105.154.*]
文章数:15&分页: