1、* 1MEASUREMENTINFORMATION SIGNAL ANALYSIS IN MECHANICAL ENGINEERING机械科学与工程学院机械电子信息工程系机械工程测试 信息 信号分析 * 2课件资料下载：邮箱地址： “机械工程测试 ”每个字拼音的第一个字母 密码：注意下载时不要删除原始文件 * 32.2 系统q主要内容 一、系统定义 二、系统分类 三、系统分析方法 时域分析法 变换域分析法 四、线性系统分析的基本理论 线性系统模型 线性系统性质 五、测试系统动态响应特性 传递函数、频响函数 一阶系统、二阶系统及其频响函数 六、测试系统静态响应特性* 42-2 系统q一、系统 P
2、14 信号与系统，信号分析与系统理论结合 定义：由若干个相互作用、相互依赖的事物组合而成的具有特定功能的整体。信源被测对象应用被控对象传感器一次仪表传输调理二次仪表转换分析预处理及处理完整的检测系统信号 信号 信号q二、系统分类1.连续时间系统与离散时间系统连续时间系统： 输入、输出均为连续函数。描述系统特征的为 微分方程 。离散时间系统： 输入、输出均为离散函数。描述系统特征的为 差分方程 。数字信号* 52-2 系统2.时变 系统与 非时变 系统：由系统参数是否随时间而变化决定 线性时不变系统（线性定常系统）， 用常微分方程描述。 其分析的理论和方法最为基础、最成熟 其它系统通过某种假设后
3、可近似作为线性定常系统来处理。 一般的测试系统都可视为线性定常系统。3.线性 系统与 非线性 系统 线性系统 ： 具有 叠加性、比例性 (齐次性 )的系统4.即时系统 与 动态系统 即时系统： 系统的输出信号只决定于 同时刻 的激励信号，与 过去工作状态无关 。用 代数方程式描述 动态系统 ：系统的输出信号不仅决定于 同时刻的 激励信号，且与 过去工作状态有关 。用 微分或差分方程式 描述* 62-2 系统5.集总参数系统 与 分布参数系统 集总参数系统 ，集总参数元件组成， 常微分方程式 描述 集总参数元件：理想元件是抽象的模型，没有体积和大小，其特性集中表现在空间的一个点上。 分布参数系统
4、 ，分布参数元件组成， 偏微分方程式描述，描述系统的独立变量为时间，与空间有关6.因果系统与非因果系统 因果信号与非因果信号比较* 7补充知识 集总参数： 组成电路模型的元件，都是能反映实际电路中主要物理特征的理想元件，电路中实际元件在工作过程中和电磁现象有关，因此有三种最基本的理想电路元件：表示消耗电能的理想电阻元件 R；表示贮存电场能的理想电容元件 C；表示贮存磁场能的理想电感元件 L，当 实际电路的尺寸远小于电路工作时电磁波的波长时（ 电磁波传播速度接近于光速，电路中的激励或响应频率越高电磁波波长越短，假设最高频率成分为 50MHZ时其波长约 6米长，一般的电路长宽都不会超过这个数，所以
5、一般电路分析都满足集总假设。 (除了电力传输工程里那个超长距离及无线电接收超过 100MHZ以上的信号外 ) ） ，可以把元件的作用集总在一起，用一个或有限个 R、 L、 C元件来加以描述，这样的电路参数叫做集总参数。而集总参数元件则是每一个具有两个端钮的元件，从一个端钮流入的电流等于从另一个端钮流出的电流；端钮间的电压为单值量。* 8补充知识 分布参数 ：参数的分布性指电路中同一瞬间相邻两点的电位和电流都不相同。这说明分布参数电路中的电压和电流除了是时间的函数外，还是空间坐标的函数。 研究分布参数电路时，常以具有两条平行导线、而且参数沿线均匀分布的传输线为对象。这种传输线称为均匀传输线（或均
6、匀长线）。因此实际应用的传输线可以等效转换成具有两条平行导线形式的均匀的传输线。 * 9三、系统分析方法q时域分析法 直接分析时间变量的函数，研究系统的时间响应特性。 常用经典分析方法或卷积积分方法求解常微分方程。q变换域分析法 时域函数转换成相应变换域的某种变量函数 FFT(频域 )，频率特性 拉氏变换与 Z变换，系统传输特性q线性时不变系统 激励信号分解为 某种基本单元 ，求基本单元的系统响应。时域卷积 -脉冲函数； FT-正弦或复频率函数；拉氏变换 -复指数函数。* 10四、线性系统分析的基本理论q1. 线性系统 测试系统的数学模型 如果系统输入 xk(t) (k=0,1,2,n) 之和的响应等于各自响应之和，则输入量和输出量之间的数学形式为 : y输出量； x 输入量； t 时间 ;an、 bm系统结构特性参数 系统的阶次 由 输出量最高微分阶次 n决定，如：一阶系统 二阶系统。
