1、 机械工程测试技术 课程设计 对无缝钢管超声测厚对无缝钢管超声测厚仪仪的探讨的探讨 姓 名： 学 院： 专 业： 班 级： 学 号： 完 成 日 期： 动态测试信号采集仿真与实例分析 2 目目 录录 1 1 绪论绪论 2 2 信号仿真、采集与分析处理信号仿真、采集与分析处理 2.1 题目 2.2 Matlab 处理分析 2.3 讨论 2.4 结论 3 3 基于计算机的声信号采集与分析基于计算机的声信号采集与分析 3.1 题目 3.2 Matlab 处理分析 3.3 讨论 3.4 结论 4 4 机械运行数据分析与处理机械运行数据分析与处理 4.1 题目 4.2 第一份数据分析 4.2.1 Mat
2、lab 处理 4.2.2 结论 4.3 第二份数据分析 4.3.1 Matlab 处理 4.3.2 结论 5 5 总结总结 参考文献参考文献 动态测试信号采集仿真与实例分析 3 动态测试信号采集仿真与实例分析 摘要：测试技术的项目设计动态测试信号采集仿真与实例分析，围绕课程 讲授的动态信号的采集、分析与处理的基本原理与方法进行，同时运用 Matlab 等工具，进行数学处理，做出信号的频谱，并能够分析信号的频谱。项目设计包 括三个部分：信号仿真、采集与分析处理，基于计算机的声信号采集与分析，机 械运行数据分析与处理。 通过项目设计， 能熟练运用傅里叶变换处理和分析信号， 对信号的频谱能够有一个更
3、深的了解。 关键词：关键词：matlab；信号采样；频谱分析；fft 动态测试信号采集仿真与实例分析 4 1.1 信号仿真、采集与分析处理 信号采集过程中一般需要考虑以下几个参数：信号频率、采样频率、采样长度等，不同 参数的数值设定对于信号采集的效果会产生直接影响， 为了掌握信号采集过程中这些参数对 采集过程及其效果产生的影响，可以通过 Matlab 或 C 语言对信号采集与分析处理的过程进 行仿真分析，具体要求如下： 利用 Matlab 或 C 语言产生信号 x(t)， )()2sin()2sin()2sin()( 333222111 tntfatfatfatx 其中：f1=50Hz、 f2
4、=200Hz、f3=1000Hz； n(t) 为白噪声，均值为零，方差为 0,7； 幅值、相位任意设定； 对信号 x(t)进行 DFFT 处理下: 取 1 a=4， 2 a=,5, 3 a=6, 1 = 2 = 3 =0;噪声方差 0.7 Fs=3000HZ:N=1024 程序： Fs=3000; %采样频率 L=1024; %信号长度 NFFT= 1024; %采样点数 T=1/Fs; t=(1:L)*T; n=(rand(1,L)-0.5)*sqrt(12*0.7); %均值为零，方差为 0.7 的白噪声 x=4*sin(2*pi*50*t)+5*sin(2*pi*200*t)+6*sin
5、(2*pi*1000*t)+n; %信号 subplot(2,1,1); plot(Fs*t(1:1000),x(1:1000); %信号的时域图 动态测试信号采集仿真与实例分析 5 X=fft(x,NFFT)/L; %对信号快速傅里叶变换 f=Fs/2*linspace(0,1,NFFT/2+1); subplot(2,1,2); plot(f,2*abs(X(1:NFFT/2+1); %信号的单边谱 Fs=4000HZ:N=1024 动态测试信号采集仿真与实例分析 6 Fs=5000HZ;N=1024 动态测试信号采集仿真与实例分析 7 FS=5000HZ:N=2048 1 a=4， 2
6、a=,5, 3 a=6, 1 = 2 = 3 =0;噪声方差 1 Fs=5000;N=1024 动态测试信号采集仿真与实例分析 8 讨论： 1）通过设置不同的采样频率，画出时域波形和傅里叶变换后的频谱图，讨论在采样点数一 定的情况下，如 1024 点，采样频率对信号时域复现、频域分析的影响； 见图 1 和图 2，采样点数均为 1024，采样频率分别为 5000Hz 和 2500Hz，2500Hz 时， 各个谱线的值已经达不到信号各个谐波分量的幅值， 即已经小于 3,4,5 了， 只有 3,4,4； 而 5000 Hz 时，各个谱线的值非常接近 3,4,5，频率较高时，频谱显示的比较准确，谱线能量泄露小， 频率分辨率越高。 2）采样频率、采样长度（采样点数）与频率分辨率的关系； 见图 2 和图 3，采样频率均为 2500Hz，采样点数分别
