第一篇：工程測試與信號分析

華中科技大學(xué)博士研究生入學(xué)《工程測試與信號分析》考試大綱

（代碼：3314）

第一部分考試說明

一、考試性質(zhì)

《工程測試與信號分析》課程是為培養(yǎng)碩士研究生科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，提高?shí)驗(yàn)技能，掌握實(shí)驗(yàn)理論與方法而設(shè)置的。國內(nèi)許多高校都以學(xué)位課或選修課的形式開設(shè)了這門課程。因此將它列為博士研究生入學(xué)考試的內(nèi)容之一。

它的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)是高等學(xué)校優(yōu)秀碩士畢業(yè)生能達(dá)到的及格或及格以上水平，以保證被錄取者具有基本的科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰屠碚摲治瞿芰?。有利于今后進(jìn)行博士學(xué)位的研究。

二、考試形式與考卷結(jié)構(gòu)

（一）答卷方式：閉卷、筆試；試卷中所列題目全部為必答題。

（二）答題時(shí)間：180分鐘

（三）參考書目：盧文祥、杜潤生，機(jī)械工程測試·信息·信號分析，（第二版），華中科技大學(xué)出版社

第二部分考查要點(diǎn)

一、信號分析基礎(chǔ)

測試、信息、信號的概念；信號分析基本內(nèi)容。

信號分類；信號分析系統(tǒng)；信號的時(shí)域、頻域分析；卷積與相關(guān)定理。

二、信息論基礎(chǔ)知識

信號論與廣義通訊系統(tǒng)；信源模型、信息熵、離散信源及熵、連續(xù)信源及熵；最大熵定理；信息與熵的守恒定律。

三、信息轉(zhuǎn)換與傳輸

信息探測工程；新型傳感器；信息傳輸過程中的干擾噪聲。

四、模擬信號分析

調(diào)幅，調(diào)頻；濾波器；信號的統(tǒng)計(jì)誤差、均值、均方值的測量；概率密度分析。

五、數(shù)字信號分析

模擬信號離散化：采樣、最化、編碼，頻混現(xiàn)象，采樣定理，信號復(fù)原；截?cái)啵芰啃孤┈F(xiàn)象。

離散Fourier變換，DFT圖解推演，數(shù)學(xué)表達(dá)式；DFT與FT之間的關(guān)系；FFT算法基本原理。

數(shù)字濾波原理；數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)。

六、維納濾波

維納濾波；反濾波；預(yù)測反濾波。

七、同態(tài)濾波與時(shí)譜技術(shù)

同態(tài)濾波系統(tǒng)；解同態(tài)濾波系統(tǒng)；時(shí)譜技術(shù)。

八、信號的時(shí)頻分析

短時(shí)傅里葉變換；小波變換。

九、信號分析設(shè)備

頻譜分析儀；數(shù)字信號處理系統(tǒng)，類型，技術(shù)性能；頻率細(xì)化分析方法。

十、機(jī)械工程中的信號分析技術(shù)

分析參數(shù)選擇；試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析；機(jī)械設(shè)備診斷；聲信號測量及評價(jià)。

第二篇：信號與測試技術(shù)實(shí)驗(yàn)安排(2014)

2014年信號與測試技術(shù)實(shí)驗(yàn)安排

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：

實(shí)驗(yàn)1：基本信號分析，包括傅里葉變換及相關(guān)運(yùn)算

實(shí)驗(yàn)2：傳感器測量原理：

活塞壓力計(jì)實(shí)驗(yàn)（必做），按靜態(tài)標(biāo)定方式進(jìn)行3個(gè)循環(huán)測量并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。溫度傳感器實(shí)驗(yàn)，電感式傳感器實(shí)驗(yàn)，要求從中至少選擇1個(gè)。

金屬箔式應(yīng)變計(jì)實(shí)驗(yàn)、光纖光電傳感器實(shí)驗(yàn)、超聲測距實(shí)驗(yàn)、電渦流傳感器實(shí)驗(yàn)、霍爾傳感器實(shí)驗(yàn)、電容式傳感器實(shí)驗(yàn)，要求從中至少選擇3個(gè)。

實(shí)驗(yàn)時(shí)間：10學(xué)時(shí)，其中實(shí)驗(yàn)一4學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)二6學(xué)時(shí)

實(shí)驗(yàn)形式：

實(shí)驗(yàn)1：每組不超過2個(gè)人

實(shí)驗(yàn)2：分組分別使用不同實(shí)驗(yàn)臺進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，完成后，輪換至其他實(shí)驗(yàn)臺實(shí)驗(yàn)，要求每組不超過2個(gè)人

各班級實(shí)驗(yàn)時(shí)間安排：

21班：第5、7、8、9、10周周一上午10:00-12:00

22班：第5、6、7、8、10周周五上午10:00-12:00

23班：第5、7、8、9、10周周一上午08:00-10:00

24班：第5、7、8、9、10周周五晚上18:30-20:30

25班：第4周周一上午08:00-10:00，周五上午10:00-12:00；第7、8、9周周三上午10:00-12:00 26班：第4周周一上午10:00-12:00，周二上午08:00-10:00；第7、8、9周周三下午14:00-16:00

27班：第5、6、7、8、10周周四上午08:00-10:00

28班：第5、6、7、8、9 周周二上午08:00-10:00

實(shí)驗(yàn)教師董韶鵬上課班級：21、23、27、28

實(shí)驗(yàn)教師張軍香上課班級：22、24、25、26

學(xué)生實(shí)驗(yàn)課上網(wǎng)選擇實(shí)驗(yàn)組步驟：

1、網(wǎng)址：211.71.14.172/zkzx2、登陸：登陸按鈕在網(wǎng)頁的右上角。初始用戶名和密碼均為學(xué)號，首次登陸后需更改密碼，填寫相關(guān)信息。密碼修改后請牢記，后面上傳實(shí)驗(yàn)報(bào)告，查看實(shí)驗(yàn)成績都需要密碼。

3、登陸后，單擊主菜單的“選課系統(tǒng)”，可查看與自己相關(guān)的實(shí)驗(yàn)課程。

4、單擊對應(yīng)實(shí)驗(yàn)課程的操作里的“學(xué)生選課”，會列出實(shí)驗(yàn)課程的所有分組。每個(gè)學(xué)生會有一個(gè)默認(rèn)的分組，如果實(shí)驗(yàn)時(shí)間不合適，可以自己調(diào)整（僅限第一個(gè)實(shí)驗(yàn)開始前調(diào)整），但需要首先退出原來的實(shí)驗(yàn)分組。

5、對應(yīng)實(shí)驗(yàn)課程的操作里的“個(gè)人實(shí)驗(yàn)”用于上傳實(shí)驗(yàn)報(bào)告，查看實(shí)驗(yàn)成績。

第三篇：信號分析與處理 期末考試

2014-2015學(xué)年第一學(xué)期期末考試

《信號分析與處理中的數(shù)學(xué)方法》

學(xué)號： 姓名：

注意事項(xiàng)：

1.嚴(yán)禁相互抄襲，如有雷同，直接按照不及格處理； 2.試卷開卷；

3.本考試提交時(shí)間為2014年12月31日24時(shí)，逾期郵件無效； 4.考試答案以PDF和word形式發(fā)送到sp_exam@126.com。

1、敘述卡享南—洛厄維變換，為什么該變換被稱為最佳變換，何為其實(shí)用時(shí)的困難所在，舉例說明其應(yīng)用。

解：形為λφ()=(,)()(1-1)

0的方程稱為齊次佛萊德霍姆積分方程，其中φ（t）為未知函數(shù)，λ是參數(shù)，C（t,s）為已知的“核函數(shù)”，它定義在[0，T]×[0，T]上，我們假定它是連續(xù)的，且是對稱的：

(t,s)=(s,t)(1-2)使積分方程(1-1)有解的參數(shù)λ稱為該方程的特征值，相應(yīng)的解φ(t)稱為該方程的特征函數(shù)。

又核函數(shù)可表示為：

C(t,s)= =1()()（1-3）

固定一個(gè)變量（例如t），則式（1-3）表示以s為變量的函數(shù)C(t,s)關(guān)于正交系{φ(s)}

n∞的傅里葉級數(shù)展開，而傅里葉級數(shù)正好是λ

n

φn(t)。

設(shè)x（t）為一隨機(jī)信號，則其協(xié)方差函數(shù)

（t,s）={[x(t)-E{x(t)}][x(s)-E{x(s)}]}是一個(gè)非隨機(jī)的對稱函數(shù)，而且是非負(fù)定的。為了能方便地應(yīng)用式(1-3)，假定C(t,s)是正定的，在多數(shù)情況下，這是符合實(shí)際的。當(dāng)然，還假定C(t,s)在[0，T]×[0，T]上連續(xù)。現(xiàn)在用特征函數(shù)系{φ(t)}作為基來表示x（t）：

nx(t)= n=1αnφn(t)(1-4)其中

T∞

αn

n

= x（t）φn（t）dt

0因?yàn)閧φ（t）}是歸一化正交系，所以展開式（1-4）類似于傅里葉級數(shù)展開。但是因?yàn)閤（t）是隨機(jī)的，從而系數(shù)xn也是隨機(jī)的，因此這個(gè)展開式實(shí)際上并不是通常的傅里葉展開。

式(1-4)稱為隨機(jī)信號的卡享南-洛厄維展開。因?yàn)檫@種變換能使變換后的分量互不相關(guān)，而且這種展開的截?cái)嗉饶苁咕讲钫`差最小，又能使統(tǒng)計(jì)影響最小，故具有最優(yōu)性。

卡享南-洛厄維變換沒有固定的變換矩陣，它依賴于給定的隨機(jī)向量的協(xié)方差陣。正是這種變換的特點(diǎn)，也是它在實(shí)際使用時(shí)的困難所在，因?yàn)樗枰勒詹还潭ǖ木仃嚽筇卣髦岛吞卣飨蛄俊?/p>

卡享南-洛厄維變換應(yīng)用在數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)中。按照最優(yōu)化原則的數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)可以解決通訊和數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的信道容量不足和計(jì)算機(jī)存儲容量不足的問題。通過對信號作正交變換，根據(jù)失真最小的原則在變換域進(jìn)行壓縮?？ㄏ砟?洛厄維變換被選用并不是偶然的，因?yàn)檫@種變換消除了原始信號x的諸分量間的相關(guān)性，從而使數(shù)據(jù)壓縮能遵循均方誤差最小的準(zhǔn)則實(shí)施。

2、最小二乘法的三種表現(xiàn)形式是什么？以傅里葉級數(shù)展開為例說明其各自的優(yōu)缺點(diǎn)。

解：希爾伯特空間中線性逼近問題的求解方法稱為最小二乘法。通常它有三種不同的表現(xiàn)形式：投影法、求導(dǎo)法和配方法。我們以傅里葉級數(shù)展開為例來說明。

投影法：

設(shè)X為希爾伯特空間，{e1,e2,e3??}為X中的一組歸一化正交元素，x為X中的某一元素。在子空間M=span{e1,e2,e3??}中求一元素m，使得

x?m‖‖x-m0‖=minm‖∈(2-1)M由于M中的元素可表示為e1,e2,e3??的線性組合，那么問題就轉(zhuǎn)化為求系數(shù) α1,α2??使得

‖x-k=1akek‖=min 2-2 投影定理指出了最優(yōu)系數(shù)α

1∞,α2??應(yīng)滿足 x-k=1akek⊥ek ,m=1,2, ??

∞由此可得（x,em）=(k=1akek ∞,em)=am

也就是說，當(dāng)且僅當(dāng)ak取為x關(guān)于歸一化正交系{ e1,e2,e3??}的傅立葉系數(shù)ak=(x,ek)ck時(shí)式（2-2）成立。

＝Δ

求導(dǎo)法： 記泛函

f??1,?2,??x???kekk?1?

2(2-4)為了便于使用求導(dǎo)法求此泛函的最小值，將它表為

f??1,?2,???????x???kek,x???mem?k?1m?1???x?2??kck???k2k?1k?12??(2-5)

其中ck??x,ek?。于是最優(yōu)的?1,?2,應(yīng)滿足

?f?0,m?1,2,??m即?2cm?2?m?0，或?m?cm,配方法：

m?1,2,。

f??1,?2,?2?x?2??kck???k2k?1k?1?2k?2k?2??(2-6)

? ?x??c??c?2??kck???k2

k?1k?1k?1k?12 ?x??c????k?ck?

2kk?1k?1??2 ?min??k?ck，k?1,2，以上三種方法都稱為最小二乘法。比較起來，從數(shù)學(xué)理論上講，投影法較高深，求導(dǎo)法次之，配方法則屬初等；從方法難度上講，求導(dǎo)法最容易，投影法和配方法各有千秋；從結(jié)果看，配方法最好，因?yàn)樗粌H求出了最優(yōu)系數(shù)?k，而且由配方結(jié)果立即可知目標(biāo)函數(shù)f??1,?2,?的極值。此外，配方法和投影法都給出了f達(dá)到極小的充分和必要條件，但求導(dǎo)法給出的僅僅是極值的必要條件，如果是極值，還不知道是極大還是極小，所以是不完整的。

通過以上的比較，我們不能簡單地得出結(jié)論，說這三種方法孰勝孰劣。例如： 投影法必須把所討論的最優(yōu)化問題放到某個(gè)希爾伯特空間的框架中去；

求導(dǎo)法必須有可行的求導(dǎo)法則，如果未知的變元是向量，矩陣或函數(shù)，求導(dǎo)法就不那么直捷了；

配方法則是一種技巧性很強(qiáng)的方法，如果目標(biāo)函數(shù)的表達(dá)式比較復(fù)雜（例如含有向量和矩陣），那么配方是相當(dāng)困難的，甚至?xí)譄o策。

因此，在不同的場合，根據(jù)不同的需要和可能，靈活地使用恰當(dāng)?shù)姆椒?，是掌握最小二乘法的關(guān)鍵。

3、二階矩有限的隨機(jī)變量希爾伯特空間中平穩(wěn)序列的預(yù)測問題的法方程稱為關(guān)于平穩(wěn)序列預(yù)測問題的yule-walker方程，試用投影法和求導(dǎo)法推導(dǎo)該方程。該方程的求解算法稱為最小二乘算法，請對這些算法的原理予以描述。

解：考慮二階矩有限的隨機(jī)變量希爾伯特空間中的序列?x1,x2,?，記子空間

Mk,N?span?xk?N,xk?N?1,現(xiàn)在的問題是，用Mk,N中的元素 ,xk?1?(3-1)

xk?N????mxk?mm?1N(3-2)

來估計(jì)xk，并使得均放誤差最小，也就是求系數(shù)?1，?N使得

xk?xN2k?E??x?x???min(3-3)

?N?2kk這個(gè)問題就是隨機(jī)序列的預(yù)測問題。投影法：

?N?根據(jù)投影定理，xk應(yīng)是xk在子空間Mk,N中的投影，即?1，?N滿足

N??x??x?k?mk?m??xk?l,l?1,m?1??,N(3-4)根據(jù)空間中的正交性定義，上式即為

??E?xmm?1Nk?mk?lx??E?xkxk?l?,l?1，N(3-5)這就是最佳預(yù)測的法方程。因?yàn)殡S機(jī)序列?x1,x2,?是平穩(wěn)的，故式(3-5)可寫作

?rm?1Nm?l?m?rl,l?1，N(3-6)其中r???r?。方程(3-6)即為??E?xm??xm?是該平穩(wěn)序列的自相關(guān)，它滿足rYule-Walker方程，它的分量形式為

?r0?r?1???rN?1求導(dǎo)法：

r1r0rN?2rN?1???1??r1?rN?2???2??r2???????(3-7)??????????r0???N??rN? 我們先將式(3-3)改寫為如下形式

f??1,進(jìn)一步推導(dǎo)有 ,?n??x???kykk?1n2?min(3-8)

nn??f??x???kyk,x???kyk?k?1k?1???x?2??x,yk??k????yk,ym??k?mk?1k?1m?12nnn(3-9)

?x?2?T???TY?利用求導(dǎo)公式，?應(yīng)滿足??f??2??2Y??0，即Y???。

2最小二乘法是一種數(shù)學(xué)優(yōu)化技術(shù)。它通過最小化誤差的平方和尋找數(shù)據(jù)的最佳函數(shù)匹配。利用最小二乘法可以簡便地求得未知的數(shù)據(jù)，并使得這些求得的數(shù)據(jù)與實(shí)際數(shù)據(jù)之間誤差的平方和為最小。最小二乘法還可用于曲線擬合。其他一些優(yōu)化問題也可通過最小化能量或最大化熵用最小二乘法來表達(dá)。

4、簡述卡爾曼濾波以及由其衍生出的EKF、UKF和粒子濾波的原理，指出卡爾曼濾波中Q陣和R陣的確定方法以及對濾波結(jié)果的影響，并指出以上這些濾波算法可能的應(yīng)用。

解：卡爾曼濾波器用反饋控制的方法估計(jì)過程狀態(tài)：濾波器估計(jì)過程某一時(shí)刻的狀態(tài)，然后以測量變量的方式獲得反饋。

卡爾曼濾波器可分為兩個(gè)部分：時(shí)間更新方程和測量更新方程。

時(shí)間更新方程負(fù)責(zé)及時(shí)向前推算當(dāng)前狀態(tài)變量和誤差協(xié)方差估計(jì)的值，以便為下一個(gè)時(shí)間狀態(tài)構(gòu)造先驗(yàn)估計(jì)。

測量更新方程負(fù)責(zé)反饋——也就是說，它將先驗(yàn)估計(jì)和新的測量變量結(jié)合以構(gòu)造改進(jìn)的后驗(yàn)估計(jì)。時(shí)間更新方程也可視為預(yù)估方程，測量更新方程可視為校正方程。

時(shí)間更新方程：

??k?1?Buk?1(4-1)xk?Ax?TP?APA?Q(4-2)kk?1

狀態(tài)更新方程：

?T?T?1Kk?PkH(HPkH?R)(4-3)???k?xk?kx?Kk(yk?Hx)(4-4)

Pk?(I?KkH)Pk?(4-5)

測量更新方程首先做的是計(jì)算卡爾曼增益Kk。

?其次便測量輸出以獲得zk，然后產(chǎn)生狀態(tài)的后驗(yàn)估計(jì)。最后按Pk?(I?KkH)Pk產(chǎn)生估計(jì)狀態(tài)的后驗(yàn)協(xié)方差。

計(jì)算完時(shí)間更新方程和測量更新方程，整個(gè)過程再次重復(fù)。上一次計(jì)算得到的后驗(yàn)估計(jì)被作為下一次計(jì)算的先驗(yàn)估計(jì)。由于這種遞歸很容易實(shí)現(xiàn)，所以卡爾曼濾波器得到了廣泛的應(yīng)用。

卡爾曼濾波器可應(yīng)用于所有的需要對狀態(tài)進(jìn)行估計(jì)的對象中，目前在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的信息融合，雷達(dá)目標(biāo)跟蹤，計(jì)算機(jī)圖像處理等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。

5、什么是插值？有多少種插值？具體說明樣條插值的原理，舉例說明其應(yīng)用。

解：在有的實(shí)際問題中，被逼函數(shù)處的數(shù)值：

x?t?并不是完全知道的，只是知道其在一些采樣點(diǎn)x?ti??xi,i?0,1,(5-1)這時(shí)，希望用簡單的或可實(shí)現(xiàn)的函數(shù)f?x?去擬合這些數(shù)據(jù)。如果恰能做到f?ti??xi，那么這就為插值；如果辦不到，則要考慮最佳逼近問題。

插值的種類：

多項(xiàng)式插值，有理插值，指數(shù)多項(xiàng)式插值。

差值很早就為人所應(yīng)用，早在6世紀(jì)，中國的劉焯已將等距二次插值用于天文計(jì)算。17世紀(jì)之后，I.牛頓，J.-L.拉格朗日分別討論了等距和非等距的一般插值公式。在近代，插值法仍然是數(shù)據(jù)處理和編制函數(shù)表的常用工具，又是數(shù)值積分、數(shù)值微分、非線性方程求根和微分方程數(shù)值解法的重要基礎(chǔ)，許多求解計(jì)算公式都是以插值為基礎(chǔ)導(dǎo)出的。

插值在圖像處理中的應(yīng)用。在許多實(shí)際應(yīng)用中，需要對圖形或圖像以某種方式進(jìn)行放大或縮小。幾何變換中的縮放處理可以改變圖像或圖像中部分區(qū)域的大小，但對圖像進(jìn)行縮放的目標(biāo)是盡量減少變化后圖像的空間畸變，插值方法可以幫助我們將這種畸變減少到最少程度。

第四篇：《信號分析與處理》教案

山東大學(xué)授課教案

課程名稱 ：信號分析與處理

本章節(jié)授課內(nèi)容：緒論（信號概述）

教學(xué)日期 授課教師姓名：李歧強(qiáng)

職稱：教授

授課對象：自動(dòng)化09級

授課時(shí)數(shù)：3 教材名稱及版本：信號分析與處理

楊西俠、柯晶編著

授課方式（講課√

實(shí)驗(yàn)

實(shí)習(xí)

設(shè)計(jì)）

本單元或章節(jié)的教學(xué)目的與要求

本章主要介紹有關(guān)信號的基本概念 —— 信號、信號的分類，并介紹信號分析和信號處理的相關(guān)知識。

要求學(xué)生掌握信號、信息的概念及其相關(guān)之間的關(guān)系，理解信號分析和信號處理的概念。

授課主要內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配（2學(xué)時(shí)）

1．1 信號 1．2 信號的分類 1．3 信號分析與處理

輔助教學(xué)情況（多媒體課件、板書、繪圖、標(biāo)本、示教等）多媒體課件

主要外語詞匯

signal, periodic signal, nonperiodic signal, digital signal, analog signal, signal process

參考教材（資料）

1.周浩敏．信號處理技術(shù)基礎(chǔ)．北京：航空航天大學(xué)出版社，2001

2.鄭君里，應(yīng)啟絎，楊為理．信號與系統(tǒng)（第二版）．北京：高等教育出版社，2000 3．Oppenheim A V, Willsky A S with Nawab S H.Signals and Systems(Second Edition).Prentic Hall,1999（清華大學(xué)出版社影印本）

4．Orfanidis S.J.Introduction to Signal Processing.Prentic Hall International,Inc,1996（清華大學(xué)出版社影印本）

5．陳行祿，秦永年．信號分析與處理．北京：航空航天大學(xué)出版社，1992 6．徐守時(shí)．信號與系統(tǒng)理論、方法和應(yīng)用．合肥：中國科技大學(xué)出版社，1999

山東大學(xué)授課教案

課程名稱 ：信號分析與處理

本章節(jié)授課內(nèi)容：模擬信號的頻譜分析

教學(xué)日期 授課教師姓名：李歧強(qiáng)

職稱：教授

授課對象：自動(dòng)化09級

授課時(shí)數(shù)：12 教材名稱及版本：信號分析與處理

楊西俠、柯晶編著

授課方式（講課√

實(shí)驗(yàn)

實(shí)習(xí)

設(shè)計(jì)）

本單元或章節(jié)的教學(xué)目的與要求

模擬信號分析是信號分析的基本內(nèi)容之一，也是本課程的最基礎(chǔ)部分。通過對模擬信號的頻譜分析，掌握信號頻譜的概念以及周期信號，非周期信號和抽樣信號頻譜特點(diǎn)，為離散信號的分析打下良好的基礎(chǔ)。

要求學(xué)生掌握周期信號，非周期信號和抽樣信號頻譜分析方法，理解與掌握周期信號，非周期信號和抽樣信號頻譜特點(diǎn)。

授課主要內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配（12學(xué)時(shí)）

（2學(xué)時(shí)）2．1 連續(xù)時(shí)間信號的時(shí)域分析

（4學(xué)時(shí)）2．2 周期信號的頻譜分析——傅里葉級數(shù)（4學(xué)時(shí)）2．3 非周期信號的頻譜分析——傅里葉變換（2學(xué)時(shí)）2．4 抽樣信號的傅里葉變換

重點(diǎn)、難點(diǎn)及對學(xué)生的要求（掌握、熟悉、了解、自學(xué)）

1）掌握與理解頻譜的基本概念。

2）掌握周期信號的頻譜分析方法以及特點(diǎn)。（重點(diǎn)、難點(diǎn)）3）掌握非周期信號的頻譜分析方法以及特點(diǎn)。（重點(diǎn)、難點(diǎn)）4）了解周期信號傅里葉級數(shù)和傅里葉變換的聯(lián)系與區(qū)別。5）掌握抽樣信號的傅里葉變換。

主要外語詞匯

signal, periodic signal, nonperiodic signal, digital signal, analog signal, step signal, impulse signal, sine signal, cosine signal, rectangular pulse signal, complex exponential signal, Fourier analysis, Fourier transform, Fourier series, Fourier coefficient, spectrum density, amplitude spectrum, phase spectrum, complex spectrum.輔助教學(xué)情況（多媒體課件、板書、繪圖、標(biāo)本、示教等）多媒體課件

復(fù)習(xí)思考題

2-1 2-2 2-3 2-4 2-5

2-6 2-7 2-8 2-9 2-10 2-11 2-12 2-13 2-14 2-15 2-16 2-17 2-18

參考教材（資料）

1.周浩敏．信號處理技術(shù)基礎(chǔ)．北京：航空航天大學(xué)出版社，2001

2.鄭君里，應(yīng)啟絎，楊為理．信號與系統(tǒng)（第二版）．北京：高等教育出版社，2000 3．Oppenheim A V, Willsky A S with Nawab S H.Signals and Systems(Second Edition).Prentic Hall,1999（清華大學(xué)出版社影印本）

4．Orfanidis S.J.Introduction to Signal Processing.Prentic Hall International,Inc,1996（清華大學(xué)出版社影印本）

5．陳行祿，秦永年．信號分析與處理．北京：航空航天大學(xué)出版社，1992 6．徐守時(shí)．信號與系統(tǒng)理論、方法和應(yīng)用．合肥：中國科技大學(xué)出版社，1999

山東大學(xué)授課教案

課程名稱 ：信號與系統(tǒng)

本章節(jié)授課內(nèi)容：離散信號分析

教學(xué)日期 授課教師姓名：李歧強(qiáng)

職稱：教授

授課對象：自動(dòng)化09級

授課時(shí)數(shù)：10 教材名稱及版本：信號分析與處理

楊西俠、柯晶編著

授課方式（講課√

實(shí)驗(yàn)

實(shí)習(xí)

設(shè)計(jì)）

本單元或章節(jié)的教學(xué)目的與要求

離散信號分析是數(shù)字信號處理的基本內(nèi)容之一，也是本課程的重點(diǎn)。通過對信號的頻譜分析，掌握信號特征，以便對信號作進(jìn)一步處理，達(dá)到提取有用信號的目的。

要求學(xué)生掌握離散信號分析方法，注重DTFT，DFS，DFT的基本概念，以及它們的區(qū)別與聯(lián)系，熟悉FFT算法原理。

授課主要內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配（10學(xué)時(shí)）

（1學(xué)時(shí)）3．1 離散時(shí)間信號——序列（1學(xué)時(shí)）3．2 序列的z變換（1學(xué)時(shí)）3．3 序列的傅里葉變換（1學(xué)時(shí)）3．4 離散傅里葉級數(shù)（DFS）（2學(xué)時(shí)）3．5 離散傅里葉變換（DFT）（2學(xué)時(shí)）3．6 快速傅里葉變換（FFT）（2學(xué)時(shí)）3．7 離散傅里葉變換的應(yīng)用

重點(diǎn)、難點(diǎn)及對學(xué)生的要求（掌握、熟悉、了解、自學(xué)）

1）掌握與熟悉DTFT，DFS，DFT的基本概念。（重點(diǎn)）2）掌握DTFT，DFS，DFT的區(qū)別與聯(lián)系。（重點(diǎn)、難點(diǎn)）3）熟悉FFT算法原理，正確繪制FFT運(yùn)算蝶形圖。4）了解DFT的應(yīng)用。

主要外語詞匯

discrete time signal, sequence, discrete time Fourier transform, discrete Fourier transform, discrete Fourier series, principal value sequence, convolution sum, bit-reversal, butterfly flow graph

輔助教學(xué)情況（多媒體課件、板書、繪圖、標(biāo)本、示教等）多媒體課件

復(fù)習(xí)思考題

3-1 3-2 3-3 3-4 3-5 3-6 3-7 3-8 3-9 3-10 3-11 3-12 3-13 3-14 3-15 3-16 3-17 3-18

參考教材（資料）

1.周浩敏．信號處理技術(shù)基礎(chǔ)．北京：航空航天大學(xué)出版社，2001

2.鄭君里，應(yīng)啟絎，楊為理．信號與系統(tǒng)（第二版）．北京：高等教育出版社，2000 3．Oppenheim A V, Willsky A S with Nawab S H.Signals and Systems(Second Edition).Prentic Hall,1999（清華大學(xué)出版社影印本）

4．Orfanidis S.J.Introduction to Signal Processing.Prentic Hall International,Inc,1996（清華大學(xué)出版社影印本）

5．陳行祿，秦永年．信號分析與處理．北京：航空航天大學(xué)出版社，1992 6．程佩青．?dāng)?shù)字信號處理教程（第二版）．北京：清華大學(xué)出版社，2001 7．陳懷琛．?dāng)?shù)字信號處理教程——MATLAB釋義現(xiàn)實(shí)現(xiàn)．北京：電子工業(yè)出版社，2004

山東大學(xué)授課教案

課程名稱 ：信號與系統(tǒng)

本章節(jié)授課內(nèi)容：模擬濾波器的設(shè)計(jì)

教學(xué)日期 授課教師姓名：李歧強(qiáng)

職稱：教授

授課對象：自動(dòng)化09級

授課時(shí)數(shù)：6 教材名稱及版本：信號分析與處理

楊西俠、柯晶編著

授課方式（講課√

實(shí)驗(yàn)

實(shí)習(xí)

設(shè)計(jì)）

本單元或章節(jié)的教學(xué)目的與要求

信號處理中最廣泛的應(yīng)用是濾波。數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)是數(shù)字信號處理中最基本的技術(shù)之一。但是某些數(shù)字濾波器實(shí)質(zhì)上是對模擬濾波器的模仿。通過本章的學(xué)習(xí)，了解模擬濾波器的基本概念和設(shè)計(jì)原理，為數(shù)字濾波器的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

要求學(xué)生掌握與理解模擬濾波器的基本概念及設(shè)計(jì)方法，掌握Butterworth 和Chebyshev模擬濾波器的設(shè)計(jì)。

授課主要內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配（6學(xué)時(shí)）

（2學(xué)時(shí)）

4．1 模擬濾波器的基本概念及設(shè)計(jì)方法（4學(xué)時(shí)）

4．2 模擬濾波器的設(shè)計(jì)

重點(diǎn)、難點(diǎn)及對學(xué)生的要求（掌握、熟悉、了解、自學(xué)）

1）掌握與理解模擬濾波器的基本概念及設(shè)計(jì)方法。（重點(diǎn)）

2）掌握Butterworth 和Chebyshev模擬濾波器的設(shè)計(jì)。（重點(diǎn)、難點(diǎn)）3）了解頻率變換法設(shè)計(jì)高通、帶通和帶阻濾波器的方法。

主要外語詞匯

filter, Butterworth approximation, Chebyshev approximation , ideal low-pass filter, system function.輔助教學(xué)情況（多媒體課件、板書、繪圖、標(biāo)本、示教等）多媒體課件

復(fù)習(xí)思考題 4-1 4-2 4-3 4-4

參考教材（資料）

1.周浩敏．信號處理技術(shù)基礎(chǔ)．北京：航空航天大學(xué)出版社，2001 2．鄭君里，應(yīng)啟絎，楊為理．信號與系統(tǒng)．北京：高等教育出版社，2000 3．Oppenheim A V, Willsky A S with Nawab S H.Signals and Systems(Second Edition).Prentic Hall,1999（清華大學(xué)出版社影印本）

4．Orfanidis S.J.Introduction to Signal Processing.Prentic Hall International,Inc,1996（清華大學(xué)出版社影印本）

5．陳行祿，秦永年．信號分析與處理．北京：航空航天大學(xué)出版社，1992 6．程佩青．?dāng)?shù)字信號處理教程（第二版）．北京：清華大學(xué)出版社，2001 7．陳懷?。?dāng)?shù)字信號處理教程——MATLAB釋義現(xiàn)實(shí)現(xiàn)．北京：電子工業(yè)出版社，2004

山東大學(xué)授課教案

課程名稱 ：信號與系統(tǒng)

本章節(jié)授課內(nèi)容：數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)

教學(xué)日期 授課教師姓名：李歧強(qiáng)

職稱：教授

授課對象：自動(dòng)化09級

授課時(shí)數(shù)：10 教材名稱及版本：信號分析與處理

楊西俠、柯晶編著

授課方式（講課√

實(shí)驗(yàn)

實(shí)習(xí)

設(shè)計(jì)）

本單元或章節(jié)的教學(xué)目的與要求

數(shù)字濾波器是數(shù)字信號處理中最重要的基本內(nèi)容之一，通過本章的學(xué)習(xí)，了解數(shù)字濾波器的基本概念并掌握IIR和FIR的原理及設(shè)計(jì)方法。

授課主要內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配（10學(xué)時(shí)）

（1學(xué)時(shí)）5．1 基本概念

（3學(xué)時(shí)）5．2 IIR數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)

（4學(xué)時(shí)）5．3 FIR數(shù)字濾波1 基本概念器設(shè)計(jì)（2學(xué)時(shí)）5．4數(shù)字濾波器的2 IIR數(shù)字濾波實(shí)現(xiàn) 3 FIR數(shù)字濾波

重點(diǎn)、難點(diǎn)及對學(xué)生的要求（掌握4數(shù)字濾波器的、熟悉、了解、自學(xué)）

1）掌握與理解數(shù)字濾波器的基本概念及設(shè)計(jì)方法。（重點(diǎn)）2）掌握IIR 和FIR模擬濾波器的設(shè)計(jì)。（重點(diǎn)、難點(diǎn)）3）了解數(shù)字濾波器的實(shí)現(xiàn)。

主要外語詞匯

digital filter, impulse invariance, bilinear transformation, window function, finite impulse response(FIR), infinite impulse response(IIR), recursive digital filter, nonrecursive digital filter.輔助教學(xué)情況（多媒體課件、板書、繪圖、標(biāo)本、示教等）多媒體課件

復(fù)習(xí)思考題

5-1 5-2

5-3

5-4

5-5

5-6

5-7 5-8 5-9 5-10 5-11

參考教材（資料）

1.周浩敏．信號處理技術(shù)基礎(chǔ)．北京：航空航天大學(xué)出版社，2001 2．鄭君里，應(yīng)啟絎，楊為理．信號與系統(tǒng)．北京：高等教育出版社，2000 3．Oppenheim A V, Willsky A S with Nawab S H.Signals and Systems(Second Edition).Prentic Hall,1999（清華大學(xué)出版社影印本）

4．Orfanidis S.J.Introduction to Signal Processing.Prentic Hall International,Inc,1996（清華大學(xué)出版社影印本）

5．陳行祿，秦永年．信號分析與處理．北京：航空航天大學(xué)出版社，1992 6．程佩青．?dāng)?shù)字信號處理教程（第二版）．北京：清華大學(xué)出版社，2001 7．陳懷琛．?dāng)?shù)字信號處理教程——MATLAB釋義現(xiàn)實(shí)現(xiàn)．北京：電子工業(yè)出版社，2004

第五篇：信號與系統(tǒng)測試實(shí)驗(yàn)心得體會

班級：2010211203

姓名：武慶豪

學(xué)號：10210922 經(jīng)過四周的時(shí)間，我們的信號與系統(tǒng)測試實(shí)驗(yàn)課畫上了一個(gè)句號?？梢哉f，信號與系統(tǒng)測試實(shí)驗(yàn)課是我們真正的開始接觸這個(gè)學(xué)科，因?yàn)橐郧皩W(xué)的都是理論知識，學(xué)懂得僅僅是理論，而信號與系統(tǒng)測試實(shí)驗(yàn)課就給了我們這樣一個(gè)將理論付諸于時(shí)間的機(jī)會，在這四周的實(shí)驗(yàn)課中，我收獲了很多很多，也許會了很多很多。

可以說，這是我們第一次真正的進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，初中的實(shí)驗(yàn)室都是那些很簡單的器材，以前也對大學(xué)的實(shí)驗(yàn)室充滿了好奇，很想親自送到實(shí)驗(yàn)室去體驗(yàn)體驗(yàn)。然而，進(jìn)了實(shí)驗(yàn)室我才發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)室并不像我的那樣好玩，恰恰相反，實(shí)驗(yàn)室需要很嚴(yán)肅認(rèn)真，來不得絲毫的玩笑。每一個(gè)實(shí)驗(yàn)都要求很嚴(yán)格，只有認(rèn)真的預(yù)習(xí)好實(shí)驗(yàn)的原理與具體操作方法，然后在實(shí)驗(yàn)時(shí)按照要求完成每一個(gè)步驟，才能夠完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)。每一個(gè)微小的錯(cuò)誤都有可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)不準(zhǔn)備，得不到正確的結(jié)論，所以在做實(shí)驗(yàn)的時(shí)候必須有一個(gè)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度。

在這短短的四周時(shí)間了，我們一共做了四個(gè)實(shí)驗(yàn)。分明是“信號的觀察與分類”、“非正弦周期信號的頻譜分析”、“信號的抽樣與恢復(fù)（PAM）”、“模擬濾波器實(shí)驗(yàn)”。通過這四個(gè)實(shí)驗(yàn)，我們基本上將所學(xué)的信號與系統(tǒng)的知識得到了全面的應(yīng)用。

“信號的觀察與分類”實(shí)驗(yàn)中各種常用的信號，這就要求對常用信號的波形特點(diǎn)及產(chǎn)生方法有所了解。經(jīng)過第一次的實(shí)驗(yàn)課，我不僅對各個(gè)常用信號的波形有了更深刻的了解，也對信號的產(chǎn)生有了一定的認(rèn)識。在這個(gè)試驗(yàn)中，還用到了示波器，進(jìn)過這次試驗(yàn)，基本了解了示波器的使用方法，各個(gè)按鈕的功能，還有如何利用示波器顯示出需要的信號。

“非正弦周期信號的頻譜分析”實(shí)驗(yàn)中要求我們隊(duì)非正弦周期信號的離散型、諧波性、頻譜特性等有一定的了解，以及如何測試非正弦周期信號。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，我接觸到了頻譜儀和DDS信號源。頻譜儀是一個(gè)很精密專業(yè)的儀器，能在本科階段就接觸到頻譜儀我們真的很幸運(yùn)，經(jīng)過老師的講解，對頻譜儀的使用有了初步了解，并借助頻譜儀得到了非正弦周期信號的頻譜；DDS信號源也是以前所沒有見到的，現(xiàn)在了解了這是一個(gè)產(chǎn)生各種信號的信號源。經(jīng)過這個(gè)實(shí)驗(yàn)，對非正弦周期信號的頻譜有了深刻的了解，也了解了傅里葉變換的本質(zhì)。

“信號的抽樣與恢復(fù)”實(shí)驗(yàn)中，了解到了抽樣信號的產(chǎn)生過程，以及如何從抽樣信號恢復(fù)到原信號。在其中還對理想低通濾波器的知識起到了復(fù)習(xí)的作用。通過實(shí)驗(yàn)，了解了完整的PAM電路組成和抽樣與恢復(fù)的進(jìn)行過程。

“模擬濾波器實(shí)驗(yàn)”實(shí)驗(yàn)中，涉及到了有源低通濾波器、高通濾波器、帶阻濾波器、帶通濾波器，以及各種無源濾波器。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中主要應(yīng)用的是巴特沃茲濾波器。通過實(shí)驗(yàn)，清楚地認(rèn)識了各種濾波器的結(jié)構(gòu)還有濾波特性，以及頻響特性。

信號與系統(tǒng)測試實(shí)驗(yàn)，看似沒有什么難度，應(yīng)用的知識也都是學(xué)習(xí)過的知識。但是真正的操作起來卻一點(diǎn)都不簡單，或者說有很多很多的困難。第一次做實(shí)驗(yàn)時(shí)，連最簡單的示波器的使用都不清楚，想要將實(shí)驗(yàn)做出來簡直不可能，示波器上的按鈕很多，只有清楚地了解了每個(gè)按鈕的功能和應(yīng)該什么時(shí)候使用，才能夠正確的使用示波器，同樣，在第二次試驗(yàn)中用到了頻譜儀，這是我們以前聽都沒聽說過的，現(xiàn)在就要用來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，雖然老師講解了使用方法，但是初次使用還是會犯各種錯(cuò)誤，甚至一些很低級的錯(cuò)誤。很多的時(shí)候僅僅是一個(gè)按鈕的錯(cuò)誤，就會根本觀察不到輸出信號，或者輸出的信號并不是我們所需要的信號，可見要正確的使用一個(gè)儀器是多么的不容易。

我們以前幾乎沒有進(jìn)過實(shí)驗(yàn)室，剛剛做實(shí)驗(yàn)，對一些實(shí)驗(yàn)中的技巧還不是很了解，對如何才做不是很熟悉，因此每個(gè)實(shí)驗(yàn)都要做很長時(shí)間，這是對我們耐心的考驗(yàn)，很性情，我們都經(jīng)受住了考驗(yàn)，我也覺得經(jīng)過每次三個(gè)多小時(shí)的實(shí)驗(yàn)，我更有耐性了，我知道，做實(shí)驗(yàn)要耐得住性子，做任何的科學(xué)研究都需要耐得住性子，所以在信號與系統(tǒng)測試實(shí)驗(yàn)中得到的鍛煉對我們以后的發(fā)展很有好處。上理論課是學(xué)習(xí)知識，上實(shí)驗(yàn)課是對動(dòng)手能力的考察，也是對所學(xué)知識的考察，只有掌握了學(xué)習(xí)過的知識，才能夠?qū)W(xué)過的知識很好的運(yùn)用到實(shí)驗(yàn)中，并且經(jīng)過實(shí)驗(yàn)對所學(xué)知識有更深刻的了解。我認(rèn)為，實(shí)驗(yàn)課比理論課的收獲更大，因?yàn)槔碚撜n基本上是老師一個(gè)人在講，我們是在被動(dòng)的接受，而在實(shí)驗(yàn)中，我們每個(gè)人都要親自動(dòng)手去做，必須要掌握一定的知識才能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，所以我們會去主動(dòng)的學(xué)習(xí)知識，來將實(shí)驗(yàn)完成，這樣的方式學(xué)得的知識更能夠牢固的掌握。實(shí)驗(yàn)課還鍛煉了我們的動(dòng)手能力，每一個(gè)電路的連接，每一個(gè)實(shí)驗(yàn)器材的使用，每一個(gè)數(shù)據(jù)的記錄，每一張圖的畫出，都需要我們親自動(dòng)手去做，這都極大地鍛煉了我們的動(dòng)手能力。在這個(gè)過程中，我發(fā)現(xiàn)了自己的動(dòng)手能力很差，畫出來的波形圖或是頻譜圖等等都很難看，我也在不斷的改進(jìn)自己，是自己能夠有所提升。

理論總是理想化的模型，實(shí)驗(yàn)才是真正的實(shí)際。在每個(gè)實(shí)驗(yàn)中，都會出現(xiàn)誤差，在這幾次的實(shí)驗(yàn)中，我學(xué)會了數(shù)據(jù)的處理，學(xué)會了誤差分析。通過將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與理論值的比較，對一個(gè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性有了判斷。當(dāng)然，在操作過程中會出現(xiàn)一些錯(cuò)誤，得到一些錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)，經(jīng)過理論分析，我知道了要舍去錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，保留有效數(shù)據(jù)。每一次實(shí)驗(yàn)的誤差分析總能叫自己收獲一些，或是學(xué)著如何將數(shù)據(jù)處理求均值，或是將器材如何的改進(jìn)會使測量更精確。

可以說，實(shí)驗(yàn)課是很累的，同時(shí)，也是收獲最大的。每次實(shí)驗(yàn)課都要將近三個(gè)半小時(shí)，每次的三個(gè)半小時(shí)，都是對我們對知識的了解程度和動(dòng)手能力的考察和提升，也是對我們耐性的鍛煉。每次上完實(shí)驗(yàn)課我都會有很累的感覺，但同時(shí)也有很充實(shí)的感覺，因?yàn)橥ㄟ^這幾次的實(shí)驗(yàn)課，我對學(xué)過的信號與系統(tǒng)的知識有了更加深刻的認(rèn)識，對很多以前不理解的東西有了一定的理解，也加深的對所學(xué)知識的印象。信號與系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)課使我第一次對實(shí)驗(yàn)室有了了解，對科學(xué)實(shí)驗(yàn)有了了解，對很多實(shí)驗(yàn)器材有了了解，我從中收獲了許多許多，有些是知識層面的，有些是其它層面的，但它們無疑會對我以后的發(fā)展有很大的幫助。

信號與系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課帶給我的遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止這些，通過實(shí)驗(yàn)，我也更加認(rèn)識到了學(xué)好這門課的重要性。在以后的日子里，我會好好的學(xué)習(xí)信號與系統(tǒng)這門課程，為我以后的發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。