第一篇：爆破信號與安全檢查與處理

爆破信號與安全檢查與處理

爆破前必須同時發出音響和視覺信號，使危險區內的人員都能清楚地聽到和看到。

第一次信號——預告信號。所有與爆破無關人員應立即撤到危險區以外，或撤至指定的安全地點。向危險區邊界派出警戒人員。

第二次信號——起爆信號。確認人員、設備全部撤離危險區，具備安全起爆條件時，方準發出起爆信號。根據這個信號準許爆破員起爆。

第三次信號——解除警戒信號。未發出解除警戒信號前，崗哨應堅守崗位。除爆破工作領導人批準的檢查人員以外，不準任何人進入危險區，經檢查確認安全后，方準發出解除警戒信號。

2．3 爆破后的安全檢查和處理

2．3．1 爆破后，爆破員必須按規定的等待時間進入爆破地點，檢查有無冒頂、危石、支護破壞和盲炮等現象。

2．3．2 爆破員如果發現冒頂、危石、支護破壞和盲炮等現象，應及時處理，未處理前應在現場設立危險警戒標志。

2．3．3 只有確認爆破地點安全后，經當班爆破班長同意，方準人員進入爆破地點。

2．3．4 每次爆破后，爆破員應認真填寫爆破記錄。

2．4 盲炮處理

2．4．1 處理盲炮必須遵守下列規定：

a． 發現盲炮或懷疑有盲炮，應立即報告并及時處理。若不能及時處理，應在附近設明顯標志，并采取相應的安全措施；

b． 難處理的盲炮，應請示爆破工作領導人，派有經驗的爆破員處理，大爆破的盲炮處理方法和工作組織，應由單位總工程師批準；

c． 處理盲炮時，無關人員不準在場，應在危險區邊界設警戒，危險區內禁止進行其他作業；

d． 禁止拉出或掏出起爆藥包；

e． 電力起爆發生盲炮時，須立即切斷電源，及時將爆破網路短路；

f． 盲炮處理后，應仔細檢查爆堆，將殘余的爆破器材收集起來，未判明爆堆有無殘留的爆破器材前，應采取預防措施；

g． 每次處理盲炮必須由處理者填寫登記卡片。

2．4．2 處理裸露爆破的盲炮，允許用手小心地去掉部份封泥，在原有的起爆藥包上重新安置新的起爆藥包，加上封泥起爆。

2．4．3 處理淺眼爆破的盲炮可采用下列方法：

a． 經檢查確認炮孔的起爆線路完好時，可重新起爆；

b． 打平行眼裝藥爆破。平行眼距盲炮孔口不得小于0.3m，對于淺眼藥壺法，平行眼距盲炮壺邊緣不得小于0.5m。為確定平行炮眼的方向允許從盲炮孔口起取出長度不超過20cm的填塞物；

c． 用木制、竹制或其它不發生火星的材料制成的工具，輕輕地將炮眼內大部分填塞物掏出，用聚能藥包誘爆；

d． 在安全距離外用遠距離操縱的風水管吹出盲炮填塞物及炸藥，但必須采取措施，回收雷管；

e． 盲炮應在當班處理，當班不能處理或未處理完畢，應將盲炮情況（盲炮數目、炮眼方向、裝藥數量和起藥包位置，處理方法和處理意見）在現場交接清楚，由下一班繼續處理。

2．4．4 處理深孔盲炮可采用下列方法：

a． 爆破網路未受破壞，且最小抵抗線無變化者，可重新聯線起爆；最小抵抗線有變化者，應驗算安全距離，并加大警戒范圍后，再聯線起爆；

b． 在距盲炮孔口不小于10倍炮也直徑處另打平行孔裝藥起爆，爆破參數由爆破工作領導人確定；

c． 所用炸藥為非抗水硝銨類炸藥，且孔壁完好者，可了預見部分填塞的，向孔內灌水，使之失效，然后作進一步處理。

2．4．5 處理峒室爆破的盲炮可采用下列方法：

a． 如能找出起爆網路的電線、導爆索或導爆管，經檢查正常，仍能起爆者，可重新測量最小抵抗線，重劃警戒范圍，聯線起爆；

b． 沿豎井或平峒清除填塞物，重新敷設網路，聯線起爆或取出炸藥和起爆體。

2．4．6 處理水下裸露爆破的盲炮可采用下列方法：

a． 在盲炮附近另行投放裸露藥包，使之殉爆；

b． 小心地將藥包提出水面，用爆炸法銷毀。

2．4．7 處理水下炮孔盲炮可采用下列方法：

a． 造成盲炮的因素消除后，可重新起爆；

b． 填塞長度小于炸藥的殉爆距離或全部用水填塞者，可另裝入起爆藥包起爆；

c． 在盲炮附近投放裸露藥包爆破。

2．4．8 破冰爆破發生盲炮，可在盲炮藥包處投放新起爆藥包誘爆。

2．4．9 處理地震探勘爆破的盲炮可采用下列方法：

a． 從爆孔中小心地取出藥包，用爆炸法銷毀；

b． 不可能從炮也或炮井中取出藥包者，可裝填新起爆藥包進行誘爆。

2．4．10 處理金屬、金屬結構物和熱凝物爆破的盲炮，應吹出部分填塞物，重新裝起爆藥包誘爆。處理熱凝物爆破盲炮，必須使孔壁溫度冷卻到40℃以下，才準重新裝藥爆破。

2．5 機械化裝藥

2．5．1 粒狀炸藥露天裝藥車必須符合下列規定：

a． 車廂用耐腐蝕的金屬材料制造，廂體必須有良好的接地；

b． 輸藥管必須使用專用半導體管。鋼絲與廂體的聯接應牢固；

c． 裝藥車系統的接地電阻值不得大于10萬歐姆；

d． 輸藥螺旋與管道管間必須有足夠的間隙；

e． 發動機廢氣排出管應安裝消焰裝置。排氣管與油箱和輪胎應保持適當距離。裝藥車上應配備適量的滅火器。

2．5．2 井下裝藥器必須符合下列規定：

a． 裝藥器的壺體應用耐腐蝕的導電材料制作；

b． 輸藥管必須采用專用半導體管；

c． 裝藥器應接地良好，整個系統的接地電阻值不得大于10萬歐姆。采用上述裝藥車（器）裝藥時，必須遵守下列規定：

a． 輸藥風壓不得超過額定風壓上限值；

b． 不準用不良導體墊在裝藥車（器）下面；

c． 返粉藥再使用必須過篩，嚴禁石塊和其它雜物混入藥粉室；

d． 電力起爆和導爆管起爆的起爆藥包，必須在裝藥結束后，方準裝入炮孔。

第二篇：傳感器與信號處理

傳感器

一、名詞解釋

1．傳感器;能感受規定的被測量并按照一定規律轉化成可用輸出信號的器件和裝置。

2．應電效應

某些電介質在沿一定的方向上受到外力的作用而變形時，內部會產生極化現象，同時在其表面上產生電荷，當外力去掉后，又重新回到不帶電的狀態，這種現象稱為壓電效應。

3．壓阻效應

4．霍爾效應

金屬或半導體薄片置于磁感應強度為B的磁場中，當有電流I通過時，在垂直于電流和磁場的方向上將產生電動勢UH，這種物理現象稱為霍爾效應。

5．熱電效應

將兩種不同的導體A和B連成閉合回路，當兩個接點處的溫度不同時，回路中將產生熱電勢。

6．光電效應

光電效應是物體吸收到光子能量后產生相應電效應的一種物理現象。

二、填空題

1．傳感器通常由三部分組成。

2．按工作原理可以分為、。

3．誤差按出現的規律分、。

4．對傳感器進行動態的主要目的是檢測傳感器的動態性能指標。

1．敏感元件、轉換元件、測量電路

2．電容傳感器、電感傳感器、電阻傳感器、壓電式傳感器

3．系統誤差、隨機誤差、粗大誤差

4．標定(或校準或測試)

5．傳感器的過載能力是指傳感器在不致引起規定性能指標永久改變的條件下，允許超過

6．傳感檢測系統目前正迅速地由模擬式、數字式，向

7．已知某傳感器的靈敏度為K0，且靈敏度變化量為△K0，則該傳感器的靈敏度誤差計算公式為

5．測量范圍

6．智能化

7．(△K0 / K0)×100%

8．電容式壓力傳感器是變

9．圖像處理過程中直接檢測圖像灰度變化點的處理方法稱為。

8．極距(或間隙)

9．微分法

10．目前應用于壓電式傳感器中的壓電材料通常有、、。

11．根據電容式傳感器的工作原理，電容式傳感器有、12．熱敏電阻按其對溫度的不同反應可分為三類、。

13．光電效應根據產生結果的不同，通常可分為、三種類型。

14．傳感器的靈敏度是指穩態標準條件下，輸出與輸入的比值。對線性傳感器來說，其靈敏度是。

10．壓電晶體、壓電陶瓷、有機壓電材料

11．變間隙型、變面積型、變介電常數型

12．負溫度系數熱敏電阻（NTC）、正溫度系數熱敏電阻（PTC）、臨界溫度系數熱敏電阻（CTR）

13．外光電效應、內光電效應、光生伏特效應

14．變化量、變化量、常數

15．用彈性元件和電阻應變片及一些附件可以組成應變片傳感器，按用途劃分用應變式傳感器、應變式傳感器等（任填兩個）。

16．采用熱電阻作為測量溫度的移時，為了得到較好的線性度和較好的靈敏度，應該讓的距離小于。元件是將的測量轉換為的測量。

17．利用渦流式傳感器測量位

式電容傳感器

15．壓力加速度

16．溫度、電阻

17．線圈與被測物、線圈半徑

18．差動

19．由光電管的光譜特性看出，檢測不同顏色的光需要選用不同的光電管，以便利用光譜特性的區段。

20．按熱電偶本身結構劃分，有熱電偶、鎧裝熱電偶、21．硒光電池的光譜響應區段與

19．光電陰極材料、靈敏度較高

20．普通、薄膜

21．人類

22．當半導體材料在某一方向承受應力時，它的發生顯著變化的現象稱為半導體壓阻效應。

23．磁敏二極管工作時加。

24．可以測量加速度的傳感器有

22．電阻率

23．正向、弱磁場

24．電容式傳感器、壓電式傳感器、電阻應變式傳感器18．空氣介質變隙式電容傳感器中，提高靈敏度和減少非線性誤差是矛盾的，為此實際中大都采用

三、選擇題

1．電阻應變片的初始電阻數值有多種,其中用的最多的是（B）。

A 60ΩB 120ΩC 200ΩD 350Ω

2．電渦流式傳感器激磁線圈的電源是（C）。

A 直流B 工頻交流C 高頻交流D 低頻交流

3．變間隙式電容傳感器的非線性誤差與極板間初始距離d0之間是（C）。

A 正比關系B 反比關系C 無關系

4．單色光的波長越短，它的（A）。

A 頻率越高，其光子能量越大B 頻率越低，其光子能量越大

C 頻率越高，其光子能量越小D 頻率越低，其光子能量越小

5．熱電偶可以測量（C）。

A 壓力B 電壓C 溫度D 熱電勢

6．光敏電阻適于作為（B）。

A 光的測量元件B 光電導開關元件C 加熱元件D 發光元件

7．目前我國使用的鉑熱電阻的測量范圍是（D）。

A-200～850℃B-50～850℃

C-200～150℃D-200～650℃

8．下列被測物理量適合于使用紅外傳感器進行測量的是（C）

A．壓力B．力矩C．溫度D．厚度

9．屬于傳感器動態特性指標的是（D）

A．重復性B．線性度C．靈敏度D．固有頻率

10．按照工作原理分類，固體圖象式傳感器屬于（A）

A．光電式傳感器B．電容式傳感器

C．壓電式傳感器D．磁電式傳感器

11．測量范圍大的電容式位移傳感器的類型為（D）

A．變極板面積型B．變極距型

C．變介質型D．容柵型

12．利用相鄰雙臂橋檢測的應變式傳感器，為使其靈敏度高、非線性誤差小（C）

A．兩個橋臂都應當用大電阻值工作應變片

B．兩個橋臂都應當用兩個工作應變片串聯

C．兩個橋臂應當分別用應變量變化相反的工作應變片

D．兩個橋臂應當分別用應變量變化相同的工作應變片

13．影響壓電式加速度傳感器低頻響應能力的是（D）

A．電纜的安裝與固定方式B．電纜的長度

C．前置放大器的輸出阻抗D．前置放大器的輸入阻抗

14．將電阻R和電容C串聯后再并聯到繼電器或電源開關兩端所構成的RC吸收電路，其作用是（D）

A．抑制共模噪聲B．抑制差模噪聲

C．克服串擾D．消除電火花干擾

四、問答題

1．傳感器有哪些組成部分？在檢測過程中各起什么作用？

1．答：傳感器通常由敏感元件、轉換元件及測量電路三部分組成。

各部分在檢測過程中所起作用是：敏感元件是在傳感器中直接感受被測量，并輸出與被測量成一定聯系的另一物理量的元件，如電阻式傳感器中的彈性敏感元件可將力轉換為位移。轉換元件是能將敏感元件的輸出量轉換為適于傳輸和測量的電參量的元件，如應變片可將應變轉換為電阻量。測量電路可將傳感元件輸出的電參量轉換成易于處理的電量信號。

5.熱電阻傳感器有哪幾種？各有何特點及用途？

5.答：熱電阻可分為金屬熱電阻和半導體熱電阻兩類。前者稱為熱電阻，后者稱為熱敏電阻。以熱電阻或熱敏電阻為主要器件制成的傳感器稱為熱電阻傳感器或熱敏電阻傳感器。

熱電阻傳感器主要是利用電阻隨溫度變化而變化這一特性來測量溫度的。

熱敏電阻按其對溫度的不同反應可分為負溫度系數熱敏電阻（NTC）、正溫度系數熱敏電阻（PTC）和臨界溫度系數熱敏電阻（CTR）三類，7.電阻應變傳感器主要由哪幾部分組成？

8.概述電渦流式傳感器的工作原理。

9．電容式傳感器有什么主要特點？可用于哪些方面的檢測？

9．答：電容式傳感器具有以下特點：功率小，阻抗高，動態特性良好，具有較高的固有頻率和良好的動態響應特性；可獲取比較大的相對變化量；能在比較惡劣的環境條件下工作；可進行非接觸測量；結構簡單、易于制造；輸出阻抗較高，負載能力較差；寄生電容影響較大；輸出為非線性。

電容式傳感器可用于直線位移、角位移、尺寸、液體液位、材料厚度的測量。

10． 根據工作原理可將電容式傳感器分為哪幾種類型？各自用途是什么？

10． 答：根據電容式傳感器的工作原理，電容式傳感器有三種基本類型，即變極距(d)型（又稱變間隙型）、變面積(A)型和變介電常數(ε)型。變間隙型可測量位移，變面積型可測量直線位移、角位移、尺寸，變介電常數型可測量液體液位、材料厚度。

11．常用壓電材料有那幾種？

11．答：應用于壓電式傳感器中的壓電材料通常有三類：一類是壓電晶體，另一類是經過極化處理的壓電陶瓷，；第三類是有機壓電材料。

12．霍爾電動勢的大小、方向與哪些因素有關？

12．答：霍爾電動勢的大小正比于激勵電流I與磁感應強度B，且當I或B的方向改變時，霍爾電動勢的方向也隨著改變，但當I和B的方向同時改變時霍爾電動勢極性不變。

13．試說明熱電偶的測溫原理。

13．答：兩種不同材料構成的熱電變換元件稱為熱電偶，導體稱為熱電極，通常把兩熱電極的一個端點固定焊接，用于對被測介質進行溫度測量，這一接點稱為測量端或工作端，俗稱熱端；兩熱電極另一接點處通常保持為某一恒定溫度或室溫，稱冷端。熱電偶閉合回路中產生的熱電勢由溫差電勢和接觸電勢兩種電勢組成。熱電偶接觸電勢是指兩熱電極由于材料不同而具有不同的自由電子密度，在熱電極接點接觸面處產生自由電子的擴散現象；擴散的結果，接觸面上逐漸形成靜電場。該靜電場具有阻礙原擴散繼續進行的作用，當達到動態平衡時，在熱電極接點處便產生一個穩定電勢差，稱為接觸電勢。其數值取決于熱電偶兩熱電極的材料和接觸點的溫度，接點溫度越高，接觸電勢越大。

14．光電效應有哪幾種類型？與之對應的光電元件各有哪些？簡述各光電元件的優缺點。

14．答：光電效應根據產生結果的不同，通常可分為外光電效應、內光電效應和光生伏特效應三種類型。

15．抑制干擾有哪些基本措施？

15．答：第一，消除或抑制干擾源。

第二，破壞干擾途徑。

第三，削弱接收電路對干擾信號的敏感性。

第三篇：信號分析與處理 期末考試

2014-2015學年第一學期期末考試

《信號分析與處理中的數學方法》

學號： 姓名：

注意事項：

1.嚴禁相互抄襲，如有雷同，直接按照不及格處理； 2.試卷開卷；

3.本考試提交時間為2014年12月31日24時，逾期郵件無效； 4.考試答案以PDF和word形式發送到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，何為其實用時的困難所在，舉例說明其應用。

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，λ是參數，C（t,s）為已知的“核函數”，它定義在[0，T]×[0，T]上，我們假定它是連續的，且是對稱的：

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

又核函數可表示為：

C(t,s)= =1()()（1-3）

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

n∞的傅里葉級數展開，而傅里葉級數正好是λ

n

φn(t)。

設x（t）為一隨機信號，則其協方差函數

（t,s）={[x(t)-E{x(t)}][x(s)-E{x(s)}]}是一個非隨機的對稱函數，而且是非負定的。為了能方便地應用式(1-3)，假定C(t,s)是正定的，在多數情況下，這是符合實際的。當然，還假定C(t,s)在[0，T]×[0，T]上連續。現在用特征函數系{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因為{φ（t）}是歸一化正交系，所以展開式（1-4）類似于傅里葉級數展開。但是因為x（t）是隨機的，從而系數xn也是隨機的，因此這個展開式實際上并不是通常的傅里葉展開。

式(1-4)稱為隨機信號的卡享南-洛厄維展開。因為這種變換能使變換后的分量互不相關，而且這種展開的截斷既能使均方差誤差最小，又能使統計影響最小，故具有最優性。

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向量的協方差陣。正是這種變換的特點，也是它在實際使用時的困難所在，因為它需要依照不固定的矩陣求特征值和特征向量。

卡享南-洛厄維變換應用在數據壓縮技術中。按照最優化原則的數據壓縮技術可以解決通訊和數據傳輸系統的信道容量不足和計算機存儲容量不足的問題。通過對信號作正交變換，根據失真最小的原則在變換域進行壓縮。卡享南-洛厄維變換被選用并不是偶然的，因為這種變換消除了原始信號x的諸分量間的相關性，從而使數據壓縮能遵循均方誤差最小的準則實施。

2、最小二乘法的三種表現形式是什么？以傅里葉級數展開為例說明其各自的優缺點。

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形式：投影法、求導法和配方法。我們以傅里葉級數展開為例來說明。

投影法：

設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，那么問題就轉化為求系數 α1,α2??使得

‖x-k=1akek‖=min 2-2 投影定理指出了最優系數α

1∞,α2??應滿足 x-k=1akek⊥ek ,m=1,2, ??

∞由此可得（x,em）=(k=1akek ∞,em)=am

也就是說，當且僅當ak取為x關于歸一化正交系{ e1,e2,e3??}的傅立葉系數ak=(x,ek)ck時式（2-2）成立。

＝Δ

求導法： 記泛函

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

2(2-4)為了便于使用求導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?。于是最優的?1,?2,應滿足

?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，從數學理論上講，投影法較高深，求導法次之，配方法則屬初等；從方法難度上講，求導法最容易，投影法和配方法各有千秋；從結果看，配方法最好，因為它不僅求出了最優系數?k，而且由配方結果立即可知目標函數f??1,?2,?的極值。此外，配方法和投影法都給出了f達到極小的充分和必要條件，但求導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化問題放到某個希爾伯特空間的框架中去；

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

配方法則是一種技巧性很強的方法，如果目標函數的表達式比較復雜（例如含有向量和矩陣），那么配方是相當困難的，甚至會束手無策。

因此，在不同的場合，根據不同的需要和可能，靈活地使用恰當的方法，是掌握最小二乘法的關鍵。

3、二階矩有限的隨機變量希爾伯特空間中平穩序列的預測問題的法方程稱為關于平穩序列預測問題的yule-walker方程，試用投影法和求導法推導該方程。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xk，并使得均放誤差最小，也就是求系數?1，?N使得

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

?N?2kk這個問題就是隨機序列的預測問題。投影法：

?N?根據投影定理，xk應是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)這就是最佳預測的法方程。因為隨機序列?x1,x2,?是平穩的，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?是該平穩序列的自相關，它滿足rYule-Walker方程，它的分量形式為

?r0?r?1???rN?1求導法：

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,進一步推導有 ,?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?利用求導公式，?應滿足??f??2??2Y??0，即Y???。

2最小二乘法是一種數學優化技術。它通過最小化誤差的平方和尋找數據的最佳函數匹配。利用最小二乘法可以簡便地求得未知的數據，并使得這些求得的數據與實際數據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。

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果的影響，并指出以上這些濾波算法可能的應用。

解：卡爾曼濾波器用反饋控制的方法估計過程狀態：濾波器估計過程某一時刻的狀態，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部分：時間更新方程和測量更新方程。

時間更新方程負責及時向前推算當前狀態變量和誤差協方差估計的值，以便為下一個時間狀態構造先驗估計。

測量更新方程負責反饋——也就是說，它將先驗估計和新的測量變量結合以構造改進的后驗估計。時間更新方程也可視為預估方程，測量更新方程可視為校正方程。

時間更新方程：

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

狀態更新方程：

?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算卡爾曼增益Kk。

?其次便測量輸出以獲得zk，然后產生狀態的后驗估計。最后按Pk?(I?KkH)Pk產生估計狀態的后驗協方差。

計算完時間更新方程和測量更新方程，整個過程再次重復。上一次計算得到的后驗估計被作為下一次計算的先驗估計。由于這種遞歸很容易實現，所以卡爾曼濾波器得到了廣泛的應用。

卡爾曼濾波器可應用于所有的需要對狀態進行估計的對象中，目前在無線傳感器網絡的信息融合，雷達目標跟蹤，計算機圖像處理等領域都有廣泛的應用。

5、什么是插值？有多少種插值？具體說明樣條插值的原理，舉例說明其應用。

解：在有的實際問題中，被逼函數處的數值：

x?t?并不是完全知道的，只是知道其在一些采樣點x?ti??xi,i?0,1,(5-1)這時，希望用簡單的或可實現的函數f?x?去擬合這些數據。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：

多項式插值，有理插值，指數多項式插值。

差值很早就為人所應用，早在6世紀，中國的劉焯已將等距二次插值用于天文計算。17世紀之后，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，插值法仍然是數據處理和編制函數表的常用工具，又是數值積分、數值微分、非線性方程求根和微分方程數值解法的重要基礎，許多求解計算公式都是以插值為基礎導出的。

插值在圖像處理中的應用。在許多實際應用中，需要對圖形或圖像以某種方式進行放大或縮小。幾何變換中的縮放處理可以改變圖像或圖像中部分區域的大小，但對圖像進行縮放的目標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：語音信號處理與識別

信號系統課程設計報告

歐陽光亮

2012029020025

語音信號處理與識別

目的：理解時域和頻域尺度變換基本概念，掌握信號時頻域分析方法，正確理解采樣定理，準確理解濾波器的概念。內容：

（1）使用Matlab中wavrecord命令錄制一段3秒的語音信號，使用wavplay命令播放，錄制命令和播放命令中的采樣頻率設置成相同和不同兩種情況，對觀察到的現象進行分析并結合課本中的知識對該現象進行解釋；（2）使用不同的采樣頻率錄制一段3秒的語音信號，畫出信號的時域波形和頻譜；找到語音信號的主要頻譜成分所在的帶寬；觀察并分析不同采樣頻率對波形和頻譜的影響；尋找聲音信號不出現明顯失真的最低采樣頻率；（3）錄制一段男生的語音信號和一段女生的語音信號，對兩段音頻信號進行混合，設計濾波器將混合的語音信號分開成單獨的男聲和女聲信號，如果分離效果不好，對原因進行解釋。

Matlab命令：wavrecord, wavplay, wavwrite, wavread, save, load, fft, fftshift, filter, plot, subplot, figure.過程:(1)相同：

fs1=16000;

%取樣頻率 fs2=16000;

%播放頻率 duration=5;

%錄音時間

fprintf('Press any key to start %g seconds of recording...n',duration);

pause;

fprintf('Recording...n');

y=wavrecord(duration*fs1,fs1);

%duration*fs 是總的采樣點數

fprintf('Finished recording.n');

fprintf('Press any key to play the recording...n');

pause;

wavplay(y,fs2);wavwrite(y,fs1,'E:matlabrecord3.wav

不同：

fs1=16000;

%取樣頻率 fs2=8000;

%播放頻率 duration=5;

%錄音時間

fprintf('Press any key to start %g seconds of recording...n',duration);

pause;

fprintf('Recording...n');

y=wavrecord(duration*fs1,fs1);

%duration*fs 是總的采樣點數

fprintf('Finished recording.n');

fprintf('Press any key to play the recording...n');

pause;

wavplay(y,fs2);wavwrite(y,fs1,'E:matlabrecord3.wav');現象：第二次播放時，聲音明顯失真。

理由：采樣頻率和播放頻率不一樣時聲音信號會失真。（2）

fs1=16000;

%取樣頻率 fs2=16000;

%播放頻率 duration=5;

%錄音時間

fprintf('Press any key to start %g seconds of recording...n',duration);

pause;

fprintf('Recording...n');

y=wavrecord(duration*fs1,fs1);

%duration*fs 是總的采樣點數

fprintf('Finished recording.n');

fprintf('Press any key to play the recording...n');

pause;

wavplay(y,fs2);wavwrite(y,fs1,'E:matlabrecord3.wav');

wav=wavread('E:matlabrecord3.wav');Fs=16000;n=length(wav);f=(0:n-1)*16000/n;mag=abs(fft(wav));subplot(2,1,1);plot(wav);subplot(2,1,2);plot(f,mag)

采樣頻率為1600010.5y/幅度0-0.5-101234x/t采樣頻率為16000567x 1084600500400y/幅度***400060008000x/f***16000

fs1=8000;

%取樣頻率 fs2=8000;

%播放頻率 duration=5;

%錄音時間

fprintf('Press any key to start %g seconds of recording...n',duration);

pause;

fprintf('Recording...n');

y=wavrecord(duration*fs1,fs1);

%duration*fs 是總的采樣點數

fprintf('Finished recording.n');

fprintf('Press any key to play the recording...n');

pause;wavplay(y,fs2);wavwrite(y,fs1,'E:matlabrecord3.wav');

wav=wavread('E:matlabrecord3.wav');Fs=8000;n=length(wav);f=(0:n-1)*16000/n;mag=abs(fft(wav));subplot(2,1,1);plot(wav);subplot(2,1,2);plot(f,mag)wavplay(wav,8000)

采樣頻率為8000hz1 0.5y/幅度0-0.5-1 00.511.52x/s采樣頻率為8000hz2.533.5x ***0500y/幅度***00x/hz***16000

由圖可知：語音信號的主要頻譜成分所在的帶寬為（0—1200hz），帶寬為1200hz。

當采樣頻率較小時，頻譜圖上顯示帶寬較大，波形較稀松。

最低采樣頻率應為，聲音信號的最高頻率的兩倍，由圖可知為2400hz。（3)女聲：

wav1=wavread('E:matlabrecord1.wav');wav2=wavread('E:matlabrecord2.wav');wav=wav1+wav2;fp1=800;fp2=1500;fp=[fp1,fp2];fr1=650;fr2=1900;fr=[fr1,fr2];Fs=16000;ap=1;as=40;[n,fn]= buttord(fp/(Fs/2),fr/(Fs/2),ap,as,'z');[b,a]=butter(n,fn);Y1=filter(b,a,wav);Y=fft(Y1);mag=abs(Y);n=length(wav);f=(0:n-1)*16000/n;subplot(3,1,1);mag1=abs(fft(wav));plot(f,mag1)subplot(3,1,2);plot(f,mag);subplot(3,1,3);plot(Y1);wavplay(Y1,16000)

混合400300y/幅度***060008000x/頻率女聲***16000400300y/幅度 2001000 ***00f/hz***160000.20.1y/幅度0-0.1-0.201234x/t567x 1084

男聲：

wav1=wavread('E:matlabrecord1.wav');wav2=wavread('E:matlabrecord2.wav');wav=wav1+wav2;fp1=200;fp2=600;fp=[fp1,fp2];fr1=100;fr2=1000;fr=[fr1,fr2];Fs=16000;ap=3;as=40;[n,fn]= buttord(fp/(Fs/2),fr/(Fs/2),ap,as,'z');[b,a]=butter(n,fn);Y1=filter(b,a,wav);Y=fft(Y1);mag=abs(Y);n=length(wav);f=(0:n-1)*16000/n;subplot(3,1,1);mag1=abs(fft(wav));plot(f,mag1)subplot(3,1,2);plot(f,mag);subplot(3,1,3);plot(Y1);wavplay(Y1,16000)

混合頻譜圖200150y/幅度***30004000x/hz男聲頻譜圖***040y/幅度***8000x/hz男聲時域圖***160000.040.02y/幅度0-0.02-0.0401234x/s567x 1084

分離效果不佳，原因：男女聲頻率有很多重疊的地方。

第五篇：《信號分析與處理》教案

山東大學授課教案

課程名稱 ：信號分析與處理

本章節授課內容：緒論（信號概述）

教學日期 授課教師姓名：李歧強

職稱：教授

授課對象：自動化09級

授課時數：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√

實驗

實習

設計）

本單元或章節的教學目的與要求

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

要求學生掌握信號、信息的概念及其相關之間的關系，理解信號分析和信號處理的概念。

授課主要內容及學時分配（2學時）

1．1 信號 1．2 信號的分類 1．3 信號分析與處理

輔助教學情況（多媒體課件、板書、繪圖、標本、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．信號處理技術基礎．北京：航空航天大學出版社，2001

2.鄭君里，應啟絎，楊為理．信號與系統（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（清華大學出版社影印本）

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

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

山東大學授課教案

課程名稱 ：信號分析與處理

本章節授課內容：模擬信號的頻譜分析

教學日期 授課教師姓名：李歧強

職稱：教授

授課對象：自動化09級

授課時數：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√

實驗

實習

設計）

本單元或章節的教學目的與要求

模擬信號分析是信號分析的基本內容之一，也是本課程的最基礎部分。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，為離散信號的分析打下良好的基礎。

要求學生掌握周期信號，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。

授課主要內容及學時分配（12學時）

（2學時）2．1 連續時間信號的時域分析

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

重點、難點及對學生的要求（掌握、熟悉、了解、自學）

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。（重點、難點）3）掌握非周期信號的頻譜分析方法以及特點。（重點、難點）4）了解周期信號傅里葉級數和傅里葉變換的聯系與區別。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.輔助教學情況（多媒體課件、板書、繪圖、標本、示教等）多媒體課件

復習思考題

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．信號處理技術基礎．北京：航空航天大學出版社，2001

2.鄭君里，應啟絎，楊為理．信號與系統（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（清華大學出版社影印本）

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

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

山東大學授課教案

課程名稱 ：信號與系統

本章節授課內容：離散信號分析

教學日期 授課教師姓名：李歧強

職稱：教授

授課對象：自動化09級

授課時數：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√

實驗

實習

設計）

本單元或章節的教學目的與要求

離散信號分析是數字信號處理的基本內容之一，也是本課程的重點。通過對信號的頻譜分析，掌握信號特征，以便對信號作進一步處理，達到提取有用信號的目的。

要求學生掌握離散信號分析方法，注重DTFT，DFS，DFT的基本概念，以及它們的區別與聯系，熟悉FFT算法原理。

授課主要內容及學時分配（10學時）

（1學時）3．1 離散時間信號——序列（1學時）3．2 序列的z變換（1學時）3．3 序列的傅里葉變換（1學時）3．4 離散傅里葉級數（DFS）（2學時）3．5 離散傅里葉變換（DFT）（2學時）3．6 快速傅里葉變換（FFT）（2學時）3．7 離散傅里葉變換的應用

重點、難點及對學生的要求（掌握、熟悉、了解、自學）

1）掌握與熟悉DTFT，DFS，DFT的基本概念。（重點）2）掌握DTFT，DFS，DFT的區別與聯系。（重點、難點）3）熟悉FFT算法原理，正確繪制FFT運算蝶形圖。4）了解DFT的應用。

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

輔助教學情況（多媒體課件、板書、繪圖、標本、示教等）多媒體課件

復習思考題

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．信號處理技術基礎．北京：航空航天大學出版社，2001

2.鄭君里，應啟絎，楊為理．信號與系統（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（清華大學出版社影印本）

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

5．陳行祿，秦永年．信號分析與處理．北京：航空航天大學出版社，1992 6．程佩青．數字信號處理教程（第二版）．北京：清華大學出版社，2001 7．陳懷琛．數字信號處理教程——MATLAB釋義現實現．北京：電子工業出版社，2004

山東大學授課教案

課程名稱 ：信號與系統

本章節授課內容：模擬濾波器的設計

教學日期 授課教師姓名：李歧強

職稱：教授

授課對象：自動化09級

授課時數：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√

實驗

實習

設計）

本單元或章節的教學目的與要求

信號處理中最廣泛的應用是濾波。數字濾波器的設計是數字信號處理中最基本的技術之一。但是某些數字濾波器實質上是對模擬濾波器的模仿。通過本章的學習，了解模擬濾波器的基本概念和設計原理，為數字濾波器的學習打下基礎。

要求學生掌握與理解模擬濾波器的基本概念及設計方法，掌握Butterworth 和Chebyshev模擬濾波器的設計。

授課主要內容及學時分配（6學時）

（2學時）

4．1 模擬濾波器的基本概念及設計方法（4學時）

4．2 模擬濾波器的設計

重點、難點及對學生的要求（掌握、熟悉、了解、自學）

1）掌握與理解模擬濾波器的基本概念及設計方法。（重點）

2）掌握Butterworth 和Chebyshev模擬濾波器的設計。（重點、難點）3）了解頻率變換法設計高通、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.輔助教學情況（多媒體課件、板書、繪圖、標本、示教等）多媒體課件

復習思考題 4-1 4-2 4-3 4-4

參考教材（資料）

1.周浩敏．信號處理技術基礎．北京：航空航天大學出版社，2001 2．鄭君里，應啟絎，楊為理．信號與系統．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（清華大學出版社影印本）

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

5．陳行祿，秦永年．信號分析與處理．北京：航空航天大學出版社，1992 6．程佩青．數字信號處理教程（第二版）．北京：清華大學出版社，2001 7．陳懷琛．數字信號處理教程——MATLAB釋義現實現．北京：電子工業出版社，2004

山東大學授課教案

課程名稱 ：信號與系統

本章節授課內容：數字濾波器的設計

教學日期 授課教師姓名：李歧強

職稱：教授

授課對象：自動化09級

授課時數：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√

實驗

實習

設計）

本單元或章節的教學目的與要求

數字濾波器是數字信號處理中最重要的基本內容之一，通過本章的學習，了解數字濾波器的基本概念并掌握IIR和FIR的原理及設計方法。

授課主要內容及學時分配（10學時）

（1學時）5．1 基本概念

（3學時）5．2 IIR數字濾波器設計

（4學時）5．3 FIR數字濾波1 基本概念器設計（2學時）5．4數字濾波器的2 IIR數字濾波實現 3 FIR數字濾波

重點、難點及對學生的要求（掌握4數字濾波器的、熟悉、了解、自學）

1）掌握與理解數字濾波器的基本概念及設計方法。（重點）2）掌握IIR 和FIR模擬濾波器的設計。（重點、難點）3）了解數字濾波器的實現。

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.輔助教學情況（多媒體課件、板書、繪圖、標本、示教等）多媒體課件

復習思考題

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．信號處理技術基礎．北京：航空航天大學出版社，2001 2．鄭君里，應啟絎，楊為理．信號與系統．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（清華大學出版社影印本）

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

5．陳行祿，秦永年．信號分析與處理．北京：航空航天大學出版社，1992 6．程佩青．數字信號處理教程（第二版）．北京：清華大學出版社，2001 7．陳懷琛．數字信號處理教程——MATLAB釋義現實現．北京：電子工業出版社，2004