测试技术课程设计模板Word下载.docx
- 文档编号:22969418
- 上传时间:2023-02-06
- 格式:DOCX
- 页数:16
- 大小:251.33KB
测试技术课程设计模板Word下载.docx
《测试技术课程设计模板Word下载.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《测试技术课程设计模板Word下载.docx(16页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
2.1题目
2.2Matlab处理分析
2.3讨论
2.4结论
3基于计算机的声信号采集与分析
3.1题目
3.2Matlab处理分析
3.3讨论
3.4结论
4机械运行数据分析与处理
4.1题目
4.2第一份数据分析
4.2.1Matlab处理
4.2.2结论
4.3第二份数据分析
4.3.1Matlab处理
4.3.2结论
5总结
参考文献
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深的了解。
关键词:
matlab;
信号采样;
频谱分析;
fft
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),
其中:
f1=50Hz、f2=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
=4,
=,5,
=6,
=
=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(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
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:
Fs=5000HZ;
FS=5000HZ:
N=2048
噪声方差1
Fs=5000;
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5000Hz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,采样点数分别为1024和2048,前者各个谱线的值已经达不到信号各个谐波分量的幅值,只有3,4,4;
而后者各个谱线的值非常接近3,4,5,可见频率一定时,采样点数越多,谱线能量泄露小,频率分辨率越高。
3)通过设置不同幅值的信号与噪声,讨论噪声对信号时域分析和频域分析的影响。
噪声的幅值越大,频域分析时,信号的谱线越不明显,当噪声信号的幅值比信号的幅值还要大的多时,噪声会淹没信号,频域分析时,根本无法得到信号的谱线,(可以参照图1,图4,图5)。
而且,噪声的幅值越大,时域越是混乱,越难分析,看不出周期性。
结论
1.采样频率越高,采样点数越多,频率的分辨率越高,采样频率至少应当大于等于信号最高频率的2倍。
2.噪声的幅值越大,频域分析时,信号的谱线越不明显,时域越是混乱。
采集信号时,必须控制噪声的大小。
1.2基于计算机的声信号采集与分析
现代计算机具有对声音、视频进行采样的功能,把模拟信号转换为数字信号。
通过计算机上的麦克风及声卡与AD,录制各人在不同环境噪声、不同发声状态下讲话“机械工程测试与控制技术”语句(不少于3次,最好是他人的声音),利用软件转换语音数据文件为ASCII码,然后利用1.1的软件进行频谱分析,画出时域、频域图形。
fs=44100;
%语音信号采样频率为22050
x1=wavread('
y.wav'
);
%读取语音信号的数据,赋给变量x1,
sound(x1,44100);
%播放语音信号
figure
(1)
plot(x1);
y1=fft(x1,1024);
%对信号做1024点FFT变换
f=fs*(0:
511)/1024;
%将0到511,步长为1的序列的值与fs相乘并除以1024的值,赋值给f
figure
(2)
plot(f,abs(y1(1:
512)));
%abs是绝对值,plot是直角坐标下线性刻度曲线
title('
原始语音信号频谱'
)
xlabel('
Hz'
ylabel('
幅值'
利用matlab对声音分析得到:
第一个人:
第二个人:
第三个人:
1)该设置至少为多少的采样频率?
采样长度多长为合适?
采样频率可以设置为8000Hz,22050Hz,44100Hz,人耳能听到的声音频率为20Hz到20000Hz,所以设置采样频率为44.1KHz足够,这也是正常音频的采样频率。
人讲话的频率大约在500~3000Hz,所以设置采样频率为8000Hz足够。
由图6,图7,图8可知,采样长度应为音频信号长度的二分之一,太长,会是谱线的峰值降低(图8),太短,显示的谱线过少(图6),二分之一左右正好(图7),谱线比较明显,特征谱线显示的比较完整。
2)不同人员讲话声音的时域、频域有什么区别?
根据你的分析,该怎样区分不同人员的讲话声音?
根据图10,图12,图13,不同的人讲话,时域波形的强度不同,但具体的不同之处无法分析。
在频域图表现出来的是特征谱线的不同,说话声音低沉的,整体的特征谱线偏低,如图12,说话音调较高的,整体的特征谱线偏高,如图13,。
辨别不同人的讲话,关键是对其声音进行频谱分析,找到对应的特征谱线,就能辨认了。
3)要使他人不易识别你的讲话声音,该怎么处理?
改变自己的特征谱线就可以了,即所谓的用假声。
1.每个人的声带都有自己的固定特征谱线,见图10和图11,读两个不同的音频,也存在有公共的特征谱线,如读“东南大学”和“机械工程”时,声带同时具有90.17Hz,226.1Hz,461.6Hz,925.9Hz这些频率。
2.音频的采样频率可以设置为8000Hz,22050Hz,44100Hz,最高的采样频率为44.1KHz足够,采样长度最好为音频信号长度的二分之一。
3.不同的人讲话,在频域图表现出来的是特征谱线的不同,说话声音低沉的,整体的特征谱线偏低;
说话音调较高的,整体的特征谱线偏高。
1.3机械运行数据分析与处理
某转子试验台运行时的振动位移数据,利用软件对其进行频谱计算,得到其时域和频域特征,分析机器振动原因:
不平衡、不对中故障特征及其诊断方法。
数据一:
数据说明
转速:
2234rpm;
采样长度:
1024;
传感器:
电涡流位移传感器
采样点数:
转动频率37.23Hz;
则采样频率为其频率的64倍,取2383Hz
原程序为:
x=textread('
D:
\Matlab\1.txt'
%读取txt数据
Fs=2383;
%数据长度
NFFT=1024;
plot(Fs*t,x);
%绘制时域图
%进行快速傅里叶变换
%绘制单边谱
对应谱图:
数据二:
数据说明:
2169rpm;
转动频率36.16Hz;
则采样频率为其频率的64倍,取2314Hz
源程序改为:
\Matlab\2.txt'
),Fs=2314;
,L=1024,NFFT=1024
利用软件对其进行频谱计算,得到其时域和频域特征,分析机器振动原因:
结论分析:
根据所给数据说明转子转动频率f=2234/60=37.23Hz,根据两图中相同频率分布的低频大概40HZ处幅值较高,与理论相符,但第二幅图中在高频处也有几处高辐出现,根据机理说明此处有不平衡等引起的震动故障。
总结
这次的项目设计包括三个部分:
通过这次项目设计,使我对信号的频谱能够有一个更深的了解,对频域分析也有了一个系统的认识。
了解了如何运用Matlab等工具进行信号采集,并对信号进行快速傅里叶变换,得到信号的频谱,分析信号的频谱,最后能够得到相应的结论。
也了解了信号的频谱分析在日常生活的简单应用,比如检测机器故障,分析音频信号等。
这次的项目设计将课程讲授的知识与实践结合起来。
参考文献:
1.贾民平,张洪亭.测试技术.北京:
高等教育出版社,2009.5.
2.董长虹主编.MATLAB信号处理与应用.北京:
国防工业出版社,2005
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 测试 技术 课程设计 模板