信号检测与处理

,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Click to edit Master title style,*,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Click to edit Master title style,*,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Click to edit Master title style,*,信号检测与处理,主讲教师：章雪挺,电子信息工程专业教学进程计划表,专业核心课,信息处理技术及应用,随机信号原理,数字信号处理,信息论与编码,通信原理,语音信号处理,信号检测与处理,集成电路设计及应用,集成电路设计基础,数字集成电路设计,模拟集成电路设计,射频集成电路设计,嵌入式系统原理和应用,电子信息系统集成,电力电子技术,传感器原理与应用,电子设计（甲）,嵌入式系统原理及应用,总线技术及应用,电子测量,信号与信息处理的概念理解,信号处理,信号处理,信息处理,原始信号,有效信号,有效信息,硬件层面：放大、滤波、调制解调、去噪,软件层面：校正、软件滤波、软件抗干扰,课程大纲,调理与转换,传感与检测,信号处理,与抗干扰,参数特性,信号调理电路,信号分析与处理,输入输出通道,传感与检测,误差分析,（第,1,4,章）6课时,（第,5,6,章）8课时,（第,7,8,章）8课时,抗干扰技术,锁定放大与取样积分,（2课时）,虚拟仪表与现场总线,（2课时）,习题课,（4课时）,讨论课,（2课时）,教学形式,教 学 形 式,课堂课件,课后作业,课程论文,期终考试,第,1,章 绪论,第,1,章 绪论,检测技术的作用,检测系统的组成,检测系统的分类,检测系统的发展历程与趋势,1,2,3,4,1.1,检测技术的作用,测量技术,控制技术,计算处理,通信技术,传感信号,实体,驱动信号,另一实体,应用在科学研究领域,计算机技术,测量技术,通信技术,信息的获取,信息的加工,信息的转移,应用在工业生产环节,性能测试,生产制造,分析设计,工业制造流程,应用在大型装备研发,1.2,检测系统的组成,传感器,信号调理,信号处理,被测对象,信,号,记,录,信,号,显,示,输,入,设,备,1.3,检测系统的分类,按被测量分类,温度,压力,位移,速度,成分,按检测转换技术分类,应变式,电容式,电感式,压电式,磁电式,光电式,超声波检测,微波检测,电化学检测,按检测系统结构分类,开环系统,闭环系统,按仪表性质分类,实验室用,工业用,1.4,检测系统的发展历程与趋势,网络化,检测,虚拟,仪表,自动采集,与测试,人工,读表,综合化,智能化,系统化,标准化,虚拟化,网络化,第,2,章 检测系统基本特性,概述,静态特性参数的定义,静态特性参数的标定,动态特性参数的定义与测定,1,2,3,4,动态特性参数的误差修正,5,2.1,概述,h(t),y(t),x(t),标定：,给出标准的,x(t),，读出相应的,y(t),，定下,h(t),自检：,h(t),一定，给出标准的,x(t),，读出,y(t),测量：,h(t),一定，读出,y(t),，推断,x(t),2.1,概述,h(t),y(t),x(t),静态特性：,x=x,0,，,y=y,0,。,y,(x),=a,0,+,a,1,x,+,a,2,x,2,+,+,a,n,x,n,动态特性：,x=x,(t),，,y=y,(t),。,a,n,y,n,(t)+,a,n-1,y,n-1,(t),+,+,a,1,y(t),+a,0,y(t),=,b,m,x,m,(t)+,b,m-1,x,m-1,(t),+,+,b,1,x(t),+b,0,x(t),2.2,静态特性参数的定义,基本特性,量程,灵敏度,分辨率,误差特性,准确度（精度）,线性度,重复性,迟滞性,漂移,2.2,静态特性参数的定义,量程,（,Scale,）,固定量程,量程可调（手动,/,自动）,分级可调,动态可调,2.2,静态特性参数的定义,灵敏度,（,Sensitivity,）,S=,y /,x,绝对灵敏度,S=,y/y/,x,S=,y /,x/x,相对,灵敏度,S=,y/y,/,x/x,2.2,静态特性参数的定义,分辨率（分辨力）,（,Resolution,）,x,最小分辨率,(,力,),直接表示,k=,x,max,/Y,FS,最小分辨率,(,力,),百分比表示,2.2,静态特性参数的定义,例题,如果某冲力锤的灵敏度为,0.2mV/N,，量程为,0,500N,。检测系统方案：先通过放大电路将传感信号的满量程放大到,5V,，再用,12,位,AD,转成数字信号。试问要求放大倍数为多少？最小分辨率可达到多少？,2.2,静态特性参数的定义,例题,如果某冲力锤的灵敏度为,2,m,V/N,，量程为,0,500N,，要求检测系统最小分辨率做到,1mN,。方案？（如果要求只能用16位AD，AD的最高输入电平5V，则如何分割量程？）,2.2,静态特性参数的定义,精度,（,Accuracy,）,Accuracy,=,x,/x,R,Accuracy,=,x,/x,Scale,按照国家计量标准 或 高一级的仪器进行校准,2.2,静态特性参数的定义,L,=,L,MAX,/y,FS,y,x,y,FS,L,温度,(C),20.0,22.0,24.0,26.0,28.0,30.0,输出电压值,(mV),39.43,41.87,44.40,46.68,49.06,51.59,线性度,（,Linearity,）,2.2,静态特性参数的定义,y,x,y,FS,求正、反行程单个测试点的标准偏差,jD,、,jI,求所有点,jD,、,jI,的标准偏差,R=,K,/n,R,=,R,/y,FS,重复性,（,Repeatability,）,2.2,静态特性参数的定义,重复性,（,Repeatability,）,y,x,y,FS,求正、反行程单个测试点的标准偏差,jD,、,jI,求所有点,jD,、,jI,的标准偏差,R=,K,/n,R,=,R,/y,FS,温度,(C),2.0,4.0,6.0,8.0,10.0,12.0,正行程,I(mV),3.05,4.15,5.23,6.25,7.16,8.05,反行程,I(mV),2.99,3.96,4.90,5.89,6.95,7.98,正行程,II(mV),3.03,4.09,5.15,6.16,7.10,8.04,反行程,II(mV),2.96,3.90,4.84,5.85,6.92,7.95,正行程,III(mV),3.01,4.03,5.08,6.11,7.06,8.02,反行程,III(mV),2.93,3.85,4.80,5.77,6.85,7.92,2.2,静态特性参数的定义,迟滞性,（,Hysterisis,）,温度,(C),2.0,4.0,6.0,8.0,10.0,12.0,正行程,I(mV),3.05,4.15,5.23,6.25,7.16,8.05,反行程,I(mV),2.99,3.96,4.90,5.89,6.95,7.98,正行程,II(mV),3.03,4.09,5.15,6.16,7.10,8.04,反行程,II(mV),2.96,3.90,4.84,5.85,6.92,7.95,正行程,III(mV),3.01,4.03,5.08,6.11,7.06,8.02,反行程,III(mV),2.93,3.85,4.80,5.77,6.85,7.92,y,x,y,FS,单次行程中的最大偏差,H,i-MAX,每个最大偏差值中的最大值,H,MAX,H,=,H,MAX,/y,FS,2.2,静态特性参数的定义,漂移,（,Offset,）,y,x,x,x,0,单位：,%/C,2.3,静态特性参数的标定,h,y,i,x,i,标定：,给出标准的,x,i,，读出相应的,y,i,，定下,h=y,(x),测试点：给出标准的,x,i,，读出相应的,y,i,，建立数据表格。,拟合：根据数据表格，拟合出最佳工作特性曲线。,温度,(C),20.0,22.0,24.0,26.0,28.0,30.0,输出电压值,(mV),39.43,41.87,44.40,46.68,49.06,51.59,2.3,静态特性参数的标定,拟合：根据数据表格，拟合出最佳工作特性曲线。,温度,(C),20.0,22.0,24.0,26.0,28.0,30.0,输出电压值,(mV),39.43,41.87,44.40,46.68,49.06,51.59,拟合方法：,端点直线,端点平移线,最小二乘法,多项式拟合,2.3,静态特性参数的标定,温度,(C),20.0,22.0,24.0,26.0,28.0,30.0,输出电压值,(mV),39.43,41.87,44.40,46.68,49.06,51.59,最小二乘法,拟合得到,y=,+,x,2.4,动态特性参数的定义与测定,动态系统的数学模型,微分方程,传递函数,频响函数,典型动态系统特性,零阶系统,一阶系统,二阶系统,动态系统测试条件,2.4,动态特性参数的定义与测定,动态系统的数学模型,微分方程,2.4,动态特性参数的定义与测定,动态系统的数学模型,传递函数,2.4,动态特性参数的定义与测定,动态系统的数学模型,频响函数,2.4,动态特性参数的定义与测定,典型动态系统特性,零阶系统,慢变系统 静态系统,2.4,动态特性参数的定义与测定,典型动态系统特性,一阶系统,一阶系统的幅频特性,一阶系统的,相,频特性,称为灵敏度,称为时间常数,2.4,动态特性参数的定义与测定,典型动态系统特性,一阶系统,例题,某一阶系统的时间常数为,=6 ms，试求相当于,=1,时的频率，并根据,一阶系统的幅频特性图求在此频率处的幅值误差。,2.4,动态特性参数的定义与测定,典型动态系统特性,二阶系统,Thank You!,