律v一快可戴 系统工具务园B每扩展件工具收 固日惨部画中黑回的#总凸国齿a4y 典型信号的相关分析实验 AAAA八八 通道1倍号类型通道2信号类型 通道2 三图图 A啁 相关结果 口 图2.3典型信号相关分析实验 7.点击DRⅥ"典型信号相关分析实验中的通道1的白噪声"按钮,产生白噪声信号,然后点击 通道2的"白噪声"、"正弦波"、"方波”、"三角波"等按钮,分析和观察上述波形与"白噪声”信号 进行相关分析后的结果 8点击DRⅥ"典型信号相关分析实验中的通道1的"正弦波”按钮,产生正弦波信号,然后点击 通道2的"白噪声”、"正弦波”、"方波"、"三角波"等按钮,分析和观察上述波形与”正弦波信号 进行相关分析后的结果 9.点击DRⅥ"典型信号相关分析”实验中的通道1的方波"按钮,产生方波信号,然后点击通道 2的"白噪声”、"正弦波”、"方波"、"三角波"等按钮,分析和观察上述波形与"方波"信号进行相关 分析后的结果 10.其它信号的相关分析参照以上步骤进行。 五.实验报告要求 1.简述实验目的和原理 2.按实验步骤附上相应的信号分析曲线,总结实验得出的主要结论 六.思考题 1.如何用相关分析法测量信号中的周期成分。 2.如何在噪声背景下提取有用信息
图 2.3 典型信号相关分析实验 7. 点击 DRVI"典型信号相关分析"实验中的通道 1 的"白噪声"按钮，产生白噪声信号，然后点击 通道 2 的"白噪声"、"正弦波"、"方波"、"三角波"等按钮，分析和观察上述波形与"白噪声"信号 进行相关分析后的结果。 8. 点击 DRVI"典型信号相关分析"实验中的通道 1 的"正弦波"按钮，产生正弦波信号，然后点击 通道 2 的"白噪声"、"正弦波"、"方波"、"三角波"等按钮，分析和观察上述波形与"正弦波"信号 进行相关分析后的结果。 9. 点击 DRVI"典型信号相关分析"实验中的通道 1 的"方波"按钮，产生方波信号，然后点击通道 2 的"白噪声"、"正弦波"、"方波"、"三角波"等按钮，分析和观察上述波形与"方波"信号进行相关 分析后的结果。 10. 其它信号的相关分析参照以上步骤进行。 五. 实验报告要求 1. 简述实验目的和原理。 2. 按实验步骤附上相应的信号分析曲线，总结实验得出的主要结论。 六. 思考题 1. 如何用相关分析法测量信号中的周期成分。 2. 如何在噪声背景下提取有用信息
实验三频率混叠和采样定理 实验目的 1.熟悉信号采样过程,并通过本实验观察欠采样时信号频谱的混迭现象。 2.了解采样前后信号频谱的变化,加深对采样定理的理解,掌握采样频率的确定方法。 实验原理 模拟信号经过AD变换转换为数字信号的过程称之为采样,信号采样后其频谱产生了周期延 拓,每隔一个采样频率Os,重复出现一次 频混现象 频混现象又称为频谱混叠效应,它是由于采样信号频谱发生变化,而出现高、低频成分发生混 淆的一种现象,如图3.1所示。信号x(t)的傅里叶变换为X(o),其频带范围为Om-+Om:采样 信号x(t)的傅里叶变换是一个周期谱图,其周期为Os,并且:Os=2x/Ts Ts为时域采样周期.当采样周期Ts较小时,Os>2Om,周期谱图相互分离如图3.1中(b) 所示;当Ts较大时,os<2m,周期谱图相互重叠,即谱图之间高频与低频部分发生重叠,如 图3.1中(c)所示,此即为频混现象,这将使信号复原时丢失原始信号中的高频信息 (t) A (t) 图3.1采样信号的频混现象 下面从时域信号波形来看这种情况。图3.2(a)是频率正确的情况,以及其复原信号:(b)是采样 频率过低的情况,复原的是一个虚假的低频信号
实验三 频率混叠和采样定理 一. 实验目的 1. 熟悉信号采样过程，并通过本实验观察欠采样时信号频谱的混迭现象。 2. 了解采样前后信号频谱的变化，加深对采样定理的理解，掌握采样频率的确定方法。 二. 实验原理 模拟信号经过 A/D 变换转换为数字信号的过程称之为采样，信号采样后其频谱产生了周期延 拓，每隔一个采样频率 ωs，重复出现一次。 1. 频混现象 频混现象又称为频谱混叠效应，它是由于采样信号频谱发生变化，而出现高、低频成分发生混 淆的一种现象，如图 3.1 所示。信号 x(t)的傅里叶变换为 X(ω)，其频带范围为-ωm—+ωm；采样 信号 x(t)的傅里叶变换是一个周期谱图，其周期为 ωs，并且：ωs=2π／Ts Ts 为时域采样周期．当采样周期 Ts 较小时，ωs＞2ωm，周期谱图相互分离如图 3.1 中（b） 所示；当 Ts 较大时，ωs＜2ωm，周期谱图相互重叠，即谱图之间高频与低频部分发生重叠，如 图 3.1 中(c)所示，此即为频混现象，这将使信号复原时丢失原始信号中的高频信息。 图 3.1 采样信号的频混现象 下面从时域信号波形来看这种情况。图 3.2(a)是频率正确的情况，以及其复原信号；(b)是采样 频率过低的情况，复原的是一个虚假的低频信号
釆样频率正确 釆样频率过低 图32发生频混现象的时域信号波形 当采样信号的频率低于被采样信号的最高频率时,采样所得的信号中混入了虚假的低频分量 这种现象叫做频率混叠。 2.采样定理 上述情况表明,如果ωs>2ωm,就不发生频混现象,因此对采样脉冲序列的间隔Ts须加以 限制,即采样频率ωs(2π/Ts)或fs(1/Ts)必须大于或等于信号x(t)中的最高频率Om的两倍, 即0s>20m,或fs>2fm。 为了保证采样后的信号能真实地保留原始模拟信号的信息,采样信号的频率必须至少为原信号 中最高频率成分的2倍。这是采样的基本法则,称为采样定理。 需要注意的是,在对信号进行采样时,满足了采样定理,只能保证不发生频率混叠,对信号的 频谱作逆傅立叶变换时,可以完全变换为原时域采样信号,而不能保证此时的采样信号能真实地 反映原信号。工程实际中采样频率通常大于信号中最高频率成分的3到5倍。 三.实验仪器和设备 台 2.DRⅥ快速可重组虚拟仪器平台1套 3.打印机 四.实验步骤及内容 1.启动服务器,运行DRⅥ主程序,开启DRⅥ数据采集仪电源,然后点击DRⅥ快捷工具条 上的"联机注册"图标,选择其中的"DRⅥ采集仪主卡检测"进行服务器和数据采集仪之间的注册 联机注册成功后,分别从DRⅥ工具栏和快捷工具条中启动"DRⅥ微型Web服务器"和"内置的 web服务器",开始监听8500和8600端口。 2.打开客户端计算机,启动计算机上的DRⅥ客户端程序,然后点击DRⅥ快捷工具条上的联 机注册"图标,选择其中的"DRⅥ局域网服务器检测",在弹出的对话框中输入服务器IP地址(例 如:1921680.1),点击发送"按钮,进行客户端和服务器之间的认证,认证完毕后即可正常运 行客户端所有功能 3.在DRⅥ软件平台的地址信息栏中输入如下信息"htt服务器IP地 址:8600 gccslab/index. htm",打开wEB版实验指导书,在实验目录中选择"频率混叠和采样定理 实验,根据实验原理和要求搭建虚拟仪器分析实验。 4.该实验首先需要设计一个典型信号发生器,来分别产生白噪声、正弦波、方波和三角波信号
图 3.2 发生频混现象的时域信号波形 当采样信号的频率低于被采样信号的最高频率时，采样所得的信号中混入了虚假的低频分量， 这种现象叫做频率混叠。 2. 采样定理 上述情况表明，如果 ωs＞2ωm，就不发生频混现象，因此对采样脉冲序列的间隔 Ts 须加以 限制，即采样频率 ωs（2π／Ts）或 fs(1／Ts)必须大于或等于信号 x(t)中的最高频率 ωm 的两倍， 即 ωs＞2ωm，或 fs＞2fm。 为了保证采样后的信号能真实地保留原始模拟信号的信息，采样信号的频率必须至少为原信号 中最高频率成分的 2 倍。这是采样的基本法则，称为采样定理。 需要注意的是，在对信号进行采样时，满足了采样定理，只能保证不发生频率混叠，对信号的 频谱作逆傅立叶变换时，可以完全变换为原时域采样信号，而不能保证此时的采样信号能真实地 反映原信号。工程实际中采样频率通常大于信号中最高频率成分的 3 到 5 倍。 三. 实验仪器和设备 1. 计算机 n 台 2. DRVI 快速可重组虚拟仪器平台 1 套 3. 打印机 1 台 四. 实验步骤及内容 1. 启动服务器，运行 DRVI 主程序，开启 DRVI 数据采集仪电源，然后点击 DRVI 快捷工具条 上的"联机注册"图标，选择其中的"DRVI 采集仪主卡检测"进行服务器和数据采集仪之间的注册。 联机注册成功后，分别从 DRVI 工具栏和快捷工具条中启动"DRVI 微型 Web 服务器"和"内置的 Web 服务器"，开始监听 8500 和 8600 端口。 2. 打开客户端计算机，启动计算机上的 DRVI 客户端程序，然后点击 DRVI 快捷工具条上的"联 机注册"图标，选择其中的"DRVI 局域网服务器检测"，在弹出的对话框中输入服务器 IP 地址（例 如：192.168.0.1），点击"发送"按钮，进行客户端和服务器之间的认证，认证完毕后即可正常运 行客户端所有功能。 3. 在 DRVI 软件平台的地址信息栏中输入如下信息"http://服务器 IP 地 址:8600/gccslab/index.htm"，打开 WEB 版实验指导书，在实验目录中选择"频率混叠和采样定理" 实验，根据实验原理和要求搭建虚拟仪器分析实验。 4. 该实验首先需要设计一个典型信号发生器，来分别产生白噪声、正弦波、方波和三角波信号
DRⅥ中提供了一个"数字信号发生器"芯片可以直接生成上述信号,另外用一片”多联开关 芯片国与之联动来控制数字信号发生器芯片的输出信号类型;对于整个实验的启动,用一片 开关"芯片回来进行控制:为了对信号进行选抽,降低信号的采样频率,还需选择一片"重采样 芯片圃,以及一片"数字调节按钮"芯片回来选择抽取率:同时,为了观察重采样前后频谱的 变化情况,还应选择两片"频谱计算"芯片國来计算信号的频谱:另外选择四片"波形/频谱显示 芯片圆,用于显示信号的时域波形和频谱的计第结果:最后根据连接这些芯片所需的数组型数 据线数量,插入6片内存条“芯片删,用于存储6组数组型数据:再加上一些文字显示芯片A 和装饰芯片 就可以搭建出一个频率混叠和采样定理实验。所需的软件芯片数量、种类、与 软件总线之间的信号流动和连接关系如图3,3所示,根据实验原理设计图在DRⅥ软面包板上插 入上述软件芯片,然后修改其属性窗中相应的连线参数就可以完成该实验的设计和搭建过程。 0123 6000 6002 6003 卣血血 酬圖圖 ※说明:红线和虚线表示单变量数据线,蓝线和实线表示数组型数据 线,箭头代表数据或信号在软件总线中的流动方向 图3.3频率混叠和采样定理实验原理设计图 5.搭建过程示例:从软件芯片列表中依次插入六片"软内存条”芯片,其对应的软件芯片编号分 别为6000,6001,6002,6003,6004,6005:然后插入”多联开关”芯片、"数字信号发生器芯片 开关"芯片、"数字调节钮”芯片和”重采样”芯片等等芯片,利用"移动工具"在软面包板上完成软 件芯片的布局。"开关"芯片、"多联开关"芯片、"数字信号发生器"芯片的设置可参照"实验二"和
DRVI 中提供了一个"数字信号发生器"芯片 可以直接生成上述信号，另外用一片"多联开关" 芯片 与之联动来控制"数字信号发生器"芯片的输出信号类型；对于整个实验的启动，用一片 "开关"芯片 来进行控制；为了对信号进行选抽，降低信号的采样频率，还需选择一片"重采样 "芯片 ，以及一片"数字调节按钮"芯片 来选择抽取率；同时，为了观察重采样前后频谱的 变化情况，还应选择两片"频谱计算"芯片 来计算信号的频谱；另外选择四片"波形/频谱显示" 芯片 ，用于显示信号的时域波形和频谱的计算结果；最后根据连接这些芯片所需的数组型数 据线数量，插入 6 片"内存条"芯片 ，用于存储 6 组数组型数据；再加上一些文字显示芯片 和装饰芯片 ，就可以搭建出一个频率混叠和采样定理实验。所需的软件芯片数量、种类、与 软件总线之间的信号流动和连接关系如图 3.3 所示，根据实验原理设计图在 DRVI 软面包板上插 入上述软件芯片，然后修改其属性窗中相应的连线参数就可以完成该实验的设计和搭建过程。 图 3.3 频率混叠和采样定理实验原理设计图 5. 搭建过程示例：从软件芯片列表中依次插入六片"软内存条"芯片，其对应的软件芯片编号分 别为 6000，6001，6002，6003，6004，6005；然后插入"多联开关"芯片、"数字信号发生器"芯片、 "开关"芯片、"数字调节钮"芯片和"重采样"芯片等等芯片，利用"移动工具"在软面包板上完成软 件芯片的布局。"开关"芯片、"多联开关"芯片、"数字信号发生器"芯片的设置可参照"实验二"和
实验原理设计图"进行,然后在"重采样"芯片上用鼠标右键点击,在弹出的芯片属性对话框中修 改"输入波形存储芯片号"为6000将其与数组型数据总线6000即"软内存条"芯片6000连接:修 改"输出波形存储芯片号"为6001,将其与"软内存条"芯片6001连接,即经过重采样处理的数据 放置在"软内存芯片"6001中:修改"重采样选抽率线号"为3,将其与"数字调节钮"芯片连接,即 可完成本实验中"重采样”芯片的设置过程,如图34所示。类似的,"频谱计算”芯片的设置如图 3.5所示,特别的,"频谱类型"参数设置为2,表示进行"幅频/相频谱"的计算,具体含义可参见 软件芯片的在线帮助说明。其它软件芯片的设置可参照"实验原理设计图"完成 I;芯片墙号 6014 I:X生标 重采样选抽军 原始信号长度 重采样芯片 诺运算芯片 远不号 设定助类 设定助[秀团 图34"重采样"芯片参数设置样例 图3.5”频谱计算"芯片参数设置样例 6.也可以点击附录中"该实验脚本文件"的链接,将本实验的脚本文件贴入并启动该实验。实验 效果图如图36所示。 系级工属条国器第器扩件工具收露共于 导山回豳酷西凸画◆回自#母国鲁4 频率混叠和采样定理 白噪声 回国 的黑 三国围 回口 aa6019边性线 醇字□落 图36频率混叠和采样定理实验 7.点击实验中的"白噪声"按钮,产生白噪声信号,然后选择不同的采样抽取率,分析和观察信 号的时域波形与频谱的变化
实验原理设计图"进行，然后在"重采样"芯片上用鼠标右键点击，在弹出的芯片属性对话框中修 改"输入波形存储芯片号"为 6000 将其与数组型数据总线 6000 即"软内存条"芯片 6000 连接；修 改"输出波形存储芯片号"为 6001，将其与"软内存条"芯片 6001 连接，即经过重采样处理的数据 放置在"软内存芯片"6001 中；修改"重采样选抽率线号"为 3，将其与"数字调节钮"芯片连接，即 可完成本实验中"重采样"芯片的设置过程，如图 3.4 所示。类似的，"频谱计算"芯片的设置如图 3.5 所示，特别的，"频谱类型"参数设置为 2，表示进行"幅频/相频谱"的计算，具体含义可参见 软件芯片的在线帮助说明。其它软件芯片的设置可参照"实验原理设计图"完成。 图 3.4 "重采样"芯片参数设置样例 图 3.5 "频谱计算"芯片参数设置样例 6. 也可以点击附录中"该实验脚本文件"的链接，将本实验的脚本文件贴入并启动该实验。实验 效果图如图 3.6 所示。 图 3.6 频率混叠和采样定理实验 7. 点击实验中的"白噪声"按钮，产生白噪声信号，然后选择不同的采样抽取率，分析和观察信 号的时域波形与频谱的变化