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聲發(fā)射信號(hào)分析與數(shù)字信號(hào)處理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

2021-04-13 08:27:12董韶鵬
關(guān)鍵詞:信號(hào)處理頻域時(shí)域

袁 梅, 陳 林, 董韶鵬

(1北京航空航天大學(xué) 自動(dòng)化科學(xué)與電氣工程學(xué)院,北京 100083;2北京航空航天大學(xué) 寧波創(chuàng)新研究院,浙江 寧波 315800)

0 引言

數(shù)字信號(hào)處理DSP(Digital Signal Process)是研究用數(shù)學(xué)方法對(duì)信號(hào)進(jìn)行各種分析和處理的一門(mén)技術(shù),在通信工程、控制工程、電子信息工程被廣泛應(yīng)用,“數(shù)字信號(hào)處理”課程是自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)極其重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程。

為了幫助學(xué)生們加深對(duì)“數(shù)字信號(hào)處理”課程理論知識(shí)的理解,在制定“數(shù)字信號(hào)處理”課程的教學(xué)任務(wù)時(shí),配套設(shè)置了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié),讓學(xué)生們能夠通過(guò)實(shí)際的實(shí)驗(yàn)操作,加深對(duì)課堂內(nèi)容的理解,增強(qiáng)實(shí)際動(dòng)手能力。針對(duì)工程領(lǐng)域出現(xiàn)的復(fù)雜信號(hào)分析及處理問(wèn)題,學(xué)會(huì)選用合適的數(shù)字信號(hào)處理手段,通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和分析數(shù)據(jù),得到有用的結(jié)論[1~3]。同時(shí)通過(guò)閱讀文獻(xiàn)、撰寫(xiě)報(bào)告等方式,了解數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展趨勢(shì),培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

離散傅里葉變換DFT(Discrete Fourier Transform)是“數(shù)字信號(hào)處理”課程的重要內(nèi)容。為了加深同學(xué)們對(duì)離散傅里葉變換(DFT)、離散時(shí)間傅里葉變換DTFT(Discrete TimeFourier Transform)、連續(xù)時(shí)間傅里葉變換CTFT(Continuous Time Fourier Transform)等內(nèi)容的理解,了解不同變換的聯(lián)系與區(qū)別、以及不同變換間頻譜的關(guān)系,在配套的數(shù)字信號(hào)處理實(shí)驗(yàn)中設(shè)置了“聲發(fā)射信號(hào)采集實(shí)驗(yàn)”和“利用DFT分析模擬信號(hào)頻譜”的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)從聲發(fā)射信號(hào)采集及分析實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中獲取,利用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)對(duì)材料損傷進(jìn)行分析,鍛煉同學(xué)們利用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力。

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的選取來(lái)源于結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)項(xiàng)目,通過(guò)聲發(fā)射信號(hào)采集系統(tǒng)采集斷鉛產(chǎn)生的模擬聲發(fā)射信號(hào)并保存到數(shù)據(jù)文件中。學(xué)生在Matlab環(huán)境下按照DFT定義式編寫(xiě)計(jì)算DFT的基本函數(shù),從聲發(fā)射信號(hào)的數(shù)據(jù)文件讀取出聲發(fā)射信號(hào)并繪制其波形圖,用所編寫(xiě)的DFT程序分析聲發(fā)射信號(hào)的數(shù)字頻譜并繪制其頻譜圖,利用采樣頻率將其轉(zhuǎn)換為有真實(shí)物理意義的模擬頻譜圖,最后對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行必要的分析。

本實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生不得直接使用Matlab的可視化信號(hào)處理工具箱,必須通過(guò)自己的理解編寫(xiě)DFT函數(shù),有利于學(xué)生對(duì)DFT原理的深入理解,最終達(dá)到本門(mén)課程的教學(xué)目的。

1 聲發(fā)射和離散傅里葉變換原理

1.1 聲發(fā)射原理

聲發(fā)射AE(Acoustic Emission)是指材料在內(nèi)部產(chǎn)生或外部施加的應(yīng)力作用下,內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,產(chǎn)生瞬態(tài)彈性波的現(xiàn)象[4]。導(dǎo)致能量釋放的結(jié)構(gòu)變化被稱(chēng)為聲發(fā)射源。能量釋放會(huì)導(dǎo)致聲發(fā)射源附近的動(dòng)態(tài)應(yīng)變場(chǎng)發(fā)生變化,從而產(chǎn)生相應(yīng)的機(jī)械擾動(dòng),該機(jī)械擾動(dòng)包含了聲發(fā)射產(chǎn)生的應(yīng)變信息,被稱(chēng)為聲發(fā)射信號(hào)。

基于聲發(fā)射的損傷檢測(cè)技術(shù)的原理是通過(guò)分析損傷早期產(chǎn)生時(shí)發(fā)出的聲發(fā)射信號(hào)的不同的頻率成分,確定是否發(fā)生損傷,以及損傷類(lèi)型,具有實(shí)時(shí)性強(qiáng)的特點(diǎn),能夠準(zhǔn)確地反映材料內(nèi)部應(yīng)力的變化[5]。AE檢測(cè)作為一種無(wú)損檢測(cè)和監(jiān)測(cè)方法,目前被廣泛應(yīng)用到航空航天、機(jī)械設(shè)備在線診斷、土木工程和材料工程等眾多領(lǐng)域[6]。在實(shí)際應(yīng)用中,聲發(fā)射信號(hào)沿著材料介質(zhì)進(jìn)行傳播,在介質(zhì)表面會(huì)產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)[7]。在介質(zhì)表面安裝聲發(fā)射傳感器,將機(jī)械振動(dòng)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。聲發(fā)射信號(hào)是由不同頻率的信號(hào)成分組成的,不同的頻率成分對(duì)應(yīng)不同的損傷。通過(guò)對(duì)傳感器采集的電信號(hào)的放大、處理和記錄后,再進(jìn)行信號(hào)的分析,就能推斷出材料內(nèi)部的變化情況。

聲發(fā)射信號(hào)一般使用聲發(fā)射檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行信號(hào)的處理,圖1是實(shí)際的聲發(fā)射檢測(cè)系統(tǒng)的工作流程,包括信號(hào)產(chǎn)生、信號(hào)采集以及信號(hào)處理環(huán)節(jié)。聲發(fā)射檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問(wèn)題在于采樣前模擬濾波器的設(shè)計(jì)(抗混疊濾波)、滿足采樣定理的采樣頻率的確定、聲發(fā)射信號(hào)時(shí)頻域特性分析等。其中聲發(fā)射信號(hào)時(shí)頻域特性分析在采集到聲發(fā)射信號(hào)之后進(jìn)行,通過(guò)對(duì)聲發(fā)射信號(hào)的分析,能夠?qū)p傷進(jìn)行檢測(cè)和定位[8]。

圖1 聲發(fā)射檢測(cè)系統(tǒng)工作流程

應(yīng)力作用下材料的變形和斷裂是主要聲發(fā)射源,為了對(duì)聲發(fā)射技術(shù)進(jìn)行研究,一般需要對(duì)材料進(jìn)行應(yīng)力加載試驗(yàn),采集材料在變形和斷裂時(shí)產(chǎn)生的聲發(fā)射信號(hào)并進(jìn)行分析。如圖2所示是一套實(shí)際的復(fù)合材料應(yīng)力加載試驗(yàn)裝置,包括直流電源、內(nèi)含數(shù)據(jù)采集卡的工控機(jī)、前置放大器、材料試驗(yàn)機(jī)、AE傳感器以及被加載材料。其中直流電源負(fù)責(zé)為系統(tǒng)供電;工控機(jī)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ);材料試驗(yàn)機(jī)負(fù)責(zé)提供加載應(yīng)力;AE傳感器選用R6和R15型號(hào),安裝在被加載材料兩端,負(fù)責(zé)采集聲發(fā)射信號(hào);被加載材料選用GFRP(Glass Fiber Reinforced Plastic)復(fù)合材料板。在實(shí)際試驗(yàn)時(shí),對(duì)GFRP板進(jìn)行應(yīng)力加載,通過(guò)AE傳感器采集GFRP板在外界應(yīng)力的作用下產(chǎn)生的聲發(fā)射信號(hào),輸入到計(jì)算機(jī)中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,實(shí)現(xiàn)對(duì)聲發(fā)射信號(hào)的分析。

圖2 復(fù)合材料材料應(yīng)力加載試驗(yàn)裝置

圖3是利用圖2所示的材料應(yīng)力加載試驗(yàn)裝置進(jìn)行加載試驗(yàn)得到的、由AE傳感器獲得信號(hào)的時(shí)域波形,其中聲發(fā)射信號(hào)在3~5s有較大的幅值。聲發(fā)射信號(hào)幅值的大小跟能量呈正相關(guān)關(guān)系,材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí)會(huì)釋放能量,因此說(shuō)明材料在3~5s發(fā)生損傷。聲發(fā)射信號(hào)的不同頻率成分代表不同的損傷階段,例如GFRP材料的損傷模式主要包括基底開(kāi)裂、分層、纖維斷裂等,其主要頻率集中在不同頻段,具體頻率根據(jù)材料特性、纖維粗細(xì)不同稍有變化[4]。因此需要對(duì)聲發(fā)射信號(hào)的時(shí)域波形進(jìn)行進(jìn)一步處理,將其轉(zhuǎn)換為頻域信號(hào)進(jìn)行分析。

圖3 聲發(fā)射信號(hào)時(shí)域波形

通過(guò)對(duì)時(shí)域信號(hào)的處理,得到圖4所示的聲發(fā)射信號(hào)的頻域波形。其中0.4×105Hz和1.5×105Hz的頻率較為集中,根據(jù)GFRP板斷裂的信號(hào)特性,可以推斷出該階段的損傷類(lèi)型為分層和纖維斷裂。通過(guò)對(duì)聲發(fā)射信號(hào)頻率、能量及其傳播特性進(jìn)行進(jìn)一步研究,可以實(shí)現(xiàn)有效的損傷定位和材料損傷狀態(tài)評(píng)估。

圖4 聲發(fā)射信號(hào)頻域波形

1.2 DFT的原理和應(yīng)用方式

DFT是一種離散化的信號(hào)處理方法,將有限長(zhǎng)時(shí)域離散信號(hào)變換到頻域,對(duì)時(shí)域離散信號(hào)的頻譜等間隔采樣。使用DFT方法對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理,將頻域函數(shù)離散化,可以在頻域利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行信號(hào)分析,因此在數(shù)字信號(hào)處理中,DFT具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值[9]。FFT是DFT的快速算法。

以下是DFT的定義[10]。設(shè)序列x(n)長(zhǎng)度為M,定義x(n)的N點(diǎn)的DFT為:

(1)

(2)

式(1)(2)表明,有限長(zhǎng)序列x(n)的N點(diǎn)DFT結(jié)果X(k)是長(zhǎng)度為N的頻域離散序列,是離散信號(hào)x(n)的DTFT頻譜X(ejω)在[0,2π]區(qū)間內(nèi)的N點(diǎn)等間隔采樣。

在聲發(fā)射信號(hào)的分析中,實(shí)際的信號(hào)是模擬信號(hào),當(dāng)經(jīng)過(guò)采集卡采集之后,變成離散的數(shù)字信號(hào),此時(shí)就可以應(yīng)用DFT/FFT對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理,然后對(duì)處理結(jié)果進(jìn)行分析,能夠得到與材料損傷程度相關(guān)的信息,方便對(duì)損傷情況進(jìn)行判別。

2 聲發(fā)射信號(hào)采集及分析實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

聲發(fā)射信號(hào)采集及分析實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)由兩部分組成,包括聲發(fā)射信號(hào)采集實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)以及聲發(fā)射信號(hào)分析實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。聲發(fā)射信號(hào)采集通過(guò)斷鉛試驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行實(shí)現(xiàn),通過(guò)Matlab軟件對(duì)采集信號(hào)進(jìn)行處理和分析[11]。

2.1 聲發(fā)射信號(hào)采集實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

為了完成聲發(fā)射信號(hào)的采集,設(shè)計(jì)了如圖5所示的聲發(fā)射信號(hào)采集實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),該系統(tǒng)采用行業(yè)內(nèi)通用的通過(guò)鉛筆芯斷裂的方式產(chǎn)生模擬聲發(fā)射信號(hào),相較于對(duì)GFRP板進(jìn)行應(yīng)力加載試驗(yàn),斷鉛信號(hào)容易獲取,重復(fù)性好、破壞性較小,適合在教學(xué)中使用。如圖6所示是本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的聲發(fā)射信號(hào)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),采集實(shí)驗(yàn)在復(fù)合材料加筋板上進(jìn)行,采用0.5mm的2H鉛筆的斷鉛信號(hào)作為聲發(fā)射模擬源,位于加筋板中心,AE傳感器安裝在距離斷鉛位置100mm處,耦合劑選用工業(yè)凡士林,采集鉛筆芯斷裂產(chǎn)生的模擬聲發(fā)射信號(hào)。斷鉛模擬AE信號(hào)是帶限信號(hào),最高頻率不高于200 kHz。AE傳感器通過(guò)前置放大器連接內(nèi)含AE系統(tǒng)的工控機(jī),將數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中,保存為txt文件格式,實(shí)現(xiàn)了AE信號(hào)的采集。采集實(shí)驗(yàn)中可以設(shè)置采樣率、采樣時(shí)長(zhǎng)。

圖5 聲發(fā)射信號(hào)采集實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)組成

2.2 聲發(fā)射信號(hào)分析實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

聲發(fā)射信號(hào)分析實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)主要使用Matlab軟件編程實(shí)現(xiàn)。通過(guò)圖6所示的采集系統(tǒng)采集到的聲發(fā)射信號(hào)是時(shí)域信號(hào),在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,需要將其裝換為頻域信號(hào)進(jìn)行分析。這部分內(nèi)容要求學(xué)生使用Matlab軟件編寫(xiě)DFT程序進(jìn)行實(shí)現(xiàn)[12]。為了加深學(xué)生對(duì)DFT的理解,在完成這部分實(shí)驗(yàn)時(shí),要求學(xué)生不得直接使用Matlab的可視化信號(hào)處理工具箱,應(yīng)根據(jù)自己對(duì)DFT定義的理解進(jìn)行程序的編寫(xiě)。

在編寫(xiě)好DFT程序之后,使用DFT程序?qū)β暟l(fā)射信號(hào)進(jìn)行處理,并利用DFT、DTFT、CTFT間的轉(zhuǎn)換關(guān)系,將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字譜和模擬譜,繪制各種頻譜的頻域波形,結(jié)合時(shí)域和頻域?qū)β暟l(fā)射信號(hào)進(jìn)行分析。

圖6 聲發(fā)射信號(hào)采集實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)示意圖

3 聲發(fā)射信號(hào)采集及分析實(shí)驗(yàn)

聲發(fā)射信號(hào)采集及分析實(shí)驗(yàn)主要包含2個(gè)基本實(shí)驗(yàn),分別為聲發(fā)射信號(hào)采集實(shí)驗(yàn)和利用DFT分析模擬信號(hào)頻譜實(shí)驗(yàn)。

3.1 聲發(fā)射信號(hào)采集實(shí)驗(yàn)

在本實(shí)驗(yàn)中,通過(guò)聲發(fā)射信號(hào)采集實(shí)驗(yàn)獲取鉛筆芯斷裂產(chǎn)生的聲發(fā)射信號(hào),用于后面的數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)分析。首先根據(jù)要求搭建好整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置,然后對(duì)鉛筆芯施加外力,使得鉛筆芯斷裂。在施加外力的同時(shí),工控機(jī)通過(guò)AE傳感器采集斷鉛信號(hào)。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中用到的數(shù)據(jù)采集卡A/D是18位,同學(xué)們可以自行設(shè)計(jì)采樣頻率、采樣時(shí)長(zhǎng)完成實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集。將采集完的數(shù)據(jù)保存為*.txt文件。

通過(guò)本次實(shí)驗(yàn),學(xué)生能夠了解到聲發(fā)射信號(hào)產(chǎn)生的原因以及聲發(fā)射信號(hào)采集的方法,能夠?qū)?shí)驗(yàn)的工程背景有較詳細(xì)的認(rèn)知。不僅為后面的聲發(fā)射信號(hào)分析實(shí)驗(yàn)做好準(zhǔn)備,還可以通過(guò)對(duì)不同采樣頻率、采樣時(shí)長(zhǎng)獲取的信號(hào)特性的分析和對(duì)比,進(jìn)一步加深對(duì)采樣定理與頻譜混疊、截?cái)嘈?yīng)與頻譜泄漏等理論知識(shí)的理解。

3.2 利用DFT分析模擬信號(hào)頻譜實(shí)驗(yàn)

在上一個(gè)實(shí)驗(yàn)學(xué)生獲取的斷鉛聲發(fā)射信號(hào)數(shù)據(jù)中,選取采樣頻率為1 MHz,采樣時(shí)間為2 ms的數(shù)據(jù)LeadBK.txt用于信號(hào)的頻譜分析。由于斷鉛信號(hào)中最高頻率不高于200kHz,該樣本滿足采樣定理要求。接下來(lái)進(jìn)行的聲發(fā)射信號(hào)分析實(shí)驗(yàn)中學(xué)生主要需要完成以下5個(gè)任務(wù),分別是:

第一,在Matlab環(huán)境下按照DFT定義式編寫(xiě)計(jì)算DFT的基本函數(shù);

第二,從數(shù)據(jù)文件中讀取聲發(fā)射信號(hào),并分別繪制離散時(shí)間信號(hào)和連續(xù)時(shí)間信號(hào)波形圖;

第三,用所編寫(xiě)的DFT程序計(jì)算聲發(fā)射信號(hào)的DFT和DTFT兩種形式的數(shù)字頻譜并繪制其頻譜圖;

第四,將聲發(fā)射信號(hào)的數(shù)字譜轉(zhuǎn)換為有真實(shí)物理意義的模擬頻譜,并繪制其頻譜圖;

第五,對(duì)數(shù)字頻譜和模擬頻譜的頻率轉(zhuǎn)換方法和實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行必要的分析。

學(xué)生首先根據(jù)DFT的定義在Matlab環(huán)境下編寫(xiě)DFT基本函數(shù),用于對(duì)聲發(fā)射信號(hào)的處理。這里要求學(xué)生根據(jù)自己對(duì)DFT的理解編寫(xiě)DFT基本函數(shù),不能直接使用Matlab可視化信號(hào)處理工具箱,加深學(xué)生對(duì)DFT原理的理解。

通過(guò)編程讀取LeadBK.txt中的數(shù)據(jù),并將其繪制成離散時(shí)間信號(hào)波形圖,共2000個(gè)數(shù)據(jù),如圖7所示。根據(jù)數(shù)據(jù)的采樣頻率,將原始數(shù)據(jù)繪制成聲發(fā)射信號(hào)時(shí)域波形(連續(xù)信號(hào)形式),如圖8,總共采集了2ms的數(shù)據(jù),與采集實(shí)驗(yàn)采集時(shí)間相符。

圖7 聲發(fā)射信號(hào)原始數(shù)據(jù)

圖8 聲發(fā)射信號(hào)時(shí)域波形

在時(shí)域信號(hào)的基礎(chǔ)上,學(xué)生需要使用自己編寫(xiě)的DFT函數(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,繪制聲發(fā)射信號(hào)的頻域波形進(jìn)行信號(hào)分析。如圖9所示是斷鉛模擬聲發(fā)射信號(hào)經(jīng)過(guò)N=2000的DFT變換之后的頻域波形。

圖9 DFT離散譜波形

由DFT與DTFT關(guān)系可知,有限長(zhǎng)序列x(n)的N點(diǎn)DFT結(jié)果X(k)是長(zhǎng)度為N的頻域離散序列,是離散信號(hào)x(n)的DTFT頻譜Xe(jω)在[0,2π]區(qū)間內(nèi)的N點(diǎn)等間隔采樣,得到的只是N個(gè)采樣點(diǎn)上的頻譜,在兩個(gè)采樣點(diǎn)之間的具體頻譜是無(wú)法得到的,即“柵欄效應(yīng)”。通過(guò)增大N來(lái)改善柵欄效應(yīng),進(jìn)而使得得到的頻譜最接近信號(hào)的頻譜。如圖10所示是聲發(fā)射信號(hào)的DTFT變換之后的頻譜,該頻譜在數(shù)字域是連續(xù)譜,橫坐標(biāo)是將信號(hào)頻率進(jìn)行歸一化處理后的數(shù)字頻率表示。

圖10 DTFT連續(xù)譜波形

若將聲發(fā)射信號(hào)看作是模擬信號(hào)x(t),對(duì)其進(jìn)行連續(xù)時(shí)間傅里葉變換CTFT,即可獲得具有實(shí)際物理意義的連續(xù)模擬頻譜,如圖11所示??梢苑治龀鰯嚆U信號(hào)的頻率成分主要集中在0.35~1×105Hz左右,在0.35×105Hz附近的幅值最大。

圖11 CTFT模擬譜波形

將數(shù)字頻譜轉(zhuǎn)化為有真實(shí)物理意義的模擬頻譜時(shí),模擬頻譜橫坐標(biāo)需要根據(jù)數(shù)字譜與采樣頻率之間的關(guān)系進(jìn)行相應(yīng)的變換。

4 結(jié)語(yǔ)

基于聲發(fā)射信號(hào)采集及分析實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了數(shù)字信號(hào)處理實(shí)驗(yàn)課程中的兩個(gè)實(shí)驗(yàn):聲發(fā)射信號(hào)采集實(shí)驗(yàn)和利用DFT分析模擬信號(hào)頻譜實(shí)驗(yàn)。

通過(guò)編程實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析,學(xué)生不僅了解了基于聲發(fā)射方法檢測(cè)材料損傷的原理,還掌握了采樣頻率、采樣時(shí)長(zhǎng)(點(diǎn)數(shù))、時(shí)域截?cái)嗟葘?duì)頻譜混疊、頻率分辨率和頻譜泄漏的影響,掌握了DFT、DTFT、CTFT的原理、聯(lián)系與區(qū)別,掌握了柵欄效應(yīng)以及DFT點(diǎn)數(shù)N的影響,掌握了模擬信號(hào)的數(shù)字分析過(guò)程和分析方法。同時(shí),實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)還具有可擴(kuò)展性。在未來(lái)的擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)中,可以完成濾波器設(shè)計(jì)以及分析提高聲發(fā)射信號(hào)頻率分辨率的方法,讓學(xué)生更全面的掌握數(shù)字信號(hào)處理理論和驗(yàn)證方法。

本實(shí)驗(yàn)是科研成果向教學(xué)實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)化的成功案例,連續(xù)3個(gè)學(xué)期的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,無(wú)論是實(shí)驗(yàn)裝置還是實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,都很好地配合理論教學(xué)完成了實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作。解決了學(xué)生在學(xué)習(xí)DFT理論時(shí),對(duì)數(shù)字譜和模擬譜、離散譜與連續(xù)譜等概念的混淆問(wèn)題。通過(guò)將實(shí)際工程案例引入到課程及實(shí)驗(yàn)的教學(xué)中,不僅加深了學(xué)生對(duì)數(shù)字信號(hào)處理理論知識(shí)的理解、掌握和應(yīng)用,又鍛煉了學(xué)生的Matlab編程能力和解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力。(袁 梅等文)

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