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数字信号处理的基础-1“信号与波形”

当汽车,生产机械,办公设备,家用电器等机器运行时,可以捕获声音,振动,热量,压力,光等物理量,并且可以掌握其运行状态。也就是说,那些物理量包含机械运转状态的信息。包含此类信息的物理量通常称为信号。通过对从机器得到的信号进行某种处理,可以确认和诊断运转状态。

随着计算机技术的普及,数字信号处理变得更加容易。数字信号处理的优点在于信号处理本身不仅可以高精度地高速处理大量数据,而且可以非常容易地报告,重用,处理结果的信息传输等。

从机器获得的物理信号通常随时间而变化。也就是说,当横轴表示时间并且记录信号的变化时,它表示为波。这称为信号的“波形”,特别是横轴表示时间,因此也称为时域波形或时域信号。

那么,作为信号的类型,存在各种分类方法,但是根据其外观和性质,它可以大致分为三种类型:周期信号,瞬态信号和不规则 (随机) 信号。
周期信号和瞬态信号 (也称为确定性信号) 是可以在任何时间确定当前值和后续变化的信号 (可以用数学表达式表示) 。相反,随机信号是在某个时间点知道值但之后无法预测 (不确定) 的信号。简而言之,它是一个“随机”或“无序”的信号。

从持久性的角度来看,瞬态信号是一种有限的信号,其中某个现象会随机出现,而周期和随机信号则会无限期地持续存在。周期信号在固定的重复时间 (即周期) 内具有无限的波形,而随机信号则具有无限的随机波形。

从机器检测到的物理信号通常作为这三种信号的组合信号出现,但是在旋转机器的情况下,与旋转速度同步的周期信号趋于变大。

(摘自2002年10月21日发行的电子邮件杂志)