北邮-信号与系统测试实验总结

北邮-信号与系统测试实验总结（精选8篇）

北邮-信号与系统测试实验总结 第1篇

信号与系统测试实验总结

学院：电子工程学院

“信号与系统”是通信工程、电子工程、自动控制、生物医学、电子工程、信号图像处理、空间技术等专业的一门重要的专业基础课。二十一世纪要求培养能力强、素质好的开发型、创造型、应用型人才，所以我北邮开展了“信号与系统测试实验”这一实验教学，培养学生分析问题和解决问题的能力，以及使抽象的概念和理论形象化、具体化，并增强我们学习的兴趣，是学好信号与系统的重要教学辅助环节。作为北邮电子工程学院09级的学生，本学期的第八周到十二周期间，我们有幸做了四次信号与系统测试实验。

这四次实验分别为：信号的分类与观察、非正弦周期信号的频谱分析、信号的抽样与恢复（PAM）和模拟滤波器实验。通过四次印象深刻的实验，不仅在理论上加深了我的理论概念知识，更是通过实践锻炼我们的动手能力，学会使用示波器、信号发生器、频谱仪、信号与系统试验箱等实验仪器。并在实验过程中，通过发现问题、认真分析、解决问题和总结经验，收获解决实验中问题的经验和加深我们对仪器使用和实验步骤的印象。总之，这次实验教给我的不仅是书本概念知识，更是验证理论、加强个人动手能力的一次宝贵的机会。

我们所做的第一个实验是“信号的分类与观察”。这是同学们第一次正式接触示波器，老师很详尽的讲解和演示了示波器和试验箱的作用和使用方法，这次实验无疑让我们对示波器有了深刻的印象。并深刻体会到了实验课和理论课差别，它把抽象的理论知识形象化、具体化了。这次实验我们观察了正弦信号、指数信号和指数衰减正弦信号的波形特点，并学会使用示波器测量这些信号波形的参数。实验步骤过程比较简单，绘图则考验我们的耐心，实验后期的理论计算比较发杂，不过只要细心计算就能得到正确的理论值。总的来说，第一次实验然给我体会到了理论和实际结合的重要性。

第二个实验是“非正弦周期信号的频谱分析”。这次实验我们第一次接触了频谱仪这一实验仪器。这次实验要求我们掌握频谱仪的基本工作原理与正确使用方法，掌握非正弦周期信号的测试方法和理解非正弦周期信号频谱的离散性、谐波性与收敛性。实验前，老师大体讲述了频谱以电平为单位的计算方法。通过调节频谱仪得到频谱图、示波器得到波形图，并描绘图形。最后通过理论计算得到理论值，两者对比并分析误差。这次实验的难点除了在频谱仪的使用，还有数据处理方面，这考验了我们对实验数据的处理的耐性。通过这次实验，除了对非正弦周期信号的频谱有了深刻理解外，还提高了我个人数据处理的能力。

第三次实验做了信号的抽样与恢复。这是一个很有意义的实验，它向我们展示了现代通信技术的基础，也正是它才使得信息可以有效地传递。这次实验，我们主要通过矩形脉冲对正弦信号进行抽样，再把它还原回来，最后用还原的图形与原图形对比，分析实验并总结。试验中，抽样后的波形不稳定，很难根据示波器上的图形进行图形描绘，老师便告诉了我们一个办法，即用手机把图形拍下来再进行绘制，这一环节中，老师如果不提醒那么早，让我们自己去思考寻找解决办法将是更好的一个考验。和想象的不一样，抽样还原后的波形和原图形并不吻合，虽然存在误差，但是得到没有失真的实验结果后，我还是很开心的。这次实验把抽象的抽样定理形象化了，对我在学习信号与系统的抽样内容方面有了很大的帮助。

因为考试等原因，我们的第四次实验“模拟滤波器实验”是和第三次实验一块做的。这次实验，我们测了四组实验，分别是有源低通、无源低通、有源带阻和无源带阻滤波器，通过改变频率测试它们的特点，并通过画图形象把它们特点表现出来。这次实验唯一的不足就是，我们没有取对数坐标。这次实验为我们以后更深入学习滤波器理论知识奠定了很好的基础。

总的来说，四次实验虽然很短暂，但是我们收获颇多。无论是耐心、还是动手能力方面、还是与同学的合作能力方面都得到了很好的锻炼。同时将理论和实际相结合的过程中，既加深了我们队理论知识的理解和巩固，又增强我们实验动手能力。在后期数据处理方面，即让我们独立思考、解决问题和误差，又加深我们对实验数据和实际值的处理方法。实验的大多成果都是从实验报告中呈现的，所以在写实验报告时，提高了我们个人总结归纳的能力。做实验的态度是严谨的，过程是艰辛的，数据处理与计算也是繁琐的。但是，也是在这一次次的考验中，我们提高了动手能力，并巩固了理论知识。

北邮-信号与系统测试实验总结 第2篇

信号与系统实验心得体会 信号与系统是电子信息类专业的一门重要的专业基础课程，由于该课程核心的基本概念、基本理论和分析方法都非常重要，而且系统性、理论性很强，因此开设必要的实验对我们加强理解深入掌握基本理论和分析方法，以及对抽象的概念具体化有极大的好处。（截至《信号与系统测试实验指导书》前言部分）

这个学期我们共有 4 次信号与系统实验，分别是：信号的分类与观察、非正弦周期信号的频谱分析、信号的抽样与恢复（PAM）和模拟滤波 器实验。虽然只有四个实验，但我从中收获了很多，让我初步的了解了实验的过程，体验到了实验的魅力。从实验中掌握知识要比直接从书本中学习知识快得多，同时通过视觉触觉的直观感受让我们对书本中生涩的知识有了更好的理解。而且这些实验均与这学期开的信号与系统理论课相关，是对理论课的深入探究和感性认识。能让我们在自己动手实验的过程中对理论课中的知识有更深层次的认识，同时在实践中体会理论课在实际当中可能的应用场合及应用方式。下面通过3个方面对这学期的信号与系统实验进行总结：

一、4 次实验分别与课程的联系

1、信号的分类与观察这次实验的主要目的是让我们学会从示波器上的波形挖掘信息，找出关键数据，最后能将看到的波形用数学模型表示出来。这个过程是今后基于信号的各种实验与研究的基础。我们应当

具备这种能力即当信号通过一个系统后在示波器上显示出输出信号的波形，我们能够进行简单的分析还原。通过使用实验箱，我们对试验箱的模块也有了大致的认识，每个模块的 “地”在实验中要与信号源和示波器的地线接在一起。

2、非正弦周期信号的频谱分析用到了信号源、示波器和频谱仪。用信号源产生不同幅值不同占空比的方波信号，通过示波器显示时域波形，通过频谱仪显示其频域频谱。并描摹下波形，频谱图，再将频谱图与理论值相比较。本学期信号与系统课程的第三章是傅里叶变换，向我们引入了信号的频域分析，介绍了从时域得出频域频谱的方法。这次实验就是对理论知识的再现，也通过比较对理论和实际的差距有一个简单的认识。实验中得到的频谱图并非如理论般只在时域信号角频率的整数倍处有，在这些理论上幅值非冲击的频率处也有很弱的幅值，与冲击相比可以忽略，这是理论得以实现的基础。

3、信号的抽样与恢复（PAM）信号与系统课程中有对抽样信号的研究，不止在时域，也在频域内展示了原信号从抽样到还原的全过程，同时引出了要使原信号不失真抽样信号需要满足的最低抽样频率即奈奎斯特频率。本次试验只探索了在时域中的抽样还原过程。在不同抽样频率下重复过程发现抽样频率越高，PAM 图像与原信号图像越接近，这与理论课中奈奎斯特频率相关内容相符合。

4、模拟滤波器实验与应用联系很大，我们在对原始信号抽样后，频谱图在不同频率范围内重复，这时就要设计合理的滤波器，抽取其中

一个完整的频谱即可恢复原信号。实验涉及低通、高通、带通和带阻滤波器，对于每一种滤波器，其输出信号的截止频率点都是很重要的，带阻滤波器还有一个f。点，即在此频率时输出电压为 0。不过只是理论值为 0，在实际操作中会发现实验箱提供的滤波器在38kHZ到39kHZ范围内输出电压值几乎不变，都在0.8上下，这也就是滤波器通过电压的最低值了。为了画出尽可能接近实际的滤波器频率特性图，实验中要注意 在输出电压变化处多取点。

二、实验中的一些心得

这学期最大的一个感触就是学科之间的融会贯通，上学期的电路分析基础，这学期的信号与系统，模电，知识都是互通的，学好了这一门，另一门也受益，我们现在是刚刚迈进通信的门槛，接触了一点点专业课，还处于打基础的阶段，这段时间一定要加倍的努力，将基础打牢，扎扎实实，一步一个脚印，为后续课程做足准备。接下来再总结几点实验中的小心得吧。第一，老师讲得时候一定要认真听，准备的越充分，实际操 作的时候就越顺利，必要的时候多记记笔记，许多小知识点老师可能一带而过，我们要培养抓住有用信息的能力。争取一遍做对，不要返工，这样才会又快又好，多腾出一点时间来想想每一步的原理是什么。第二，多听，多看。我发现很多同学做的时候就抱着一堆仪器，问一步，做一步，其实很多内容课本上都说的清清楚楚，或是老师刚才都强调过。应认真地研读课本，课本说的真的非常详细。第三，不骄不躁，失败了也不气馁。有的同学实验做到一半卡住了，怎么都测不出理想的数据，看周围同学都进行到了下一步，就开始焦急，越急越做不好。我的经验

是这个时候千万要摆正心态，从头检查一遍可能出问题的地方，实在找不出来再求助老师，不要因为一点小小的挫折就放弃，随便找几个数据拿过来一抄就交上去，这样做是毫无意义的。实验中的收获是自己的，实验的机会十分宝贵，我们一定要珍惜。

三、实验对我日后学习的启发

数字声级计电信号测试与实验验证 第3篇

然而随着各个生产厂商生产出各色各样的数字声级计, 声级计检测声音的准确性, 以及处理信息的准确性直接影响到对环境检测结果的判断与人们生活环境的改善以及工业生产后续的研究, 因此对声级计的评审显得尤为重要。可是国内外对于这方面的研究实为匮乏, 所以加大声级计的评审研究对于改善人们的生活水平、保证工业生产安全可靠的运行具有越来越重要的意义。

1 声级计的评审方案设计

1.1 HY114改进型数字声级计简介

HY114改进型数字声级计是在衡阳仪表电气设备有限公司原有声级计的基础上改进而来, 如图1所示, 通过传声器将声音转化为电信号, 传声器采用预极化电容传声器, 无需外部提供极化电压。信号经过前置放大器、频率计权、时间计权给数字微处理器进行运算处理, 得出噪声声级的数值显示在液晶显示器上。本文对该改进型声级计进行评审。

1.2 评审方案的设计

针对声级计评审的主要内容有各个参数测量准确性以及人机界面的合理性。根据分析可以知道这些参数有一部分与平均声级Leq有着计算式的联系, 因此对参数测量准确性评审采用两种方法: (1) 电信号实验评审方法:此方法适用的参数有Leq、Lmax、Lmin、L10、L50、L90、SD。 (2) 间接实验评审方法:此方法适用一些参数与平均声级Leq有着计算式联系的参数。例如:E、LE、Leq.8hn、ND。此方法主要是通过数据处理, 比较计算值与测得值, 考查比较后的结果是否在误差允许范围内。此间接实验评审方法主要是依据Leq来进行评审, 不需要进行实验, 比较方便。

1.2.1 电信号实验评审方法

电信号验证试验如图2所示, 通过采用信号发生器产生已知幅值频率电信号跳过声级计的传声器直接输入给后续电路, 然后通过理论计算值和测量显示值进行比较, 评审误差是否在允许的范围内, 如果误差在允许的范围内, 则证明声级计检测此参数性能较好, 反之则证明声级计检测此参数性能不佳, 评审不通过。

可以采用此评审方法的参量有Leq、Lmax、Lmin、L10、L50、L90、SD等。在设计实验的时候通常采用电信号幅值按时间顺序递减的信号, 这样计算值很容易算出来。之后通过计算值和测得值进行比较, 计算误差就可以得到评审结果。

1.2.2 间接实验评审方法

上述电信号实验评审方法已经对可以直接进行评审的量进行了评审, 尤其是平均声级Leq。对于声暴露E、声暴露级LE、归一化8h等效声级Leq.8hn、噪声剂量ND等参量参数与平均声级都存在代数关系式上的联系。通过测得的平均声级Leq根据公式计算声暴露E、声暴露级LE、归一化8h等效声级Leq.8hn、噪声剂量ND, 再通过声级计测得值与根据平均声级Leq计算出来的参数值进行比较而得出评审结果。

1.2.3 人机界面评审方法

(1) 输入界面:机械开关、按钮。最为重要的是复位按钮, 样机是对HY114的改进, 仍沿用了HY114的结构形式, 输入界面由机械开关和按钮构成, 最为重要的是“复位”按钮, 它用以实现积分测量的启动、结束及数据浏览, 由于该按钮为硬开关, 具有约40 d B左右的动作噪声, 在低声级测量时, 将明显地影响测量结果。

(2) 输出界面:液晶显示器。通常对以上的界面评审采用触摸、按压按键, 特别是复位键, 所以仔细观察按键反应的效果, 以及数字声级计的显示效果, 来评审声级计的性能。

2 实验验证

2.1 概述

评审人在其实验室用样机对环境噪声进行了多组测量。测试环境A频率计权噪声级, 在空调开启时, 大致在47d B左右, 关闭空调后大致在37d B左右, 但不时有些外部噪声干扰, 估计在50d B~60d B之间。在测试期间, 人为地施加一些很高的噪声级。样机设置为A频率计权、低档。

2.2 测试数据

有代表性的现场测量数据见表1。请注意, 在本文的各表中的各评价量, 未注单位的均为样机所用的单位。需说明的是, 在表1中: (1) 第1、2组数据是用中档测得的; (2) 第1至第4组数据是在空调开启时测得的; (3) 在测量第4组数据前, 样机关机后再开机;d) 第1、8、10组数据的测量期间, 人为制造了较大的噪声。

2.3 对测量结果的分析

(1) 在表1中, 出现了连续几次测得的最大声级或 (和) 最小声级都是相同的现象, 这在环境噪声测量中几乎是不可能的, 特别是第3次数据, 由于是用低档测量的, 是不可能存在大于90d B的数据的, 故该次测量中的110 d B肯定是个错误。可能的原因是在重复测量时, 未清除上次测量所保留的数据, 该“110 d B”实际上是第1次测量中的最大值, 而在第2次和第3次测量中的最大值均未超过遗留的数据, 故该存储单元未能刷新。第4次测量是关机后重新开机进行的, 所有原保存的数据可能都被清除了, 所以该次测得的最大声级和最小声级是正确的。最小声级亦有类似的情况。由于其他的数据不存在判大判小的问题, 每次测量后, 存贮器都会被刷新, 故不能判断在测量前是否存在未清空存贮器的现象。

(2) 对与平均声级Leq为积分时间存在数学关系的量, 由表1中测得的平均声级Leq和积分时间计算的几个量的计算值及其与样机示值的差值见表2。

从表2中可以看出, 与平均声级Leq和积分时间存在数学关系的声暴露、声暴露级、归一化8h等效声级及噪声剂量的测得值与计算值之间有着非常好的一致性, 仅有5个数值存在一些误差。但是-0.3d B的误差还是值得注意。

2.4 人机界面的合理性

2.4.1 输入界面

样机是对HY114的改进, 仍沿用了HY114的结构形式, 输入界面由机械开关和按钮构成, 最为重要的是“复位”按钮, 它用以实现积分测量的启动、结束及数据浏览, 由于该按钮为硬开关, 具有约40d B左右的动作噪声, 在低声级测量时, 将明显地影响测量结果。

2.4.2 输出界面

样机的输出界面为HY114所用的七段式3位半液晶显示器, 在显示测量结果时, 欲正确地表示各被评价量是困难的。但是, 样机的输出界面仍有一些不合理之处, 例如: (1) 显示声暴露和噪声剂量时出现了无效零, 如“02.9”和“00.3”一类; (2) 声暴露的描述符为“EA”, 声暴露级的描述符为“LAE”, 其中的“A”表示A计权, 但是, 如果样机置于C频率计权时, 得到的则是C计权的声暴露和C计权的声暴露级, 此时描述符中的“A”显然是不合时宜的了。

3 结语

通过对HY114改进型数字声级计的评审方案进行实验验证, 结果表明本文所设计的评审方案是行之有效的, 可以对声级计的各项性能指标参数进行评价。该方案是针对HY114改进型数字声级计进行设计的, 可以推广应用到其他型号声级计的评审中去。

参考文献

[1]卫鹏, 赵立宏, 王玉林.基于STM32的智能声级计的设计[J].仪表技术, 2012.

[2]Robert Baevsky.Sound Levels in the Emergency Department Setting.Academic Emengency Medicine Wiley, 2008.

[3]钟波, 孙庆生, 王雪晶, 牛峰.声级计频率计权特性自动检定系统研究与实现[J].电声技术, 2010, (05) :37-40.

[4]范龙江, 那虹刚, 李冰.虚拟仪器技术在声级计检定中的应用[J].中国计量, 2010, (03) :95-96.

北邮-信号与系统测试实验总结 第4篇

【关键词】优质课程 信号与系统 实验教学 体系

【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】1006-9682（2012）10-0010-02

高等教育“十一五”规划纲要中明确指出，21世纪的高等教育要以质量工程建设为核心。在高等教育质量工程建设中，优质课程及精品课程的建设占有极其重要的地位。“信号与系统”是工科院校开设的一门重要专业基础课，在许多高校都列为重点建设课程。[1～2]我学院针对两个一级学科（仪器科学与技术、光学工程）开设“信号与系统”课程，不仅要求充分讲授该课程的经典内容，还必须兼顾学科及专业需求，进行有特色的理论教学及实验教学。作为校级优质课程，仪器专业“信号与系统”课程长期以来持续建设，已经形成了理论教学扎实、实验教学强化的特点。但由于目前本科培养计划中学时数的限制，无法兼顾本课程理论及实验多方面的要求，往往只能采用软件仿真作为实验教学的主要内容。考虑到我校的办学定位及仪器专业应用型人才培养的需求，我们在原有理论及实验教学的基础上，开展全方位实验教学体系建设，进一步提高本课程的教学效果。

一、“信号与系统”教学内容及实验内容的演变

1.教学内容的演变

信号是信息学科研究的基本内容，信号与系统是两个用得极为广泛且密切相关的基本概念。在许多实际应用中，尤其是在信号提取、信号恢复、信号增强、语音识别等信号处理的问题中，以及在大规模集成电路的整体设计中，信号、系统、处理往往是有机结合在一起的。因此，教学内容从单纯讲信号、系统演变为信号、系统与数字信号处理融合，以信号分析为基础，以系统分析为桥梁，以处理技术为手段，形成新的教学体系，适应新的科技条件下对专业基础课的教学要求。[3～4]因此，仪器专业“信号与系统”课程的教学内容主要包括：信号与系统的基本概念、采样定理、连续及离散线性时不变系统的时域分析、连续及离散信号的频域分析（含离散傅里叶变换、快速傅里叶变换）、连续及离散信号与系统的复频域分析、数字滤波器设计等。

2.实验内容的演变

实验教学始终是为理论教学服务的，其最终的目的是为了强化理论学习，全面提高教学质量。早期“信号与系统”的实验以硬件为主，尤其是以电路实验为主。随着信息技术的不断发展和信息技术应用领域的不断扩展，这门课程已从电子信息工程类专业的专业基础课演变为众多工科专业（如计算机技术、自动控制、测控技术及仪器、生物医学工程等）的专业基础课，其实验领域也获得拓展。特别是伴随着计算机软硬件技术的快速发展，本课程实验由早期的硬件实验演变为软件仿真实验。[5]由于本课程仍然是一门实践性很强的课程，无论技术如何发展演变，信号也脱离不了实际应用中的物理系统，因此现在又强调从软件仿真实验

演变为软硬件实验结合。[6]

二、“信号与系统”实验教学计算机软硬件应用方案

“信号与系统”课程理论性强，实践性强，实验对于理论具有巩固和强化的作用。由于学时的限制，课内实验具有较大的局限性。一方面是实验数量受到局限，只能开设最基本、最重要的实验，无法进行多个理论的验证，而本课程又是一门逻辑性很强的课程，基本概念环环紧扣，实验数量少非常妨碍学生对课程基本内容的理解和掌握，从而使学生的知识面受到局限；另一方面，在实验方法上也受到局限，不能尝试多种解决问题的方法，只能用常规方法去做，这样限制了学生的思维，不利于学生综合能力的培养。目前很多学校以软件仿真实验为主，由于学时的限制以及软件仿真实验的内容十分丰富且复杂的，所以就舍弃了硬件实验。无论软件仿真怎样逼近实际，毕竟与实际物理系统存在差异。如果没有硬件实验，学生便不知道其结果应该怎样去应用，在什么情况下采用软件计算的结果为好，在什么情况下用硬件实现较好。从课程教学质量和应用型人才培养要求来看，这是一个亟待解决的严重问题。因此，计算机软硬件实验对于“信号与系统”实验体系都是不可缺少的，要两条腿走路，其关键是要完成硬件实验和软件实验的全方位比较，才能深入理解信号与系统的理论实质。

为了更好地完成辅助理论教学的任务，我们需要对本课程的实验教学体系进行精心的设计。实验教学体系的建立要从整个课程教学体系来考虑，在课堂讲授内容、学生作业内容、教学目标等方面综合权衡。在一个典型的数字信号处理系统中，输入通道中的传感器输出信号需要进行调理，属于物理系统部分，硬件实现比较好；数字信号处理部分可以采用单片机、数字信号处理器、计算机等硬件设备，同时利用硬件平台上的软件来完成数字信号处理任务，这部分以软件仿真实验为好，而在输出通道需要进行必要的信号变换并输出模拟信号，还是硬件实验较好。本课程采用的实验教学体系，见图1。

在课内实验安排方面：实验内容强调经典、重要、基本，少而精，始终抓住信号产生→获取→处理→使用这条主线，不仅有利于教学安排，而且保证学生基础牢固，知识更系统，理解更全面。课内实验以软件仿真为核心，其编程软件采用公认的优秀软件，即MATLAB。MATLAB是优秀的科学计算和仿真软件，研究设计单位和工业部门同样公认它的重要价值。如美国NI公司的信号测量与分析软件LabVIEW、Cadence公司的信号和通信分析设计软件、TI公司的DSP等都和MATLAB具有良好的接口。现在的计算机硬件（PC机）配置很高，计算精度很高，用于进行数字信号处理和数字图像处理十分理想，结果显示也很直观。

信号与系统实验报告总结 第5篇

实验一常用信号的观察

方波：

正弦波：

三角波：

在观测中，虚拟示波器完全充当实际示波器的作用，在工作台上连接AD1为示波器的输入，输入方波、正弦波、三角波信号时，可在电脑上利用软件观测到相应的波形，其纵轴为幅值可通过设置实现幅值自动调节以观测到最佳大小的波形，其横轴为时间，宜可通过设置实现时间自动调节以观测到最佳宽度的波形。实验四非正弦周期信号的分解与合成

方波DC信号：

DC信号几乎没有，与理论相符合，原信号没有添加偏移。

方波基波信号：

基波信号为与原方波50Hz信号相对应的频率为50Hz的正弦波信号，是方波分解的一次谐波信号。

方波二次谐波信号:

二次谐波信号频率为100Hz为原方波信号频率的两倍，幅值较一次谐波较为减少。

方波三次谐波信号：

三次谐波信号频率为150Hz为原方波信号的三倍。幅值较一二次谐波大为减少。

方波四次谐波信号:

四次谐波信号的频率为200Hz为原方波信号的四倍。幅值较三次谐波再次减小。

方波五次谐波信号：

五次谐波频率为250Hz为原方波信号的五倍。幅值减少到0.3以内，几乎可以忽略。

综上可知：50Hz方波可以分解为DC信号、基波信号、二次、三次、四次、五次谐波信号…，无偏移时即无DC信号，DC信号幅值为0。分解出来的基波信号即一次谐波信号频率与原方波信号频率相同，幅值接近方波信号的幅值。二次谐波、三次谐波、四次谐波、五次谐波依次频率分别为原方波信号的二、三、四、五倍，且幅值依次衰减，直至五次谐波信号时几乎可以忽略。可知，方波信号可分解为多个谐波。方波基波加三次谐波信号：

基波叠加上三次谐波信号时，幅值与方波信号接近，形状还有一定差异，但已基本可以看出叠加后逼近了方波信号。

方波基波加三次谐波信号加五次谐波信号：

基波信号、三次谐波信号、五次谐波信号叠加以后，比基波信号、三次谐波信号叠加后的波形更加接近方波信号。

综上所述：方波分解出来的各次谐波以及DC信号，叠加起来以后会逼近方波信号，且叠加的信号越多，越是接近方波信号。说明，方波信号可有多个谐波合成。

三角波DC信号：

三角波基波信号：

三角波二次谐波信号：

三角波三次谐波信号：

三角波四次谐波信号：

三角波五次谐波信号：

三角波基波加三次谐波信号：

三角波基波加三次谐波加五次谐波信号：

三角波信号的分析与方波信号的分析基本一致，可以看出三角波也可以分解为多个谐波，并且相应的多个多次谐波可以合成三角波信号，且参与合成的波形越多，合成波越是逼近三角波信号。

综合两个波形来看，可知任何周期性函数均可分解为相应的傅里叶展开式里所包含的直流分量和各次谐波项。且任何周期性函数均可由锁对应的直流分量和各次谐波项所合成，参与合成的信号越多，结果越逼近周期性函数的图形。

实验思考题

1．什么样的周期性函数没有直流分量和余弦项；

答：无偏移的周期性函数没有直流分量，当周期性函数为奇函数时没有直流分量和余弦项。

2．分析理论合成的波形与实验观测到的合成波形之间误差产生的原因。

答：理论合成的波形不能把所有无限个谐波合成起来，故必然产生误差，且实验设备、实验方法也存在一定的误差。

实验二 零输入、零状态级完全响应

零输入响应下降沿采样：

零输入响应上升沿采样：

北邮-信号与系统测试实验总结 第6篇

学院：

班级：

姓名：

学号：

一、实验建议

八周的电磁场与微波实验让我收获了很多知识与经验，也培养了我实验动手的能力，但与此同时我也发现了实验的一些不足之处，下面是我对部分实验的看法和建议：

1、课程安排不太合理

微波工程是上学期学的，大家还有比较深刻的印象，对实验原理理解的比较快，实验进行得也比较顺利。但电磁场是大二学的，已经基本都遗忘了，预习起来比较吃力，理解得也要慢一些。

2、希望学校能加强对实验器材的管理

实验中，我们很多次发现许多器件不足，需要各个组之间相互借用，有时还需要等到其他组做完才能继续实验。这不利于同学们完成实验，而且对于实验室的器材维护也会产生不利的影响。建议实验室以后加强对于实验器材的管理与维护，同时也加强同学们对实验器材的重视和爱护，共同努力，创造一个更好的实验环境。

3、实验互相干扰太严重

由于实验室较小，各组之间的干扰比较严重，几乎每次写实验误差分析的时候都要写上这一点。其实可以通过合理安排小组进行实验的时间或者扩大实验场地。

二、提出新的实验

用微波分光仪测量玻璃厚度

1、实验目的

深入理解电磁波的反射、折射和叠加

2、实验仪器

S426型分光仪的改进设备

3、实验原理

发射波在玻璃表面反射一次，透过玻璃后经反射板反射一次。当两次反射博得路径相差波长的整数倍的时候，接受喇叭收到的信号最强。

设玻璃厚度为x，可以动板与玻璃距离为d，θ1和θ2分别为入射角和折射角，v1和v2分别为空气中速度和玻璃中速度。

其中θ2可由计算得出，λ、d、θ1均可以测量得到。为减小实验误差可选取多个入射角进行测量。玻璃的折射率可参考以下数据。

4、实验内容及步骤

（1）将反射板紧贴玻璃，记下此时刻度d1；

（2）移动反射板，观察接收信号，当信号出现一次最大值时记下此时刻度d2；

（3）继续移动发射板，再次出现最大值时记下刻度d3；

（4）更换入射角度，重复以上步骤；

（5）将数据填入表格并进行计算。

5、数据记录

λ=（d3-d2）*2 d=d2-d1 带入公式（3），即可求出x

三、实验总结

电磁场与微波测量实验是通信工程、电子工程、自动控制、无线技术、微波工程、电磁兼容等专业的一门重要的基础实验课。电磁场与微波测量实验作为电磁场与电磁波、微波工程课程的重要组成部分，有助于培养学生动手、分析问题和解决问题的能力，以及使抽象的概念和理论形象化、具体化的能力，增强了我学习的兴趣与动力。

本学期，我们一共做了八次实验，其中有电磁波的反射、折射、衍射、干涉，无线信号场强特性的研究，微波信号特性的测量，频谱分析仪的实验与微波收发系统的搭建。通过这几次次实验，在理论上加深了认识，在实践上锻炼了动手能力、合作能力，学会了使用微波分光仪、波导测量线实验系统、频谱分析仪等实验仪器。通过这几次实验，我基本上将所学的信号与系统的知识得到了全面的应用与发展。

在电磁波现象观察实验中，我们观察了各种电磁波现象，包括电磁波的反射、折射、衍射、干涉，对电磁波的特性加深了认识，并学会使用微波分光仪测量这些现象的参数。老师认真地讲解和演示了微波分光仪的作用和使用方法，使我们对微波分光仪有了初步的了解。微波分光仪在各种实验中都起到很重要的作用，所以了解它的原理和使用方法是必备的基础知识，为以后的实验打下坚实的基础。记录数据在实验数据处理中是很重要的一步，认真的观察读数，准确的记录，看似很小的事情，做起来就会发现不是那么容易。这一次实验，我们对电磁波的本质、实验的方法有了初步的认识，为以后的实验作了准备。

无线信号场强特性的研究主要是用场强仪测量学校内室内室外不同地方的场强，来分析周围环境对信号电平的影响大小。这次试验也是我第一次接触场强仪，刚拿到手后还真觉得有点像大哥大，但是发现它的功能还是很多并且还非常先进。在实验中，我与小组其他成员分工合作，我负责测量，同伴负责记录数据与分析数据。在本次实验中，我对电磁波在空间中传播的方式有了更加直观的认识，加深了对于电磁场与电磁波、移动通信等课程理论知识的理解，并且加强了我进一步学习通信相关理论与实验课程的兴趣。

在微波工程参数特性测量实验中，我们对微波信号的波长、功率、驻波比、阻抗、介电常数进行了测量。前几次实验都是关于光的干涉的测量，而这是我们第一次进行关于微波实验的测量，一开始的时候没有找到测量方法，经过反复看书理解原理，我们逐渐掌握了仪器的操作方法和测量方法。由于对实验原理了解的比较透彻，本次测量实验进行的比较顺利，我们组都是女孩子因此较为耐心，扭螺钉的时候较为谨慎，因此实验误差相对来说较小。实验中团队合作很重要，一个人很难做到同时操作和读书，分工协作加快了我们的实验速度，并且相互讨论让我们进一步认识了实验的目的和作用。

其中我对阻抗测量及匹配印象较为深刻。在平时的学习中都只是理论计算单支节匹配的长度和位置，这次实验给力我们亲手操作的机会，亲自尝试了将不匹配的负载调节为匹配负载。实验中，在未掌握窍门是无论怎么调节驻波比都不会减小，不禁感到挫折和烦躁。之花又仔细阅读了实验的提示，慢慢摸索出了方法，很快就将负载调匹配。这告诉我们，在实验前要进行充分的预习，这会达到事倍功半的效果。

波导波长与晶体检波器的校准测量实验较前一个实验复杂一些，但是由于前一个实验让我们更为了解了微波测量系统各个部位器件的作用和应用，使得我们这个实验较为得心应手。这次实验难点在于读数，因为在调节的过程中指针不停地摆动，使得我们的读数容易产生误差，而且数值变化十分微小，需要谨小慎微，否则又要重新把数据测一遍。在一开始我们没有读懂题目的要求，测出了错误的数据，后来经过组员的交流和讨论，最终得到了正确的实验数据。

微波收发系统我们展示了现代通信技术的基础，也正是它才使得信息可以有效地传递。我们接触了频谱分析仪，频谱分析仪是一个精确测定信号频谱的仪器。我们掌握了频谱仪的基本工作原理与正确使用方法。我们明白了微波信号发送与接收的原理，知道了如何搭建一个简单的收发系统。将恢复后的信号与原信号进行对比，进行分析总结，观察信号是否产生失真并分析原因。这次实验是比较成功的，我们得到的信号与原信号基本吻合。在这次实验中，我锻炼了发现问题、分析问题与解决问题的能力。在实验中存在问题，第一反应不是询问老师而是分析问题产生的原因并找到解决问题的方法。

在做实验前，一定要预先实验，了解实验原理、实验步骤、实验目的。否则，上实验课时脑袋里一片空白，什么都不知道。这将使你在做实验时的难度加大，浪费做实验的宝贵时间。如果你不清楚，在做实验时才去看书，这将使你极大地浪费时间，事倍功半。做实验时，要亲力亲为，务必要将每个步骤、每个细节弄清楚、弄明白。实验后，还要复习、思考。这样，你的印象才深刻，记得才牢固。否则，过后不久你就会忘得一干二净。实验后的数据处理也非常重要。哪些数据需要处理，该怎么处理，这都需要我们好好思考。对实验数据的处理分析不仅需要我们对实验有着充分的理解，而且需要我们具有较好的数学基础。实验报告需要我们认真细致地完成，不能有一丝粗心，否则会将错误的数据进行处理从而得出错误的结论。同时要好好思考实验后的思考题。思考题往往是对我们整个实验没注意到的问题的考察，这迫使我们养成多问一个为什么的习惯。

北邮-信号与系统测试实验总结 第7篇

实验报告

班级： 姓名： 学号： 指导老师： 学院：

北京邮电大学

一、实验要求

1、遥控对象8个，被控制设备用LED分别代替，LED发光表示工作。接收机与发射机的距离不小于2米。2、8路设备中的一路为LED灯，用指令遥控LED灯亮度，亮度分为8级并用数码管显示级数。

3、在一定的发射功率下，尽量增大接收距离。

4、增加信道干扰措施。

二、实验步骤

1、实验前的准备工作

分析题目，对各个模块进行详细的设计，查找要使用的芯片的管脚图、功能表等，设计整体电路，详细到各个管脚的连线、所接电阻电容的大小、电路工作频率等。

2、搭建电路

按照设计的电路图搭建电路，电路分为发射和接收两部分，搭建时一定要耐心细致，避免错误，连线应当清晰明了，方便后期电路的检查和调试，各模块间最好相互独立，搭线时注意VCC和地线的连接。总之，搭建电路就是要细心、耐心。

3、电路调试与改进

这是本次实验的重点和难点，也是最耗费时间和精力的部分。往往在电路调试中会发现实验电路的一些细节性错误。如果在电路确认无误的情况下却仍然得不到期望的结果，就要考虑电路的改进了，主要是要改变一些所连接的电阻和电容的值。当然，问题也可能出在面包板上，我们所用的面包板由于长期的使用，有一些插口之间发生了短路，或者接触不良，都将会影响我们的实验结果，所以这也是一个需要考虑和检查的地方。

三、芯片选择以及具体电路图

见《简易红外遥控系统设计方案》

四、实验截图

发射管的输出波形：

接收波形：

五、实验中遇到的问题及解决方法

1、无线接收问题。

很多同学都遇到了这个问题，使用有线连接时能够得到想要的输出，使用无线时却根本收不到信号。通过示波器对各个管脚输出进行检测，发现问题出在CX20106这个芯片。后来通过改变CX20106芯片管脚所接的电阻，得到了输出，接受到了信号。

2、数码管显示问题

在发射和接收都调试好后，我发现我的数码管在开关拨1和拨4的时候都只显示0，用示波器检查输出没有错误，怀疑是面包板插口下面短路了，于是重新换了个位置插，结果就输出显示正确了。验证了是面包板的问题。

六、心得体会

这次的小学期为期一周，我选择的题目是简易红外遥控系统设计，因为在网上找到了上一届学长的设计方案，因此方案设计这个较为困难的步骤就比较投机取巧地解决了。

然后是按照设计方案搭建电路，搭建电路是一件不困难但要细致的工作。事实也证明，我们大多数同学都很快的完成了电路的搭建，但调试却不那么顺利，最后检查会发现很多细节上的遗漏或错误。对于我们的电路而言，任何一个细节的错误都可能导致结果的失败。

在电路搭建完成并且检查完成后，我开始用示波器检查每个芯片的输出管脚，在发射模块的调制部分，一开始NE555D的输出不正确，检查电路连接也没有错误，芯片也是好的，最后只能重插了该电路，结果就对了，所以之前应该是面包板某个地方短路了，事实证明我们用的面包板某些插口间短路或者接触不良是个还比较普遍存在的问题。总之发射部分比较顺利。

至于接收部分，当我从发射部分直接连线过去，结果很快就出来了，本来还挺高兴，结果用无线时接收部分却一点反应都没有。由于对芯片的了解并不深，一开始只是盲目按照学长的设计方案连线，连线完成后结果出不来，瞬间有种手足无措的感觉，无奈只好自己又重新学习认识了一下用到的几块芯片，尝试着改变一些管脚所接的电阻和电容，后来又重新搭建了两次电路，调试了三天终于有了结果。

通过这次课程设计，我不仅提高了动手能力，还学会了一些道理，那就是不能投机取巧，打好基础最重要。试想如果一开始自己先好好研究芯片和电路而不是为了省事儿直接用学长的电路，后期的调试就不会那么困难，结果也应该会更快出来。

北邮-信号与系统测试实验总结 第8篇

针对某导弹控制系统弹上、地面仪器设备的系统连接关系复杂, 测试过程中测试信号的传感、测量、数据采集、提取等难于实现的问题。为满足部队及院校实装操作训练需要, 提高训练对象的导弹测试技术理论与实践相结合的能力, 完善辅助教学和考核评估手段, 提出了某导弹典型信号仿真与测试训练系统这一课题。

本文从应用体系、系统体系、技术体系三方面论述了系统的体系框架 (如图1所示) , 讨论了系统研制涉及的关键技术, 并对弹上及地面典型信号的产生机理及测试方法进行物理仿真, 使受训人员充分地理解并感知导弹的信号产生及测试流程, 有针对性的掌握导弹测试技术, 实现院校和部队相统一, 加快学员岗位任职能力形成。该系统能较好地满足该型武器系统教学和操作训练需要, 可提高导弹武器系统的测试训练效率, 降低导弹武器系统的测试训练成本。

导弹典型信号仿真模型

针对某导弹的测试特点, 可以对测试信号进行归类和总结。对测试系统而言, 该导弹的电特性参数分为三种类型:被测信号、激励信号和控制信号。被测信号包括模拟量、数字量和时序量三类信号。其中, 模拟测量量包括电压、电流、电阻、时间、脉冲以及波形等信号;激励信号包括波形信号、电源和指令信号。在测试过程中, 一般由测试系统为被测对象提供;控制信号包括数字量控制信号和开关量控制等。一般用于激励信号的控制、被测设备供电的控制以及测量回路的通道控制。

对于数字电路, 测试其输出端的响应代码, 与数据库中的正确代码比较, 来判断被测电路的逻辑功能是否正常, 从而确定电路的好坏;对于模拟电路, 测试其输出端的电压、电流与输入端之间的函数关系, 与相应的标准进行比较, 根据它们是否一致来判断模拟电路的功能是否正常。

系统硬件设计与实现

系统总体采用混合总线系统, 系统硬件的总体结构如图2所示。该导弹典型信号仿真与测试训练系统由信号发生系统、信号处理系统和信号测试系统组成, 其组成框图如图3所示。

1. 信号发生系统

信号包括该导弹弹上典型控制信号、激励信号、反馈信号、逻辑时串信号等。主要分类有交/直流电压/电流信号、波形信号、脉冲信号、时串信号等。信号发生装置由交流电源、直流稳压电源、自研电源变换装置、信号发生器等组成。

2. 信号调理系统

信号调理系统包括信号采集、滤波、变换等。变换与调理的目的是便于信号的传输与处理。传感器输出的电信号很微弱, 大多数不能直接输送到显示、记录或分析仪器中去, 需要进一步放大, 有的还要进行阻抗变换。有些传感器输出的电信号中混杂有干扰噪声, 需要去掉噪声, 提高信噪比。某些场合, 为便于信号的远距离传输, 需要对传感器测量信号进行调制解调处理。滤波器是一种选频装置, 可以使信号中特定频率成分通过, 而极大地衰减其他频率成分。如图4中预处理部分所示。

信号采集控制器是实现控制系统设备功能的核心部件, 负责信号的采集、输出、前端处理和实时处理输出, 减轻实时采集控制对仿真主机的依赖。采集控制器程序在仿真计算机的控制下, 完成面板信号的采集与控制, 从而模拟各种设备工作。

信号采集控制器采用基于ARM9核的控制器, 嵌入式计算机对上通过TCP/IP总线连接仿真计算机, 对下通过机箱总线与功能模块相连。功能模块有4种类型的对外接口, 分别是DI (数字输入) 、DO (数字输出) 、A/D (模拟输入) 和D/A (模拟输出) , 配合信号调理电路, 可以满足对不同类型信号的需要。每个信号采集控制器机箱可以选配8个不同类型功能模块, 使硬件具有很强的通用性。

3. 信号测试系统

信号测试系统采用工控机+测试模块+智能仪表方案, 如图5所示。

工控机模拟系统是测试系统的核心, 在测试训练过程中运行模拟测试程序, 同时生成各类测试数据。工控计算机系统由工控机和相应的PCI功能模块组成, 配合信号调理板和电平匹配板, 可以满足测试仪模拟器对不同类型信号的需要。模拟测试程序由基于windows平台的VC++进行开发, 负责信号的采集、输出、设置和记录等功能。智能仪表主要包括示波器和数字万用表。

系统软件设计与实现

根据导弹典型信号仿真与测试训练系统所要实现的功能, 结合系统硬件的设计, 系统软件采用模块化分层设计, 主要包括以下几个功能模块程序:系统自检程序、测试开发程序、数据采集与处理程序、I/O总线控制程序和故障诊断程序。

系统自检程序通过自激励—自测试的方法检测导弹典型信号仿真与测试训练系统是否正常工作;测试开发程序主要是根据导弹系统的实际信号, 设置典型信号的数据类型及量程;数据采集与处理程序用于采集信号源发出的激励信号, 并将所采集的信号转换成系统所需要的电压信号;I/O总线控制程序主要功能是根据测试流程, 实现激励信号的动态接入和输出控制;故障诊断程序主要用于故障的设置与定位及故障的分析与排除训练。系统测试流程图如图6所示。

1.测试软件方案

测试软件采用通用软件测试架构, 由设备驱动、硬件自检、数据采集、数据归算和数据显示五部分组成, 采用VC++进行编程, 负责信号的采集、输出、设置和记录等功能。它由信号输入模块、逻辑运算模块和信号输出模块三大部分组成。输入模块通过循环接受外部设备的各种状态信号和操作信号, 为逻辑运算模块提供入口参数;逻辑运算模块依据其内置的实装逻辑关系数据库, 对入口参数进行循环运算和判断, 产生一组输出结果;信号输出模块将逻辑运算模块产生的输出结果对外输出, 在外部设备上产生各种操作现象。测试软件结构与外部接口如图7所示。

2.辅助教学软件

采用多媒体技术、计算机网络技术和虚拟现实技术, 建立辅助教学系统, 对操作号手可进行工作原理分析、测试方法等基础技术理论培训, 对参训人员可进行基础理论和基本操作技能培训。

导弹典型信号仿真与训练系统辅助教学系统功能主要有:操作规程演示、操作步骤提示、操作错误提示、故障设置、故障分析与排除训练。建立具有与仿真信号同步刷新功能的原理演示软件系统, 利用多媒体设备进行辅助理论教学。

结束语

本文所设计的某导弹典型信号仿真与测试训练系统, 充分吸纳了部队、院校先进的训练教学成果, 把操作训练、协同演练与讲解示范、学习原理有机结合在一起, 采用了信号仿真与测试系统相结合的方式进行软、硬件结构设计, 引入了教学和训练管理分系统, 配置相应硬件设备, 构建了演、讲、练、教与学的“一体化”训练系统, 实现了原理演示与训练操作、讲解示范与评估考核的有机结合, 较好地解决了因导弹控制系统连接关系复杂导致测试过程中测试信号的传感、测量、数据采集、提取等难于实现的问题, 具有开发周期短、造价低廉、实用性强、操作简便等特点。

经学院和部队的多次试验, 证明该系统能够满足部队及院校实装操作训练需要, 大大提高了导弹武器系统的测试训练效率, 并降低导弹武器系统的测试训练成本, 其性能稳定可靠, 操作使用方便, 信号显示直观, 具有较大的军事意义和显著的经济效益。

参考文献

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