信号分析处理实验报告

信号分析处理实验报告（通用9篇）

篇1：信号分析处理实验报告

实验一：

1.简述本次试验的目的，关于基音周期的理论；

2.使用相关法的同学，给出程序的同时要说明所使用语音段的长度（短时平稳性），解释怎样在matlab中实现三电平削波（for...end循环和if elseif else end判决的使用）。给出清浊音两组截取后的语音信号波形图、三电平削波后的信号图、自相关计算后的信号图。然后根据自相关信号图上最大峰值和次峰值之间的间隔点数，计算出基音周期和基音频率；

3.使用倒谱法的同学，要解释分帧后加窗的方法，给出清浊音其中各一帧的语音信号波形图，和计算后的倒谱图。并根据倒谱图上对应基音周期处的峰值的位置，给出基音周期。4.使用简化逆滤波的同学，要说明切比雪夫2型低通滤波器的使用方法（cheby2、freqz两个函数的使用方法、参数意义），给出低通滤波后的信号波形图、5倍抽取后的波形图、自相关计算后信号波形图、5倍插值后的信号波形图，根据浊音内插后的信号图上最大峰值和次峰值之间的间隔点数计算基音周期；5.比较所选用的两种方法的结果。

实验二：

1.给出倒谱法的程序，解释汉明窗宽度的选取要求（书上有简单解释），解释怎样实现倒谱窗的matlab编程方法和倒谱窗宽度的选取（男女生有一定的差别），给出加窗后的信号波形图、对数谱图、倒谱图、加窗后的信号频谱图，给出三个共振峰的估值。

2.给出LPC谱估计程序，不同LPC阶数时的LPC谱图，在n＝？时，学生自己估计的前三个共振峰的值。

实验三：

给出录音的内容，判断结果。解释端点检测的原理、MFCC系数的说明和DTW算法的简单原理（参考书上都有比较详细的解释）。识别的结果的表格和识别的结果正确率（正确的数目，错误的数目，正确率）。考虑一下识别错误的原因（录音的效果？端点检测算法的可靠性？DTW算法的可靠性？等）

篇2：信号分析处理实验报告

利用 T DFT 分析信号频谱

一、实验目的

1.加深对 DFT 原理的理解。

2.应用 DFT 分析信号的频谱。

3.深刻理解利用 DFT 分析信号频谱的原理，分析实现过程中出现的现象及解决方法。

二、实验设备与环境

计算机、MATLAB 软件环境 三、实验基础理论

T 1.DFT 与 与 T DTFT 的关系

有限长序列 的离散时间傅里叶变换 在频率区间的 N 个等间隔分布的点 上的 N 个取样值可以由下式表示：

212 /0()|()()0 1Nj knjNk NkX e x n e X k k N      由上式可知，序列 的 N 点 DFT ,实际上就是 序列的 DTFT 在 N 个等间隔频率点 上样本。

2.利用 T DFT 求 求 DTFT

方法 1 1：由恢复出的方法如下：

由图 2.1 所示流程可知：

101()()()Nj j n kn j nNn n kX e x n e X k W eN               由上式可以得到：

篇3：信号分析处理实验报告

关键词：数字信号处理,语音信号,实验,改革

如今,数字信号处理已几乎涉及各行各业的每一个角落,是一门非常重要、实用的技术,因此,在高校中,几乎每个工科专业都会涉及与数字信号处理相关的教学内容,电类专业更是专门开设数字信号处理课程,甚至是现代数字信处理课程或是高级数字信处理课程。

数字信号处理课程的特点是理论性强,公式的推导与证明过程繁杂,在教学过程中如果处理不好,甚至会被当成一门数学课,从而导致学生学习兴趣下降。为了提高学习兴趣,提升学习效果,实验课程成为课堂教学的重要部分,是理论推导的有效补充,已经成为数字信号处理课程改革的一个重要内容与方向。[1,2,3,4,5]

笔者通过网络方式调查了近年来国内一部分重点高校的实验课程开设情况,包括实验内容、实验设备以及实验指导教材等。在实验内容上,各高校基本大同小异,均集中在频谱分析、滤波器设计等方面,与教学重点相吻合。这些基本的要点与重点已经在教学界达成了共识。在实验设备上,一部分引入Matlab W作为软件实验平台,一部分以DSP芯片构建硬件实验平台或是购买商品化硬件实验平台。实验指导教材对应于实验设备,包括已出版实验指导书(以Matlab为主),商品化硬件平台自带的实验指书。纵观各高校实验课程的开设,结合各专业具体学时安排与实际条件,所选择的设备与教材有所不同,各重点有所侧重,但基本体系已经相对完善,基本可以满足工科本科学生的基本学习需求。其中,硬件实验平台的缺点在于硬件成本高,不便于改动,灵活性较差,学生实验也更多地集中于硬件芯片的编程实现。而Matlab实验平台则具有更大的灵活性,可视性强,尤其是随着笔记本电脑的普及,更具有学习时间与学习地点的灵活性,而不必完全局限于上课时间于实验室内完成实验。在笔者多年的教学过程中发现,无论是硬件实验平台,还是软件实验平台,都只是实验方式与手段上的不同,在实验内容上基本一致。而实验内容才是影响学习效果的关键因素。而且现行实验内容存在的最大问题即实验对象简单抽象化。[5]例如,讲频谱分析时或滤波时,更多地采用的信号是由几个不同频率的正弦信号合成的。这些信号比较简单,物理意义也明确,但与实际信号联系不大,而从不容易上学习把理论与实践相联系。也有教师试图将实际信号与课程联系,例如王祖林和郭旭静[6]曾提出用通信信号为实例进行讲解,取得了不错的授课效果,但这类信号不易获取,对于非通信类专业的学习来说也存在理解困难等不足,因此,该方法在各高校的授课中并不多见。

1 实验内容改革设想

1.1 实验对象的选择

在实验课程中增加与日常生活密切相关的实例,已经成为实验课程改革中的一项共识。正是基于这一点,笔者提出以语音信号为实验课程的实验对象的设想。该设想是基于语音信号以下优点:(1)语音信号来源于日常生活,没有人会感觉到陌生;(2)语音信号易于获取,且每名学生都可以结合自身语音进行分析,实验对象即具有共性,又具有不同;(3)语音信号具有明确的时域频域物理意义,便于学习过程中对理论知识的理解;(4)语音信号处理是数字信号处理中的一个重要分支与科研热点,对学生而言又具有扩展性与探索性。

1.2 实验时间与地点的选择

传统的实验课程,都是在指定的时间到指定的实验室内,由1~2名教师或实验员带着几十个学生完成实验。由于实验场地与设备的局限性,在指定时间地点之外很难进行实验。如何突破这个局限,是实验课程改革中必须面对的问题。因此,笔者认为,实验内容与环节的设计上,可以考虑让学生拥有更大的时间与空间自由度。

1.3 考核方式的选择

在实验过程中让学生拥有更大的时间与空间的自由度,如果考核方式与制度还是保持传统不变,则可能是出现雷同等不良现象,反而降低了预期实验效果。在考核方式制定上,即要考虑到共性的部分,即对理论的理解,又要考虑到每名学生个性的部分,即在实际应用上的灵活性。

2 实验内容与实验环节设计

根据上述分析与设想,并根据多年的教学实践,在传统实验内容的基础上,对每个实验项目增加了选做的实验内容(见表1)。

在实验环节的设计上,把每一次实验的学时分为两部分,第一部分用于理解并完成部分实验内容,第二部分学时用于考核。例如一个2学时的实验课,分为1个学时用于实验,1个学时用于考核,且两部分学时不连续进行,进行考核的1个学时是在提交实验报告后进行。

在第一部分的学时上,对于传统的实验内容在实验课时详细讲解、演示,并要求学生同步跟随完成,对于增加的内容,提出问题与目标,引导学生思考,并不要求其在实验课内完成,而是鼓励学生在实验课时之外完成,鼓励学生通过查资料,讨论等方式完成,并且可以通过邮件等方式与授课老师进行讨论。

在增加的实验内容部分中,4个实验项目所用的声音信号可以为同一声音信号,以增强实验的连续性。

3 考核方式的改革

传统的实验课程的考核方式以提交实验报告为主,提交实验报告后即为该次实验的结束。笔者尝在上交实验报告并批阅完后,再进行第二部分学时的课程,请每位学生向全班学生讲解其实验结果(如果学时不足,或是人数过多,则可根据实验报告撰写的情况抽取部分学生讲解),针对出现的问题由教师现场答疑,并根据学生讲解的情况考察其是否独立完成,是否理解实验目标,对于有主动深化探索的学生,提高其考核成绩。每次实验的考核成绩包含实验报告成绩和现场讲解成绩两部分。通过强化考核力度,消除学生侥幸心理,引导学生重视自我学习与自主思考的能力,从而提升学习效果。

4 结束语

数字信号处理课程的实验内容是整门课程的重要组成部分,在现有实验条件不变的基础上,通过对实验内容的改进,重新设计实验环节与考核方式,强化实践过程,引导学生主动思考,提升学习兴趣,鼓励深化学习与探索精神。通过2年实验课程的教学实践,学生的动手能力有了很大的提高,自主学习与思考能力也有了提升,对数字信号处理理论知识的理解也更加清晰,有效地提升了数字信号处理课程的教学效果。本套实验内容与考核方式改革对于其他学校数字信号处理课程的教学均有一定的借鉴意义。

篇4：信号分析处理实验报告

关键词：信号处理；MATLAB；图形用户界面；实验软件

引言

信号处理类课程是高等院校电气信息学科学生的必修课程，它不仅是电类专业和信息类专业的一门专业基础课程，而且也是工科学生受益较多的一门课程。但是这类课程的许多理论都基于繁琐的数学理论和数学推导，因此容易使学生感到乏味。为了提高学生学习的效率，需要借助实验手段来帮助学生理解课堂所学理论。

MATLAB是有美国MathWorks公司推出的一个为工程计算和数据分析而专门设计的高级交互式软件包，利用它能容易地解决在系统仿真领域教学与研究中遇到的问题；不仅如此，它还提供了用户可编程设计的图形用户界面(Graphical UserInterface，简写为GUI)设计工具，为课堂实验教学和实验仿真提供了十分有效的手段。基于此，本文利用MATLAB的可视化图形用户界面(GuI)工具，设计实验系统的图形用户界面的总体结构。本系统能够用于完成相关的信号处理实验。

1设计的基本内容

本设计有以下特点：

(1)具有序列的基本计算、基本信号的产生、数据采集、卷积、傅里叶变换、z变换以及FIR和IIR滤波器等功能。

(2)界面可视性强，操作简单方便。

(3)具有数据输入输出、图形输出、数据修改和文件保存、打印等功能，系统内容丰富，实验效率高，结果直观易懂、便于分析。

(4)系统易于扩展新的实验项目。

2系统总体设计步骤

在本系统的设计中，界面布局设计采用自顶向下的设计方法，即先设计引导界面和主界面，再设计各个实验子界面。界面设计完成后，只是一些静态的画面而已，没有什么内涵，还不能用于实验操作，要想达到实验目的，必须借助于函数调用。在设计中，各个回调函数的编写顺序则是采用自底向上的设计方法，即先编制各个实验子界面的回调函数，再编写主界面和引导界面的回调函数。

其设计的具体步骤如下：

(1)运用MATLAB的图形用户界面(GuI)设计方法，设计整个实验系统的开始引导界面、实验主界面及其实现信号处理课程中具体实验的各个子界面；

(2)运用MATLAB的图形用户界面(GUD设计方法，设计系统的说明界面及其各个实验的说明界面；

(3)分别编写各个子界面的各个控件对象的回调函数，来实现控件相应控制功能，达到直接通过界面上各个控件就可以控制数据的输入输出，并可以方便地对实验结果的数据及其图形进行读取和分析的目的；

(4)编写主界面的回调函数，将各个实验子界面整合在信号处理系统实验主界面中，即通过主界面就可以进入任何一个实验子界面进行实验；

(5)编写开始引导界面的回调函数，实现从引导界面直接进入主界面。

3实验系统的设计及实现

3．1实验系统的设计

本实验系统整体结构设计由两部分组成：界面模块设计和菜单模块设计。其中，界面模块总共包括十个模块：开始引导模块、主模块、说明模块、序列基本计算模块、基本信号的产生模块、数据采集模块、卷积模块、傅里叶变换模块、z变换模块、滤波器设计模块。一些实验界面模块下面又有下一级实验界面模块，如滤波器设计模块下面还有FIR滤波器设计模块和IIR滤波器设计模块，其中FIR滤波器模块又包含FIR滤波器线性的判断实验界面、窗函数的频率响应实验界面和FIR滤波器的设计实验界面；IIR滤波器模块又包含完全IIR滤波器的设计实验界面和典型ILR滤波器实验界面；主界面中还包含了说明模块。在菜单设计时，在实验子界面中除使用系统约定的菜单条外，还增加了几个控制背景和退出实验的菜单；引导界面中不使用菜单；主界面中将所有实验项目做成菜单的形式，只要通过选择相应的菜单选项，就可以进入实验。

系统的整体结构如图1所示。

3．2实验系统的实现

没计出的主界面是用于进入信号处理各个实验子界面的。它使用菜单及其一些按钮控件来实现，将各个实验子界面有机地联系到一起，使界面美观，易于操作。实验系统主界面如图2所示。

在图2界面中，用户可以通过选择菜单中相应的项，进入相应的实验界面来进行实验。可以进行的实验包括以下几种：序列的基本计算、基本信号的产生、数据采集、卷积、傅里叶变换、z变换、FIR及IIR滤波器的设计等。此外，界面上还设计有各个实验的简要说明控件，用户在进行实验之前，可以先单击相应的说明控件，来阅读相关实验的简要信息。

4结束语

篇5：《随机信号分析》实验报告

学号：

姓名：

2009年12月21日

实验一：平稳随机过程的数字特征

1、实验目的“正文、小四宋体1.5倍行距”

2、实验任务

3、实验流程

4、实验结果

5、实验代码

“代码、五号宋体1倍行距”

1、实验目的“正文、小四宋体1.5倍行距”

2、实验任务

3、实验流程

4、实验结果

5、实验代码

“代码、五号宋体1倍行距”

1、实验目的“正文、小四宋体1.5倍行距”

2、实验任务

3、实验流程

4、实验结果

5、实验代码

“代码、五号宋体1倍行距”

1、实验目的“正文、小四宋体1.5倍行距”

2、实验任务

3、实验流程

4、实验结果

5、实验代码

篇6：信号分析处理实验报告

实验报告

实验名称：造纸机械状态信号采集与系统分析

学生姓名：

班

级： 学

号：

实验时间：2015 年 1月 15日

地 点：逸夫楼 7B429 指导老师：张 辉 1 《造纸机械状态检测与故障诊断》

教 学 实 验 纲 要

第一部分

实验简介

一、实验名称

造纸机械状态信号采集与系统分析

二、实验目的

1、课程情况：

制浆造纸装备状态监测与故障监测学是现代化造纸机械运行和管理必不可少的新的技术理论，是制浆造纸装备与控制专业本科(专科)、轻化工程高职本科必修的一门专业基础课，也是制浆造纸工艺本科、其它专业的选修课。

2、实验目的、意义

(1)(综合)设计型实验教学方案，使学生一方面变被动为主动，将课堂上理论性较强的、甚至抽象的内容通过主动设计实验方案并在实验的具体的演示表达出

来，可以深化理解、巩固课堂内容；

(2)另一方面可以在实验中了解“制浆造纸装备状态监测与故障监测”的一些基本应用原理和方法，培养和提高学生分析问题和解决问题的能力及科研能力。

三、实验内容

㈠CRAS信号与振动分析系统原理与应用实验（4学时）

1、了解CRAS(随机信号与振动分析系统)实验系统单元组成和其组装方法、条件要求；

2、掌握CRAS软件分析系统的基本使用方法；

3、周期信号的生成方法，非周期信号(随机信号)的生成方法与采集；

(1)正弦信号发生器(QL仪器自带200Hz)；掌握方法及记录信号特征如：峰值、峰峰值、有效值等。

(2)实时数据采集和显示。掌握方法及记录信号特征如：峰值、峰峰值、有效值等。

4、二通道信号非周期信号(随机信号)的基本分析（用力锤法电荷输入，用ICP传感器电压输入两种情形组合。ICP又可在模拟转子上以不同转速和模轴承上不同转速实验分析）

(1)波形回放；(2)频谱分析；(3)相关分析；(4)概率分析；(5)系统分析。

㈡ 造纸机械典型状态信号采集与分析处理综合实验（12学时）

四、实验主要器材及说明

实验用主要器材——最简单的、完备的振动等信号测试系统(一)实验主要器材

1、信号源部分 ⑴

0.5力锤及传感器，一套，北京702所；

⑵ CA-YD-107加速度计二只，扬无二厂。

2、AD数据采集卡 ⑴

QLl08R数据采集箱一台，信号线四根，电源线一根； ⑵ QL-02lA--路电荷，电压放大器一台。

3、CRSA软件包分析系统

(1)ADCRAS数据采集软件；

(2)SSCRAS信号与系统分析软件；(3)MACRAS机械模态分析软件；

4、ZT-3型转子振动模拟试验台

5、轴承模拟试验台

6、微型计算机(PC)

7、打印机(通用)(二)实验主要器材说明 1、5200系列测力锤(瞬态激振信号源)主要由锤体、测力计、锤头、输出线(信号线)组成。①

原理

激振是用测力锤敲击被测物件实现。

响应传递函数：H(f)=A(t)／F(f)

H(f)取决于测力锤强度及脉冲脉宽、被测物件内在结构特征（响应输出）。② 结构

图1 测力锤结构示意图

图2 不同锤头敲击的不同波形

图3 测试方框图 2、5100系列传感器（单向压力式）①主要结构

石英晶体片

1、导电片

2、传力板

3、外壳

4、插芯

5、插座6为圆环形。

图4 5100传感器结构原理图

②工作原理

a、石英晶体片特征为当受均匀外力时，其表面产生与外力成正比的电荷；

b、测力锤敲击而受均匀外力在力传感器的环形承压面上时，石英晶体片表面产生与外力成正比的电荷由导电片接收，传到插芯，通过连接导线连到电荷放大器，输出成比例的电压信号。

c、为了使外力均匀作用在传感器的环形承压面上，传感器的上下接触面精密加工、抛光后，使之平坦、刚硬。

3、CA-YD-107/美国产IMI加速度计（传感器）原理：

①压阻式加速度传感器实质是一个力传感器：F＝ma

②利用硅的压阻效应

固体材料在应力作用下发生形变时，其电阻率发生变化，这种效应称压阻效应。

特点：灵敏度高、简单、低功耗、响应速度快、可靠性好、精度高、便宜。IMI加速度计（传感器）：ICP--6080A11

4、OL-108R数据采集箱 A、功能：

⑴QL-108R是集A／D转换、信号输入为一体的数据采集接口装置。⑵进行二路无相差并行采样，最高采样频率51.2KHz。

⑶QL-108R可以程控放大，对输入信号进行X1、X4、X8、X16倍放大。

⑷QL-108R自带信号发生器，可以产生一个200Hz、峰峰值4V的标准正弦波以供测

试。B、使用：

⑴后面板上25芯计算机插口与计算机打印口连接； ⑵在后面板上拨动开关(采集OR打印)；

⑶用标准电缆将QL-108R后面板上25芯计算机插口与打印机插口连接 ⑷运行CRAS系统 ①采集分析

计算机开机——按下QL-108R前面板上电源开关，处于开机状态

面板上拨动开关至采集——进入CRAS系统子目录，运行具体子程序——采集分析数据。

②数据报告打印

在后面板上拨动开关至打印——选择数据或图形——打印——打印先后

在后面板上拨动开关至采集方可继续运行程序。

5、QL-021A二路电荷＼电压放大路 A、功能：

．

⑴是一种多功能接口箱，集电荷输入、电压输入、电压放大转速整形为一体并有去直

流分量的功能。自带简易信号发生器。

⑵电荷输入：将压电式加速度传感器的微弱电荷信号转成电压信号。电荷级由高输入阻抗运放外接反馈电阻、电容完成电荷／电压转换。

⑶电压输入：将不同物理量经传感器后形成的电压信号进输入(如振动测量中的速度传感器或位移传感器的电压输出)。

⑷电压放大：两路完全独立、无相位差，增益可变的放大器组成。

⑸转速整形电路：由面板BNC插座输出TTL电平脉冲。

⑹信号发生器：

B、结构使用：

． ⑴面板

①电荷输入端

Qin——如压电式加速度传感器的微弱电荷信号用此端。插拔时应断电。

②电压输入端、Vin——如电压信号输入进行放大时间用此端。插拔时应断电。

③电荷、电压选择——Q／V键。

④电压输出Vout 无论电荷或电压经放大后均由此端口输出。⑤放大增益——一组琴键开关表示

×0.1、×

1、×

10、×100（一次只能按下来个键）。

⑥37芯接口与计算机相连，电源插口，信号发生器，三芯插座连传感器。⑵使用

电荷联线的正确联接、Q／V开关的正确位置、Vout到后板连线。插拔时应断。

6、ZT-3型转子振动模拟试验台

本实验台是由东南大学测试仪器厂设计制造的。ZT-3型是由产品代号（ZT）+跨数组成。

试验台长1200mm，宽108mm，高145mm，质量约45kg。

转轴直径均为Ф9.5mm，有两种长度规格：320mm轴3根、500mm油膜振荡专用轴 5 1根；最大挠曲不超过0.03mm；沿轴的轴向任何部位均可选作试验中的支承点。

共配有六只转子，分为两种规格：Ф76×25mm和Ф76×19mm，质量分别为800g和600g，可根据实验需要选用。

配有刚性联轴节和半挠性联轴节供选用。

⑴技术参数

电源：220VAC，50Hz 输出励磁电压：220VDC 输出励磁电流：90mA 输出电枢电压：0~240VDC 电枢电流：0~1A 调速范围：0~10000rpm（满负荷时）⑵使用方法

接线：接线时断开电源，按调速器面板所标接线，面板右边两对接线柱，上面一对接电枢，下面一对接电机励磁绕组，并分别以红色、橙色导线区分。

开机：开机后，看转子转动方向是否正确，由转子向电机方向看，顺时针方向为正确，若反时针转，可将电枢（或励磁）的两根线对调。

注意：每次启动前都要把调压器左旋到零位，即保证电枢电流从零开始往上调，以避免启动电流过大烧断保险丝。面板左边有两个3A保险丝，左边一个为电枢电路保险，右边一个为电源保险。

升速：接通电源开关，电源指示灯亮，微动调压器，电流表即有指示，负载较小时，转子即会转动。升速时必须平滑地转动调压器旋钮，开始升得较慢，调压器转到某一位置后升速较快，这时必须注意要更平稳、缓慢地转动调压器，以保证瞬时电流不致过大。

降速时，同样要注意平缓，在高速状态停机，应通过平稳降速过程再切断电源，否则电机承受冲击较大。

实验室如无转速表，可参照转子的I=f（n）或u=f（n）曲线（见图10），由电流或电压值算得对应的转速。图10曲线是在三跨负载时测得的。

7、轴承模拟试验台

本实验台是由西安交通大学设计制造的，适用于：22210Ck＼w33、61910、22317CAlw33三种型号的滚动轴承模拟故障实验。可以测试不同转速(0～3000 实验台的结构

本试验台由：驱动电机、传动轴、支撑箱体、轴承座、顶尖、加载电机构成。结构紧凑、操作方便。

五、实验步骤与方法

1、检查仪器单元；

2、连接仪器，安装硬件、软件；

3、依次通电启动调试；

4、采集信号，记录存盘；

首先进入AdCras数据采集及处理系统，点击“作业”按纽，随即显示作业路径，将其存在D：ｘｘｘｘｘ中，选择“二通道”。

然后对参数进行设置，点击“参数设置”，采样频率设为256Hz；通道标记为Ch01、Ch02；块数选为2；触发参数设置为自由运行；，电压范围为+5000mV(程控放大1倍)，工程单位为Ch1：m／s／s、Ch2：m／s／s；校正因子Chl、Ch2均为1。

然后点击“数据采集”按纽，同时敲击测力锤进行采样，采样过程中Blocks显示为2，共分4页显示，采样结束后系统自动停止采样，同时要停止敲击测力锤。采样结束存盘后，关闭AdCras数据采集及处理系统，同时进入SsCras信号与系统分析系统，将在AdCras数据采集及处理系统中采集到的信号调出，并进行处理。

将处理结果记录、存盘。

5、回放、分析信号，记录图形(各种分析图)，标定特征数据；

六、实验现象、问题、结果与描述；

（一）、实验图分析及图的实例运用

图 1 波形图

波形图：波幅随时间变化的频率

波形图的实例运用：造纸机轴承监测诊断、转子系统振动监测、压榨辊振动时域波形图、鱼雷、军舰等。

图 2 频谱图

频谱图：幅值随时间变化的频率

频谱图的实例运用：压榨部纠偏辊振动频谱、侧轴 向振动频谱、压光热辊振动频谱、中心压榨辊振动 频谱、烘缸操作侧振动频谱、齿轮啮合频谱、齿轮 磨损频谱等。

图 3 自相关图 自相关函数：指用以描述信号自身的相似程度

自相关函数列表

自相关图的实例运用：造纸机轴承监测与诊断、压 榨部纠偏辊振动频谱、侧轴向振动频谱、压光热辊 振动频谱、中心压榨辊振动频谱、烘缸操作侧振动 频谱、齿轮啮合频谱、鱼雷、军舰。

图 4 互相关图

互相关函数：指用以描述两个信号之间的相似程度或相关性

互相关函数列表

互相关图的实例运用：鱼雷、军舰、造纸机轴承监 测与诊断、压榨部纠偏辊振动频谱、侧轴向振动频 谱、压光热辊振动频谱、中心压榨辊振动频谱、烘 缸操作侧振动频谱、齿轮啮合频谱等。

图 5 波谱图

（二）、实验现象、实验问题描述

1、实验现象：传感器接触桌面，敲击桌面采集信号时，电脑屏幕随之显示出波形图，敲击力度不同波形图不同。实际工程中的振动通常都是随机的，非确定性的信号，振动量的 瞬时值不能用确定的数学表达式描述，波形没有确定的形状。

2、实验问题：采集信号的时候电脑屏幕上有可能看不到图像。原因有可能是： ①传感器与桌面没有接触或接触不良时候，电脑屏幕不会显示波形图，必须保证传 感器与桌面完全接触，才能采集到信号。②传感器接触良好的情况下，波形图看不到或者不明显的时候，是因为纵坐标范围太大，应适当调节Y +和Y-使范围符合直到出现清晰的波形图。

篇7：信号分析处理实验报告

关键词:数字信号处理;综合性实验;Matlab

0引言

“数字信号处理”课程的主要内容包括z变换、离散傅里叶变换(DFT)、快速傅里叶变换(FFT)、数字滤波器设计和实现以及数字信号处理中的有限字长效应等等［1］。在学习理论知识的同时或之后，引入实验将有助于学生更好地理解和掌握课程内容［2－3］。笔者在教学过程中，设计了Matlab综合性实验。该实验在不失趣味性的同时，能把该课程中许多分散的知识点串接起来。教学实践表明，该实验可以帮助学生更深入地理解本门课程，取得了较好的教学效果。

1综合实验内容设计

笔者所设计的Matlab实验如下:对下式所示的输入信号进行滤波。x=sin(100πt)+sin(480πt)(1)具体步骤为(1)将输入的模拟信号x进行采样和量化，得到12位精度的数字信号;(2)设计一个低通无限冲激响应(IIＲ)滤波器，将输入信号中的240Hz的干扰滤除，要求滤波器的输出信号中240Hz处的噪声功率比50Hz处的信号功率低60dB。(3)设计一个高通有限冲激响应(FIＲ)滤波器，将输入信号中的50Hz的干扰滤除，要求滤波器的输出信号中50Hz处的噪声功率比240Hz处的信号功率低60dB。(4)对于上述两个滤波器，要求:给出理想滤波器的传输函数及频率响应;给出系数量化后所得的新的滤波器的传输函数及频率响应;确定滤波器实现所采用的结构，并给出该结构中所用加法器和乘法器的位数;将输入的数字信号通过前一步实现的滤波器，画出输出信号的频谱，确保滤波器性能满足设计要求。顺利完成上述Matlab实验，需要解决以下问题:(1)采样频率和FFT点数的选取:根据采样定理，采样频率只要不低于信号中所包含的最高频率的两倍，就可以从采样后的离散时间信号中恢复出原始的模拟信号。根据式(1)，采样频率只要不小于480Hz即可。但是当需要使用FFT对信号进行频谱分析时，在确定采样频率时，除了要满足采样定理外，还需要考虑其他条件。例如:在做FFT时，信号频率应为频率分辨率的整数倍，这样才能准确地从频谱中看到该频率信号的功率，避免谱泄漏，即下式中的k应为整数:k=ffs=N(2)其中f，fs和N分别为信号频率、采样频率和FFT的点数。fs/N为频率分辨率，N一般为2的幂次方。在k不为整数时，为了减小谱泄漏的影响，可以在做FFT之前对采样所得的信号进行加窗处理［1］。(2)模数转换器的实现:实验中要求对输入信号进行量化，得到12位精度的数字信号。在将输入信号进行量化时，涉及到如何确定模数转换器的满量程范围、结构、量化方式(舍入还是截断)以及如何进行有符号数的量化等。(3)IIＲ滤波器类型的选择和设计:双线性变换是设计数字IIＲ滤波器的常用方法。它首先要将所要设计的数字滤波器的归一化边界角频率进行预畸变，然后再设计出满足性能要求的模拟滤波器。模拟滤波器有四种类型，分别为巴特沃斯滤波器，切比雪夫I型滤波器、切比雪夫II型滤波器以及椭圆滤波器。只有了解了这四种滤波器的特性，才能根据实际需求来选择合适的滤波器类型。在选择好滤波器类型后，将滤波器的性能指标输入相应的Matlab函数，就可以得到滤波器的传输函数，完成滤波器的设计。以椭圆滤波器为例，可以依次调用函数elli-pord()，函数ellipap()和函数zp2tf()来获得滤波器的阶数、零极点、增益和s域传输函数;也可以直接调用函数ellip()来得到滤波器的s域传输函数。最后再通过调用函数bilinear()得到相应数字滤波器的传输函数。(4)FIＲ滤波器的设计:在用窗函数法来设计FIＲ滤波器时，首先要根据滤波器的性能参数(如过渡带宽度、阻带衰减等)选取合适的窗函数以及确定窗函数的长度，之后将得到的窗函数与理想滤波器的单位脉冲响应序列相乘得到FIＲ滤波器的单位脉冲响应序列。以Kaiser窗为例，在Matlab中，函数kaiserord()用于预估FIＲ滤波器的阶数，函数kaiser()用于产生相应长度的Kaiser窗函数，函数fir1()用于实现采用该Kaiser窗设计的FIＲ滤波器，输出为滤波器的单位脉冲响应序列。(5)滤波器的实现:在用硬件实现滤波器时，必须考虑滤波器的有限字长效应，即滤波器系数的量化、滤波器中加法器和乘法器的有限字长效应以及运算结果的有限字长等等。滤波器的实现结构有直接型、级联型和并联型等。由于IIＲ滤波器存在量化噪声的积累，所以在选择结构时，需要考虑各种结构对有限字长效应的灵敏度。高阶IIＲ滤波器通常采用级联型或并联型结构来实现。Matlab中的函数residuez(B，A)用于计算传输函数B(z)/A(z)的留数、极点和直接项，从而得到有理式的部分分式展开;利用传输函数的部分分式展开，并通过适当的合并，可以得到滤波器的并联型结构。函数tf2sos()则可用于将传输函数转换成二阶节，得到滤波器的级联型结构。图3给出了系数量化前后高通滤波器的频率响应。为了能够判断所设计和实现的滤波器的性能是否达到设计指标，需要对滤波器的输出序列做N点的FFT。这时需要注意两点:一要能正确地区分输出序列中的暂态响应部分和稳态响应部分;二要从稳态响应部分选取连续的N个输出值做N点的FFT。

2教学反馈

根据学生上交的实验报告，从他们所写的实验收获和实验心得可以看出这个实验对他们学好这门功课所起的作用。总结如下:(1)本次实验是FIＲ滤波器与IIＲ滤波器的设计，综合使用了大量数字滤波器的设计方法，比如双线性变换法，窗函数法等，加深了对课堂学习的理论知识的理解，如IIＲ和FIＲ滤波器的优缺点、滤波器的暂态响应和稳态响应、各种模拟滤波器的性能比较以及各种窗函数之间的差异等。(2)学生对采样定理和FFT有了更深的认识，明白了采样频率、FFT点数等对频谱分析结果的影响，并通过不断的摸索与尝试，总结出了使用FFT时的一些注意事项。(3)对数字信号处理中的有限字长效应有了更加直观的体会，认识到在设计滤波器的传输函数时，需要考虑量化对滤波器性能的影响，设计指标需要留出一定的裕量。(4)提高了用Matlab实现数字信号处理功能的能力，包括:熟悉了使用Matlab设计FIＲ和IIＲ滤波器的流程;学会使用Matlab中的一些函数，如fft，cheb1ord，cheby，bilinear，fir1等;学会了用Matlab编写程序来实现指定结构的滤波器;学会了从时域和频域观察滤波器的输出是否正确以及是否达到性能要求等。总而言之，通过这次实验，使学生真正了解了如何利用Matlab来进行滤波器的设计，感觉受益匪浅，对他们学好“数字信号处理”课程很有帮助。

3结语

笔者所设计的基于Matlab的综合性实验涵盖了“数字信号处理”课程中的主要知识点。从学生反馈的意见可以看出，本实验取得了良好的教学效果，这有利于提高学生学习兴趣以及增强他们解决实际问题的能力。

参考文献:

［1］程佩青，数字信号处理教程［M］，北京:清华大学出版社，2007．

［2］曹建玲，刘焕淋，雷宏江．基于MATLAB的“数字信号处理”仿真实验［J］．北京:中国电力教育，2012(32):88－89．

篇8：信号分析处理实验报告

实验动物是医药学研究的先锋。人类在发展中通过了解自我、认识自我、理解疾病机理、战胜病状、改善环境等方式来提高健康水平, 这种方式是以实践为基础, 以实验动物为指导的研究工作。可以这么说, 实验动物可谓是人类疾病的首先承受者, 是药物的试验者, 是生命科学研究工作开展的主要目标, 是人类生活质量提升的阶梯。在实际生活中, 人们经常会得病, 可是要想使病情得到正确的诊断与及时的治疗就需要先进的医学水平。可是导致人生病的因素有很多, 每个病人的情况也存在众多差异, 这时就需要动物进行实验, 并从中找到最有效的治疗方法。且在生物医学发展的过程中也需要不断地创新, 新技术与新药物的引进是必须的, 所以要依靠实验动物进行研究, 通过生物信号的采集与分析来了解各种副作用与不良反应。

1 实验动物生理信号的采集与检测原理

实验动物生理信号主要包括血压检测信号、温度测量信号以及心电信号搜集, 由于每种信号都存在不同的特点, 所以在采集的过程中也存在一定差异, 具体内容为:

1.1 血压检测信号采集与检测原理

血液是维持生命体征的基础, 一旦出现异常就会严重影响到身体健康, 所以血压检测信号的采集是非常重要的。只有血压正常才能保证血液的正常循环, 无论是过高或过低都会产生严重后果, 一旦消失也就意味着生命的终结。在进行医学研究的过程中, 为了能够找到调节血压的各种因素, 就会采集实验动物的生理信号进行分析。

检测原理表现为血压传感器在应用中主要是以硅压敏电阻传感器为主, 这种传感器是压力传感器中常见形态, 采用了无毒塑料作为设备外壳, 这样一旦溶液中产生气泡, 我们可以迅速的观察到其中的发生的变化, 通过将血液从导管端部冲掉的方式来减少血凝的出现, 从而达到提高检验质量的目的。在检验之中, 需要从安全隔离需求入手, 将硅片和溶液严格控制, 避免两者接触, 通过采用弹性硅片来和溶液接触, 这样避免了两者接触所产生的异变。

1.2 温度测量采集及其原理

体温是人体新陈代谢状况的重要反应现象, 一旦出现异常则代表人体机能不能正常进行功能活动, 所以说在实验动物生理信号中, 温度测量至关重要, 同时还需要确保采样工作的合理性。身体内部温度的测量与采集是非常重要的, 其工作又被称为体核温度, 主要反应的是头部或者是躯干的情况, 在对动物进行试验时一般要从直肠开始进行测量。

检测原理主要是在检测中采用热敏电阻作为传感器, 通过电阻大小来断定传感器工作效率。在工作中, 通常都传感器直翻在导管的顶部, 然后测量器官温度, 并且探索导管尺寸和温度之间的关系, 这种检测工作是一种动态工作, 是根据实验动物自身特点来选择适宜的温度, 从而保证检测质量。

1.3 心电信号采集检测与其原理

心脏是人体最重要的器官之一, 一旦停止跳动也就意味着生命的结束, 而心电则是用来反映心脏跳动情况的, 通过对心电参数的分析不仅可以清晰地了解到心脏的健康状况, 还可以观察到药物以及治疗方法对心脏所造成的影响, 是重要的临床诊断方法。

临床ECG的测量有三种基本的方法:标准临床ECG (12导联) 、VCG (3向量导联) 和监护ECG (1或2导联) 。本文采用12导联法。根据电极在实验动物体表面放置位置的不同, 可组成各种导联, 各种导联的心电图波形各有特点。目前均采用国际上通用的导联, 即Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ标准导联、加压单极肢体导联和单极胸导联。

2 ECG信号采集的处理

在对ECG信号进行采集的过程中经常会遇到各种噪声的干扰, 导致心电信号模糊不清, 无法进行准确的分析与处理。而常见的干扰信号有基线漂移、肌电、工频等, 这就需要采取相应措施进行处理, 从而保证ECG信号采集工作的顺利进行, 具体内容为:

2.1 解决基线漂移造成的干扰

心电信号的采集很容易受到外界因素的影响, 基线漂移是干扰信号中最常见的一种, 主要是由于呼吸和电极不稳定原因造成的, 其频率较低, 一般在0.5Hz以下, 属于低频干扰。而要想解决基线漂移给心电信号采集所造成的影响, 就要运用科学、合理的方法找到出现这种状况的原因, 并针对原因采取相应措施。

2.2 去除肌电干扰

低通滤波器虽然能够对混杂在ECG信号中的高频干扰信号起到有效抑制作用, 但却不能去除, 仍然会有残留信号影响到动物生理信号的采集结果, 具体表现在以下两方面:第一、幅频特性很差, 不仅存在众多旁瓣, 而且主瓣的峰值比第一峰瓣高13d B左右, 所以不能对高频干扰起到良好的抑制作用;第二、虽然滤波器的相频特性在通带内保持线性, 但进入阻带后有幅度为π的跳变, 有可能造成心电信号的高频相位失真。

2.3 抑制工频干扰

交流电源造成的工频干扰大概是50Hz, 这种噪声对信号的影响是非常大的, 严重降低了分析结果的准确性。所以, 要想提高结果的准确性就要运用科学、有效的方法抑制工频所造成的干扰, 经过多年的研究认为数字滤波器是一种非常有效的抑制工频干扰方法, 而滤波器的设计则是决定心电信号是否清晰、准确的关键。其中自适应滤波法则是非常有用的一种抑制工频干扰方法, 经常被运用于生物医学信号处理中, 也就造成了自适应滤波器的出现, 其特点主要有:自适应滤波器可以自动地调节其自身的参数, 而在设计时, 只需要很少的、或根本不需要任何关于信号和噪声的先验知识。

3 结束语

综上所述, 在对实验动物生理信号进行采集与处理的过程中, 应该运用科学、有效的方法, 这样才能取得良好的效果。虽然经过多年的探索与创新, 研究取得了明显的进步, 但仍然存在一定不足, 需要在今后的发展中不断完善, 这样才能促进人类健康与生物科学的进步。

摘要：随着生命科学技术的迅猛发展和日益深入, 国际逐渐形成了生物与医学领域竞争加剧的局面, 医学实验信息采集与研究成为各国医疗事业发展的重点。在研究开发之中, 实验动物作为人类的替身, 在研究药物物化反应与生理反应中有很重要的地位, 是生命科学与药学发展的主要基础, 作者在文中针对当前的实验动物生理信号的采集与处理提出分析, 阐述了作者的个人研究思路, 提出了检测原理, 通过分析实验动物生理的体温、血压等信号进行检测与处理。

关键词：实验,动物生理,生理信号,采集,处理

参考文献

[1]张念华, 赵英会等.实验动物的种类及其在医学上的应用[J].动物科学与动物医学, 2013, 20 (3) :12-14

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[3]宋宇峰.Lab Windows/CVI逐步深入与开发实例[M].北京:机械工业出版社社, 2013, 04

[4]王建新, 杨世凤.LabWindows/CVI测试技术及工程应用[M].北京:化学工业出版社, 2013, 8:100-104

[5]刘修鑫, 孙德法等.实验动物心电参数自适应检测和分析系统[J].生物医学工程杂志, 2013, 17 (1) :111-113

篇9：信号分析处理实验报告

摘 要： 分析了《数字信号处理》课程在实验教学和理论教学中存在的问题，为解决理论与实践相互脱节的问题，文中介绍了基于MATLAB的虚拟教学仿真软件的使用，讨论了在课堂教学中如何结合理论知识使用仿真软件，以达到理论与实验教学的一体化。

关键词：实验教学；理论教学；仿真软件；理论联系实际

中图分类号：TP319；G642.0 文献标识码：A 文章编号：

Research on the Integration of Experiment and Theory Teaching

Based on Digital Signal Processing Course

Dong Qinghe， Huang Xijun，Li Jun， Yang Qing

（ School of Electronic Engineering and Automation， Guilin University of Electronic Technology， Guangxi Guilin， 541004， China）

Abstract： Analyzing the existed problems of experiment teaching and theory teaching in digital signal processing course， a virtual teaching simulation software based on MATLAB is introduced in this paper in order to solve the disjoint between the theory and practice. Combined with the corresponding theory knowledge， how to use this software in classroom teaching is discussed to accomplish the integration between the theory and experimental teaching.

Key words： experimental teaching； theory teaching； simulation software；

1引言

高等學校的教学分理论（课堂）教学和实验（实践）教学两大部分。传统的教学观念认为理论教学为主，实验教学为辅，两者相互补充，相互促进。在实际教学中，理论教学侧重于基本概念、原理和分析方法等理论知识的讲解，实验教学作为理论教学的补充，以验证性实验为主，按照规定的操作步骤和方法完成实验内容，通过观察实验现象、记录数据进行分析总结，从而加深对理论知识的理解和掌握[1]。调查发现，高校的实验教学与理论教学一般是分开设课，各自由不同的部门或老师负责，缺乏应有的交流机制。理论教师甚少会结合实验内容提前进行指导，实验老师一般也不会主动将实验中出现的问题进行及时反馈给理论教师，这种孤立的教学模式就造成了理论与实践相互脱节，难以达到通过实验对学生分析问题和解决问题能力的培养目标。

笔者长期担任《数字信号处理》课程的理论教学和部分实验教学工作，根据教学中出现的问题，对如何将课堂教学和实验教学有机地融合进行了研究，提出在课堂中采用虚拟仿真教学软件来辅助于理论教学，代替某些实验教学任务（尤其是验证性、软件类实验），从而淡化理论教学与实验教学的界限。

2教学中存在的问题

《数字信号处理》是我校电子信息类必修的一门专业基础课，课程理论性强，概念多，内容抽象，含有大量的公式或性质的推导和证明[2]，需要学生要具有良好的数学功底。然而由于大学扩招之后，学生的基础水平普遍下降，而且传统教学中老师授课时一般以理论为主，强调公式和性质的推导及运用，常以习题的形式来强化学生的运算能力[3]，对理论知识在实际中的应用介绍不足，学生普遍感到枯燥无味，抽象难懂，甚至产生了畏惧心理，不仅制约了教学效果，而且影响了学生学习的积极性。

实验教学是高等学校培养专门人才的重要实践性环节，在培养学生实践能力、创新能力和科学素养等方面具有理论教学不可替代的作用[4]。为加强学生对理论知识的理解和掌握，提高动手能力，很多课程都开设了对应的实验项目，其成绩作为最终课程成绩评定的一部分。《数字信号处理》课程所开设的实验项目有：信号与系统的时域表示和运算、信号与系统的频域表示、DFT&FFT、抽取和内插的频谱分析、FIR数字滤波器的设计、IIR数字滤波器的设计。这些实验均以MATLAB软件作为仿真平台，没有涉及到具体的硬件和测试仪器，通过调用MATLAB内部函数和简单的编程获得仿真图形，改变参数观察图形的变化，以达到对相关理论知识原理的分析和理解。由于是纯软件的程序设计性实验，据调查，很多同学都是直接拷贝程序应付结果，实验报告也是千篇一律，缺乏对结果应有的分析，对于出现的实验现象、问题和解决方法的原因鲜有学生进行深入的思考，根本无法达到实验的预期目标。

3 基于MATAB的虚拟教学仿真平台

为改变目前的教学现状，打破理论教学和实验教学人为而划分的界限，将两者有机地融合在一起，文中设计开发一基于GUIDE的《数字信号处理》教学仿真软件。 GUIDE（Graphics User Interface）是MATLAB为用户开发图形界面提供的一个方便高效的集成开发环境，利用此开发环境，用户不需要编写大量的代码，只需采用拖拉的形式将所需控件（如按键pushbutton、静态文本text、编辑框edit、坐标轴axes等）有序地放置于界面编辑面板，通过在属性编辑器（Property Inspector）中修改各控件的属性，调整好各控件位置后运行即可显示图形界面，并产生一包含GUI初始化和组件界面布局控制代码的M文件，进入对应的M文件编辑器中编写程序，主要是在相应控件的回调函数中添加代码来响应控件的行为[5]。界面设计方便简单，而且编程效率高。

如图1为仿真软件的总界面，点击“软件说明”按钮会在edit编辑框中显示出各控件的功能和操作说明。“退出”按钮用于退出整个界面，结束仿真软件的运行。点击其他按钮，即可进入软件子界面。比如点击“高分辨率和高密度谱”控件，即可进入图2所示的子界面。

图1 数字信号处理教学仿真软件主界面 图2 高分辨率和高密度谱的子界面

该软件集学习、设计、应用于一体，以原各实验项目为基础，对实验的深度和广度进行拓展，可安装在任何一台PC机上，通过设置不同的参数，观测和分析结果，从而取代原有的实验项目并打破了实验必须在实验室进行的传统。另外，软件还覆盖了该课程的所有重点和难点，可将抽象的内容直观化、形象化，在课堂上通过与现代化的多媒体教学手段有效地结合，可将大部分理论内容贯穿起来，有效地辅助学生学习。

4 理论教学与实验的融合

下面以频谱分析为例来说明如何依托于教学仿真软件将理论教学与实验教学进行有机地融合。

离散傅立葉变换DFT（Discrete Fourier Transform）是一种时域和频域均离散化的变换，适合于数值运算，是离散系统分析的重要工具。由于连续信号不便于直接用计算机进行计算处理，所以连续信号的频谱分析要用DFT进行近似处理[6]。然而在学习中遇到的傅里叶变换有CTFT、CTFS、DTFT、DFS、DFT，课堂教学中侧重于几种傅里叶变换的公式推导和证明，一般学生很难搞清和理解它们之间的区别和联系，尤其是对于用DFT对连续信号进行频谱分析缺乏直观认识 。

频谱分析的实验要求：对连续信号 进行频谱分析，其中采样频率设为fs = 32000，分别对模拟时域信号进行N=16点或256点抽样，并进行16点或256点的傅立叶变换，通过软件编程获得信号频谱？改变fs观察频谱变化？

实验中，学生只能在指定的时间和指定的实验室中进行，在MATLAB软件的M-editor编辑器中编写程序（如图3），而后保存运行，得到如图4所示波形，然后修改参数N、M、fs值，观察波形变化。该实验的目的是学习FFT的使用，掌握频谱分析的方法，考察抽样间隔对信号频谱的影响，理解高密度谱和高分辨率率谱的区别和影响原因。然而实际中学生只是简单地观察一下波形变化，而不知如何从中提取有用信息，对产生变化的原因甚少有学生进行深层次的挖掘思考，根本达不到实验的目的和要求。

图3 频谱分析原程序 图4 频谱结果图形窗

利用该教学仿真软件可在课堂教学中结合频谱分析的相关理论知识同时进行，通过提出问题，层层发问，步步深入的形式，引导学生不断去思考。比如：如何将连续信号转换为离散信号？时域抽样点数N为16和256的频谱图是什么样的？为什么不同？采样频率FS改变又会有什么变化？为什么？每提出一个问题，留出一定的时间给学生进行思考，而后在在软件edit框中输入参数，点击相应控件即可得出时域图形和频谱图（如图2所示）。这种一体化的教学方式形象直观，可提高学生学习的兴趣，通过现象看本质，不仅加深了学生对理论知识的理解和掌握，而且培养了学生分析和解决问题的能力。

为加强学生的工程实践能力，软件还提供了对语音信号的相关处理。通过实时调入一音频文件，可以对其添加不同类型的噪声[7]，而后观察前后的时域波形和频谱图，播放音频文件，聆听前后声音的变换。图5是添加均匀分布噪声，从波形上看仍能看到原信号的轮廓，播放声音虽能听清原声音，但伴有“咝咝”的背景噪音。图6是将1500Hz的正弦信号作为噪声，从频谱图中也可以清晰地发现在1500Hz频率处有一尖峰，音频信号中混有一阵尖锐的“叮”声，从中可以清楚地判断出噪声频率，以便选取合适的滤波器进行滤除。此外，通过改变采样率来聆听声音的变化，来理解为什么采样率的选取要符合采样定理。

图5 添加均匀分布噪声音频信号频谱分析 图6 添加1500Hz的正弦信号噪声频谱分析

实践表明，采用这种现代化教学形式，不仅将实验内容与理论教学融为一体，而且活跃了课堂气氛，大大触动了学生的视觉和听觉系统，诱使学生不断地去发现问题、思考问题和解决问题，改变了传统的灌输式教育并向启发式教育的转换。

结论

教育的主体是学生，其目的就是激发学生学习的兴趣，诱发学生的求知欲望，使其始终带着饱满的热情参与到学习之中。借助于虚拟教学仿真软件并结合现代化多媒体教学手段，不仅使课堂教学形象化，并能有效地将理论教学与实验教学整合为一个有机的整体，培养了学生综合应用、独立分析和解决实际问题的能力，使学生从知识的拥有者转化为知识的使用者。

参考文献（Reference）：

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[2] 刘大年，史旺旺，孙贵根等. “数字信号处理”课程的形象化教学方法探索[J]. 电气电子教学学报， 2006.8（4）： 104-107

[3] 李强，明艳，陈前斌等. 基于Matlab的数字信号处理实验仿真系统的实现[J]. 实验技术与管理，2006.23（5）：81-84

[4] 程金林，吴斌，靳晓枝等. 高校实验教学考核模式的改革与实践[J]，实验室研究与探索，2005.24（4）：76-78

[5] 施晓红， 周佳. 精通GUI图形界面编程[M]. 北京：北京大学出版社，2003

[6] 刘大年，史旺旺等. “数字信号处理”课程的形象化教学方法探索[J]. 电气电子教学学报， 2006.8（4）： 104-107

[7] 申艳，陈后金，薛健等. 基于Matlab加噪语音的FIR滤波器设计[J]，电气电子教学学报，2011.（4）：41-44

作者简介：董庆贺（1978—），女，河南泌阳人，硕士，讲师，主要从事信号处理方面的理论教学与实验教学研究