2024《信号分析与处理》复试大纲

2024《信号分析与处理》复试大纲（精选10篇）

篇1：2024《信号分析与处理》复试大纲

华北电力大学2014年硕士研究生入学复试考试

《信号分析与处理》考试大纲

课程名称：信号分析与处理

一、考试的总体要求

掌握连续和离散信号与系统的基本知识，连续和离散信号与系统的时域及变换域分析方法，信号的抽样与恢复，信号的调制与解调，系统的状态变量分析。

二、考试的内容

1.信号与系统的基础知识：信号和系统的概念及分类；信号的基本运算及典型信号的定义和性质；系统性质的判定。

2.连续时间系统的时域分析：线性系统微分方程式的建立与求解；系统全响应的自由响应和强迫响应分解形式；零输入响应和零状态响应；系统的单位冲激响应和单位阶跃响应的概念及求解；信号的时域分解和卷积积分的定义、性质、计算；卷积积分法求解线性时不变系统的零状态响应。

3.信号与系统的变换域分析：Fourier级数和Fourier变换的求解方法及基本性质；周期、非周期信号的频谱；运用Fourier分析方法对信号进行频谱分析；信号的抽样与恢复；Laplace变换定义、收敛域；Laplace变换的性质、Laplace逆变换；系统函数的定义、意义、求法与应用；系统函数的零、极点分布与系统特性的关系；系统的稳定性；连续离散时间系统的复频域框图与流图描述形式；任意信号激励下系统的稳态响应；信号的无失真传输和理想低通滤波器；系

统调制和解调的原理与实现；拉普拉斯变换在线性系统分析中的应用。

4.线性离散时间系统的分析：离散时间信号的表示、性质、运算及卷积和；线性离散时间系统的建模、分析；离散时间系统的单位响应；离散时间系统的零状态响应、零输入响应和全响应；Z变换定义、收敛域；Z变换与拉普拉斯变换的关系；Z变换的性质、Z逆变换；离散系统的Z变换分析；离散系统的系统函数；掌握离散时间系统的时域和Z域框图与流图描述形式；

5.系统的状态变量分析：状态、状态变量、状态矢量的概念；状态方程和输出方程的建立。

三、考试的题型

(1)简答题(2)证明题(3)计算题

篇2：2024《信号分析与处理》复试大纲

一、课程考核的基本要求

1．时域离散信号和时域离散系统的分析基础

基本要求：掌握时域离散信号；掌握线性系统、时不变系统；掌握系统的因果性和稳定性；掌握线性常系数差分方程及其求解方法；熟悉模拟信号的数字处理方法。

重点：时域离散信号的定义；线性时不变系统的定义及其输入与输出之间的关系；系统的因果性和稳定性。

2．时域离散信号和系统的频域分析

基本要求：掌握序列的傅里叶变换的定义和性质；掌握周期序列的离散傅里叶级数及傅里叶变换的基本概念；掌握序列的z变换的定义及其性质，掌握逆z变换求解方法以及利用z变换求解差分方程的方法；并会用z变换分析信号和系统的频域特性；了解几种特殊系统的系统函数及其特点。

重点：序列的傅里叶变换的定义和性质；序列的z变换的定义和性质，逆z变换求解，利用z变换求解差分方程；利用系统函数的极点分布分析系统的因果性和稳定性。

3．离散傅里叶变换

基本要求：掌握离散傅里叶变换的定义及其性质；理解频域采样定理并能给出证明；掌握用离散傅里叶变换计算线性卷积的方法；会利用离散傅里叶变换对信号进行谱分析。

重点：离散傅里叶变换的定义及其性质；频域采样定理；离散傅里叶变换的应用。

4．快速傅里叶变换

基本要求：掌握直接计算离散傅里叶变换的特点及减少运算量的基本途径；掌握基2FFT算法基本思想和运算规律；了解离散傅里叶变换的逆变换的高效算法；了解其它快速算法。

重点：基2FFT算法基本思想和运算规律。

5．时域离散系统的网络结构

基本要求：掌握用信号流图表示网络结构的方法；掌握无限长脉冲响应网络结构；掌握有限长脉冲响应网络结构；了解格型网络结构。

重点：无限长脉冲响应网络结构；有限长脉冲响应网络结构。

6．无限脉冲响应数字滤波器的设计

基本要求：掌握数字滤波器的基本概念；掌握模拟滤波器的设计方法；掌握脉冲响应不变法和双线性变换法设计数字低通滤波器的基本原理及其优缺点；会用脉冲响应不变换和双线性变换法设计数字低通滤波器；掌握数字高通、带通、带阻滤波器的设计方法。

重点：利用脉冲响应不变法和双线性变换法设计数字低通滤波器；无限脉冲响应数字滤波器设计。

7．有限脉冲响应数字滤波器的设计

基本要求：掌握线性相位有限脉冲响应数字滤波器的条件和特点；掌握利用窗函数法设计有限脉冲响应数字滤波器的方法；掌握频率采样法设计有限脉冲响应数字滤波器的方法；了解几种特殊类型滤波器和滤波器分析设计工具。

重点：线性相位有限脉冲响应数字滤波器的条件和特点；有限脉冲响应数字滤波器设计。

二、教材

篇3：2024《信号分析与处理》复试大纲

双语教学和研究性教学是当前教育教学研究的热点之一。结合北京航空航天大学 (简称北航) 《信号分析与处理》双语课程的教学实践, 重点探讨了如何把双语教学与研究性教学两者相结合, 以利于充分发挥两者在课程教学中的优势, 从而较大提高教学质量。

2001年8月, 教育部在《关于加强高等学校本科教学工作提高教学质量的若干意见》中提出:“为适应经济全球化和科技革命的挑战, 本科教育要创造条件使用英语等外语进行公共课和专业课教学。对高新技术领域的生物技术、信息技术等专业, 更要先行一步, 力争三年内, 外语教学课程达到所开课程的5%～10%。”教育部本科教学评价方案中也规定, 达到优秀标准的学校, 双语教学的课程要占到8%以上。2004年2月21日, 教育部高教司在其主办的高校双语教学工作研讨会上决定将双语教学开展情况作为高等学校状态数据十项指标之一。

所谓双语教学, 即用非母语进行部分或全部非语言学科的教学, 其实际内涵因国家、地区不同而存在差异。我国及不少亚洲国家和地区正在探索试验的双语教学, 一般是指用英语进行学科教学的一种体系。因此, 目前开始试验推广的双语教学的内涵也应属这一范畴。国际通行的一般意义的双语教育的基本要求是:在教育过程中, 有计划、有系统地使用两种语言作为教学媒体, 使学生在整体学识、两种语言能力以及这两种语言所代表的文化学习及成长上, 均能达到顺利而自然的发展。在这里, 第二种语言是教学的语言和手段而不是教学的内容或科目。

2. 开展《信号分析与处理》双语教学的必要性

北航仪器科学与光电工程学院本科生核心课程《信号分析与处理》采用国外具有代表性和先进性的原版教材为参考书, 并采用双语进行讲授、交流和阶段考核。通过双语教学, 可使学生初步具备离开字典直接阅读专业英文版教材、外文期刊资料的能力;促使学生多渠道、特别是借助互联网, 了解国外本专业最新的学术动态和各种学术观点, 扩大学生的专业视野;有助于学生利用最新的外文资料进行学术研究。我们在进行双语教学探索的同时考虑以下三个因素:

(1) 选择优秀的英文原著作为参考教材;

(2) 培养一批高素质的任课教师, 特别是具有一年以上较长期国外留学经历的青年教师;

(3) 引导学生相互学习和自我学习。

世界各国的教学研究证明, 双语教学能够使学生在学术视野, 认知能力, 口语表达能力, 解决问题的能力, 思维的抽象化和思考的全面性等方面优于其他同龄的非双语学习者, 这种优势有助于他们更好地适应环境和更快地发展。

同时, 国外的一些双语教育实践证明, 双语教育能够比较省时、省力地培养学生的语言能力, 尤其是第二语言的能力。例如, 加拿大法语沉浸式双语教育课程的结果显示, 那些以英语为母语参加课程的学生, 通过七、八年的学校教育, 其法语水平和以法语为母语的学生相差无几。同专门把法语作为一门第二语言而学习的英语为母语的学生相比, 他们的法语水平远远超越后者。香港的一些国际学校的实践结果也可以对此佐证。教学语言对生成语言能力的促进作用由此可窥一斑。

我校教师可以从双语教学的过程中借鉴国外现代的教学理念、先进的教学方法和手段, 更新教育思想, 并与国际人才培养新体系相接轨, 从而实现自身职业的永续发展。学校通过实施双语教学能够拥有一批同时具备语言和学科专业授课能力的优秀双语教师队伍, 有效提高其国际竞争力。此外, 使用双语授课还能够不断提高师资队伍的教学水平及学术水平, 加速教材更新, 起到促进学校专业建设和教学改革的作用。目前, 我国教育正在逐步走向国际化。双语教学既有利于培养具备国际竞争力的本土人才, 又能吸引更多的国际学生, 进而有效地提高我国高等教育的国际竞争力。

3. 开展《信号分析与处理》双语教学的方式

目前北航《信号分析与处理》课程开设在大三, 因为大三学生的外语水平一般都已达到大学英语四、六级水平, 而且对本专业的知识已经有了较为深刻的理解和认识, 而大一、大二的学生英语水平还在提高阶段, 对本专业知识的理解较为浮浅, 大四的学生面临考研、找工作等现实压力。选择在大三学年针对《信号分析与处理》科目开展双语教学是最佳时期。因此, 北航仪器科学与光电工程学院把本科三年级下学期的《信号分析与处理》课程作为双语教学和研究性教学的试点课程之一。另外, 北航的大学英语开设在一、二年级, 大三时学生普遍已有了较好的英语基础。双语教学可延续英语的学习, 符合大学英语四年连续学习的指导方针, 对英语的掌握可起到一定的促进和提高的作用。而且可在基础英语学习之后, 将学生的英语学习兴趣转移到自己的专业上来。学生也基本上完成了专业基础课和专业主干课程的学习, 具备了相应的专业基础知识, 正是学生渴望探究科学原理过程的时候, 此时进行研究性教学也是最佳时机。

北航的《信号分析与处理》双语教学的方式主要采用以下方式进行:

(1) 渗透型双语教学

渗透型双语教学, 是在正常教授《信号分析与处理》课程中适当穿插使用英语。这种方法主要在授课初期和本科教学时使用, 因学生的英语水平有限, 作为双语教学的过渡, 教师在讲授中使用一些常规的英语课堂用语, 或是用英语讲解一些名词术语, 并辅以中文解说。

(2) 穿插型双语教学

穿插型双语教学, 交替使用中英文两种语言教授《信号分析与处理》。在讲授过程中, 根据教材的难易和学生的接受能力, 较难的部分以中文讲授为主, 在学生理解专业知识的基础上适当用英文作为补充解释;在学生较易接受的部分, 主要以英文讲授为主, 适当加以汉语解释和说明。

4.《信号分析与处理》双语教学的结果分析

北航的《信号分析与处理》课程由具有丰富国外研究经历的教授和讲师担任任课教师。在授课过程中, 任课教师首先介绍本节课的主要内容、重点难点, 然后, 再结合实例详细讲解每一个知识点。知识点讲授完后, 进行提问或者给出若干思考题目供大家思考、讨论。国外教学模式和我国教学模式有着一定的区别, 由于我们的学生是刚刚开始接触部分、全英文授课, 需要根据学生和课程的特点, 选择适合的教学模式和方法。

双语教学的目的在于提高学生利用英文获取新知识、新技能的能力, 使学生通过广泛的英文阅读接触国际上本专业或相关领域最新的科技发展动态, 因此, 教师必须对专业发展现状有很好的把握, 对专业发展前沿有深刻的了解。

在推行双语课的初期, 选择双语课的学生可能会对期末考试有一定顾虑, 由于我校初步探索双语教学的方式, 我们认为以提高学生的综合素质为最终教学目的是必要的。因此, 双语课的期末考试可以采用英汉并用的形式, 每一道题既有英语形式又有汉语形式, 而学生答题时既可以选择英语也可以选择汉语, 这既解决了学生的语言障碍, 又体现了双语教学。初期过后在对学生的双语学习评价方面, 可以从技能考核和学科考试两方面进行。其中技能考核包括英语书写的听课、读书笔记、课前对话演讲、原版教材课外阅读和积累情况、实践能力等;对于学科考试, 期末教师可制定开卷考试试题, 可查看外文资料、字典等工具书, 内容可有用英文解释名词、写出关键词、简答题等。这种开放性的考试方法和多元化的评价形式, 再加上科学化的阅卷等手段加强了对学生学习过程的评价。

在课堂上, 对于教师的提问学生要用英语作答。这样, 一方面培养学生对专业内容用英语思维的能力, 另一方面, 教师也能够及时地了解学生的学习状况, 不断地调整教学方法。在讲完每一节的内容之后布置相应的作业题, 要求部分作业用英语作答。同时, 要求学生善于学习教材上对问题描述的方式, 将其应用到自己作业解答中去, 进而提高英文写作的能力。

指定一些相关教材的内容让学生去阅读, 写读书摘要。摘要不是对其中的内容简单地摘抄, 而是用自己的语言 (英语) 进行简明扼要的复述。注重课堂总结和课后阅读相结合, 譬如英文文献的翻译阅读, 学会检索相关领域的文献。相信, 随着计算机技术的迅猛发展和日益普及, 双语教学的探索与实践可为工科大学生的毕业设计以及将来走向社会奠定较宽广的专业基础知识。

在条件容许的情况下, 我们推荐学生做与他们所学专业相关的国际学术会议的志愿者, 熟悉国际会议的组织程序, 通过与参加国际会议的专家进行交谈, 了解各专家的研究方向, 了解与会议相关主题的发展动态, 熟悉国际会议文章的一些写作特点, 感受应用英语进行学术交流的氛围和乐趣。实践证明, 通过上述形式多样的训练方式, 学生的专业英语阅读能力、专业英语语言表达能力和专业知识水平在实践中逐步提高。为进入研究生阶段更好的快速融入科研生活做好充分的准备。

5.《信号分析与处理》双语教学的未来发展

我校的《信号分析与处理》双语教学正处于探索与实践的初期阶段, 我们仍然面临以下几点问题:

(1) 提高教师队伍的英语授课能力。我们的授课教师选择的是具有国外研究背景的教授和讲师, 但是作为一名大学教师, 需要进一步揣摩大学生的英语接受能力, 了解18岁到22岁学生的英语基础。既要学生们能够学习《信号分析与处理》的学科知识, 又可以进一步提高他们的英语综合水平。

(2) 消除学生对双语教学的紧张情绪和厌烦心理。作为非母语的授课方式, 绝大多数同学可能在初期会产生紧张情绪, 或者是厌烦心理。我们的教学目的以《信号分析与处理》课程的教学内容和任务为主, 英语学习能力的提高为辅。不过分强调英语考核, 做到既能考察学生学习的情况, 又能让大家不会为考试而学英语, 从而避免把专业课的双语教学推向英语课的一边。

(3) 选择双语教学中的听说读写中的重要性排序, 目前以我们的教学结果分析来看, 教学中阅读能力是很重要的环节, 本科学生面临着继续深造和毕业工作的双重选择。研究生的自我学习能力中, 很大一部分包含了英文材料的阅读和理解, 这是研究型工作的基础部分。毕业工作的同学同样面临着要求从事研究、开发等工作, 能够用英语熟练地检索、阅读、理解有关的理论、方法以及各种手册, 并能用英语娴熟地撰写比较地道的学术论文、技术报告和文档。综上所述, 我们在教学中以阅读能力的提高为首要工作任务。

6. 结语

《信号分析与处理》作为双语课程来开设, 本身也是专业课程教学的一个改革。在此基础上, 为了培养符合科技发展、社会需要的复合型人才, 我们的双语课程教学也要不断改进教学理念、教学模式和教学方法, 在探索中前进, 在摸索中提高。自2007年以来, 我们通过不断努力和改革, 逐步提高双语教学的教学效果。当然我们的教学还存在许多有待改进之处, 需要在以后的工作中不断探索和提高。未来几年, 双语教学将是我校教学改革的重要内容之一。我们坚信, 在学校领导以及其它相关部门的大力支持下, 在全体师生的共同努力下, 《信号分析与处理》双语教学终将成为我校教学改革中一道亮丽的风景线, 为我校培养出更多全面发展的复合型、国际型人才。

摘要：依据北京航空航天大学《信号分析与处理》课程教改内容, 本文针对工科院校核心专业课程的双语教学进行了初步探讨。论述了开展《信号分析与处理》课程双语教学的必要性, 分析了北京航空航天大学《信号分析与处理》双语教学的方式, 结合教学内容, 论述了双语教学的结果。针对仍然存在的问题, 对《信号分析与处理》课程双语教学的进一步发展进行了展望。

篇4：2024《信号分析与处理》复试大纲

关键词:双语教学;信号分析与处理;课程改革

1.前言

双语教学和研究性教学是当前教育教学研究的热点之一。结合北京航空航天大学(简称北航)《信号分析与处理》双语课程的教学实践,重点探讨了如何把双语教学与研究性教学两者相结合,以利于充分发挥两者在课程教学中的优势,从而较大提高教学质量。

2001年8月,教育部在《关于加强高等学校本科教学工作提高教学质量的若干意见》中提出:“为适应经济全球化和科技革命的挑战,本科教育要创造条件使用英语等外语进行公共课和专业课教学。对高新技术领域的生物技术、信息技术等专业,更要先行一步,力争三年内,外语教学课程达到所开课程的5%～10%。”教育部本科教学评价方案中也规定,达到优秀标准的学校,双语教学的课程要占到8%以上。2004年2月21日,教育部高教司在其主办的高校双语教学工作研讨会上决定将双语教学开展情况作为高等学校状态数据十项指标之一。

所谓双语教学,即用非母语进行部分或全部非语言学科的教学,其实际内涵因国家、地区不同而存在差异。我国及不少亚洲国家和地区正在探索试验的双语教学,一般是指用英语进行学科教学的一种体系。因此,目前开始试验推广的双语教学的内涵也应属这一范畴。国际通行的一般意义的双语教育的基本要求是:在教育过程中,有计划、有系统地使用两种语言作为教学媒体,使学生在整体学识、两种语言能力以及这两种语言所代表的文化学习及成长上,均能达到顺利而自然的发展。在这里,第二种语言是教学的语言和手段而不是教学的内容或科目。

2.开展《信号分析与处理》双语教学的必要性

北航仪器科学与光电工程学院本科生核心课程《信号分析与处理》采用国外具有代表性和先进性的原版教材为参考书,并采用双语进行讲授、交流和阶段考核。通过双语教学,可使学生初步具备离开字典直接阅读专业英文版教材、外文期刊资料的能力;促使学生多渠道、特别是借助互联网,了解国外本专业最新的学术动态和各种学术观点,扩大学生的专业视野;有助于学生利用最新的外文资料进行学术研究。我们在进行双语教学探索的同时考虑以下三个因素:

(1)选择优秀的英文原著作为参考教材;

(2)培养一批高素质的任课教师,特别是具有一年以上较长期国外留学经历的青年教师;

(3)引导学生相互学习和自我学习。

世界各国的教学研究证明,双语教学能够使学生在学术视野,认知能力,口语表达能力,解决问题的能力,思维的抽象化和思考的全面性等方面优于其他同龄的非双语学习者,这种优势有助于他们更好地适应环境和更快地发展。

同时,国外的一些双语教育实践证明,双语教育能够比较省时、省力地培养学生的语言能力,尤其是第二语言的能力。例如,加拿大法语沉浸式双语教育课程的结果显示,那些以英语为母语参加课程的学生,通过七、八年的学校教育,其法语水平和以法语为母语的学生相差无几。同专门把法语作为一门第二语言而学习的英语为母语的学生相比,他们的法语水平远远超越后者。香港的一些国际学校的实践结果也可以对此佐证。教学语言对生成语言能力的促进作用由此可窥一斑。

我校教师可以从双语教学的过程中借鉴国外现代的教学理念、先进的教学方法和手段,更新教育思想,并与国际人才培养新体系相接轨,从而实现自身职业的永续发展。学校通过实施双语教学能够拥有一批同时具备语言和学科专业授课能力的优秀双语教师队伍,有效提高其国际竞争力。此外,使用双语授课还能够不断提高师资队伍的教学水平及学术水平,加速教材更新,起到促进学校专业建设和教学改革的作用。目前,我国教育正在逐步走向国际化。双语教学既有利于培养具备国际竞争力的本土人才,又能吸引更多的国际学生,进而有效地提高我国高等教育的国际竞争力。

3.开展《信号分析与处理》双语教学的方式

目前北航《信号分析与处理》课程开设在大三,因为大三学生的外语水平一般都已达到大学英语四、六级水平,而且对本专业的知识已经有了较为深刻的理解和认识,而大一、大二的学生英语水平还在提高阶段,对本专业知识的理解较为浮浅,大四的学生面临考研、找工作等现实压力。选择在大三学年针对《信号分析与处理》科目开展双语教学是最佳时期。因此,北航仪器科学与光电工程学院把本科三年级下学期的《信号分析与处理》课程作为双语教学和研究性教学的试点课程之一。另外,北航的大学英语开设在一、二年级,大三时学生普遍已有了较好的英语基础。双语教学可延续英语的学习,符合大学英语四年连续学习的指导方针,对英语的掌握可起到一定的促进和提高的作用。而且可在基础英语学习之后,将学生的英语学习兴趣转移到自己的专业上来。学生也基本上完成了专业基础课和专业主干课程的学习,具备了相应的专业基础知识,正是学生渴望探究科学原理过程的时候,此时进行研究性教学也是最佳时机。

北航的《信号分析与处理》双语教学的方式主要采用以下方式进行:

(1)渗透型双语教学

渗透型双语教学,是在正常教授《信号分析与处理》课程中适当穿插使用英语。这种方法主要在授课初期和本科教学时使用,因学生的英语水平有限,作为双语教学的过渡,教师在讲授中使用一些常规的英语课堂用语,或是用英语讲解一些名词术语,并辅以中文解说。

(2)穿插型双语教学

穿插型双语教学,交替使用中英文两种语言教授《信号分析与处理》。在讲授过程中,根据教材的难易和学生的接受能力,较难的部分以中文讲授为主,在学生理解专业知识的基础上适当用英文作为补充解释;在学生较易接受的部分,主要以英文讲授为主,适当加以汉语解释和说明。

4.《信号分析与处理》双语教学的结果分析

北航的《信号分析与处理》课程由具有丰富国外研究经历的教授和讲师担任任课教师。在授课过程中,任课教师首先介绍本节课的主要内容、重点难点,然后,再结合实例详细讲解每一个知识点。知识点讲授完后,进行提问或者给出若干思考题目供大家思考、讨论。国外教学模式和我国教学模式有着一定的区别,由于我们的学生是刚刚开始接触部分、全英文授课,需要根据学生和课程的特点,选择适合的教学模式和方法。

双语教学的目的在于提高学生利用英文获取新知识、新技能的能力,使学生通过广泛的英文阅读接触国际上本专业或相关领域最新的科技发展动态,因此,教师必须对专业发展现状有很好的把握,对专业发展前沿有深刻的了解。

在推行双语课的初期,选择双语课的学生可能会对期末考试有一定顾虑,由于我校初步探索双语教学的方式,我们认为以提高学生的综合素质为最终教学目的是必要的。因此,双语课的期末考试可以采用英汉并用的形式,每一道题既有英语形式又有汉语形式,而学生答题时既可以选择英语也可以选择汉语,这既解决了学生的语言障碍,又体现了双语教学。初期过后在对学生的双语学习评价方面,可以从技能考核和学科考试两方面进行。其中技能考核包括英语书写的听课、读书笔记、课前对话演讲、原版教材课外阅读和积累情况、实践能力等;对于学科考试,期末教师可制定开卷考试试题,可查看外文资料、字典等工具书,内容可有用英文解释名词、写出关键词、简答题等。这种开放性的考试方法和多元化的评价形式,再加上科学化的阅卷等手段加强了对学生学习过程的评价。

在课堂上,对于教师的提问学生要用英语作答。这样,一方面培养学生对专业内容用英语思维的能力,另一方面,教师也能够及时地了解学生的学习状况,不断地调整教学方法。在讲完每一节的内容之后布置相应的作业题,要求部分作业用英语作答。同时,要求学生善于学习教材上对问题描述的方式,将其应用到自己作业解答中去,进而提高英文写作的能力。

指定一些相关教材的内容让学生去阅读,写读书摘要。摘要不是对其中的内容简单地摘抄,而是用自己的语言(英语)进行简明扼要的复述。注重课堂总结和课后阅读相结合,譬如英文文献的翻译阅读,学会检索相关领域的文献。相信,随着计算机技术的迅猛发展和日益普及,双语教学的探索与实践可为工科大学生的毕业设计以及将来走向社会奠定较宽广的专业基础知识。

在条件容许的情况下,我们推荐学生做与他们所学专业相关的国际学术会议的志愿者,熟悉国际会议的组织程序,通过与参加国际会议的专家进行交谈,了解各专家的研究方向,了解与会议相关主题的发展动态,熟悉国际会议文章的一些写作特点,感受应用英语进行学术交流的氛围和乐趣。实践证明,通过上述形式多样的训练方式,学生的专业英语阅读能力、专业英语语言表达能力和专业知识水平在实践中逐步提高。为进入研究生阶段更好的快速融入科研生活做好充分的准备。

5.《信号分析与处理》双语教学的未来发展

我校的《信号分析与处理》双语教学正处于探索与实践的初期阶段,我们仍然面临以下几点问题:

(1)提高教师队伍的英语授课能力。我们的授课教师选择的是具有国外研究背景的教授和讲师,但是作为一名大学教师,需要进一步揣摩大学生的英语接受能力,了解18岁到22岁学生的英语基础。既要学生们能够学习《信号分析与处理》的学科知识,又可以进一步提高他们的英语综合水平。

(2)消除学生对双语教学的紧张情绪和厌烦心理。作为非母语的授课方式,绝大多数同学可能在初期会产生紧张情绪,或者是厌烦心理。我们的教学目的以《信号分析与处理》课程的教学内容和任务为主,英语学习能力的提高为辅。不过分强调英语考核,做到既能考察学生学习的情况,又能让大家不会为考试而学英语,从而避免把专业课的双语教学推向英语课的一边。

(3)选择双语教学中的听说读写中的重要性排序,目前以我们的教学结果分析来看,教学中阅读能力是很重要的环节,本科学生面临着继续深造和毕业工作的双重选择。研究生的自我学习能力中,很大一部分包含了英文材料的阅读和理解,这是研究型工作的基础部分。毕业工作的同学同样面临着要求从事研究、开发等工作,能够用英语熟练地检索、阅读、理解有关的理论、方法以及各种手册,并能用英语娴熟地撰写比较地道的学术论文、技术报告和文档。综上所述,我们在教学中以阅读能力的提高为首要工作任务。

6.结语

篇5：信号与系统分析课程考试大纲

一、考试方式：闭卷笔试

二、考试难度：基本题70分，中等题20分，提高题10分。

三、考试题型：

选择题15分，填空题15分，作图题20分, 计算题50分。

作图题内容：

1、连续信号的求导波形

2、连续信号的卷积波形或离散信号的卷积和波形

3、二阶系统的波特图

4、周期连续信号单边或双边频谱图

计算题内容：

1、连续系统的分析（第2, 3章）

2、拉氏变换的综合应用（第3章）

3、Z变换的综合应用（第5章）

4、连续系统的频域分析（第7章）

四、复习内容：

第１、２章：

基本信号及性质，已知函数画波形，已知波形写函数，信号的求导、积分、平移、反折、尺度变换、奇偶分量，由微分方程描述的系统性质，线性系统的分解性质，零输入响应、零状态响应和全响应，卷积积分。

第３章：

常用信号的单边拉普拉斯变换与反变换，拉普拉斯变换的性质，微分方程的拉普拉斯变换解，动态电路的拉普拉斯变换解，系统函数的求法，零极点分布图，系统的稳定性，系统的模拟图和信号流图。

第４、５章：

离散信号的运算，由差分方程描述的系统性质，卷积和，常用信号的Z变换与反Z变换，收敛域，Z变换的性质，差分方程的Z变换解，利用系统函数求任意输入的解，系统函数的求法，零极点分布图，系统的模拟图和信号流图。

第６、７章：

周期信号的对称性与傅里叶系数的关系，常用信号的傅里叶变换，傅里叶变换的性质，信号的无失真传输的条件。信号通过滤波器的响应，信号的调制与解调。第８章：

采样信号与采样定理的应用。

五、复习习题：

教材基本习题40多分（必做的习题），主要是计算题。

篇6：“信号分析与处理”教学改革探索

“信号分析与处理”是电气工程与自动化类专业人才不可缺少的知识领域, 是将“信号与系统”和“数字信号处理”两门课程的教学内容进行有机整合后形成的一门全新课程。通过本课程的学习, 学生掌握信号分析、处理的基本概念、基本原理和方法, 为后续“自动控制原理”和“DSP原理与应用”等专业课程打下坚实的理论基础。“信号分析与处理”与后续的系统类课程结合, 构成关于信号、系统的分析、综合设计的完备知识结构。

目前, 本校电气工程及其自动化专业使用的教材为赵光宙主编的《信号分析与处理》[2], 本课程安排在大学二年级下学期讲授, 内容涵盖了高等数学、复变函数、线性代数和电路原理等相关知识。从以往的教学情况来看, “信号分析与处理”课程理论性强, 涉及数学知识较多, 概念相对抽象, 数学推导繁多。长久以来, 教学过程基本倾向于理论和公式推导, 学生在课堂上被动接受知识[3]。由于该课程涉及范围广泛, 学生通常感觉概念抽象, 理解和掌握起来有一定难度, 产生了厌学、怕学的情绪, 这不仅影响了本课程的教学效果而且对后续专业课程的学习和掌握非常不利, 因此, “信号分析与处理”课程教学改革迫在眉梢。该课程的建设与改革符合我校“培养有深厚的理论基础、宽广的专业知识面和较强实践创新能力的宽口径复合型工程技术人才”的培养目标。

一、合理安排教学内容

为电气工程及其自动化专业开设“信号分析与处理”课程的目的是通过该课程的学习, 使学生能系统地掌握信号分析、线性时不变系统分析、数字信号处理的基本理论和方法[4]。

(一) 梳理课程知识点

加强“信号分析与处理”和先修课程 (“高等数学”、“复变函数”和“电路原理”) 以及后续课程 (“自动控制原理”等课程) 之间内容的衔接性。弱化课程之间重复的知识点, 根据知识点在各课程中的重要程度及课程讲授的先后顺序等, 明晰各课程对该知识点的分担情况, 分清轻重。比如, 连续时间信号和离散时间信号的复频域分析法在先修课程中已有大量相关讲授, 我们讲授时只需调整角度, 突出重点, 简单讲授即可。分清课程重点、难点, 有针对性的对这些概念逐步进行讲解。

(二) 压缩理论推导课时

为了使课程能跟上计算机和数字技术的发展, 避免简单地移植数学的教学模式, 应在讲解相关理论时, 注重概念的理解和建立, 淡化数学技巧, 对求解运算尽量简化[5], 重视理论与实际的联系。在授课时, 我们大大压缩了经典时域分析方法的教学时间, 同时, 通过引入典型实例等加强对相关理论的理解和掌握, 而非花大量时间进行数学公式的推导。

(三) 丰富教学内容

由于该课程的理论性较强, 内容比较单一抽象, 在重点和难点的地方可以引入MATLAB图形或Flash动画演示等, 将抽象的内容形象化地展现给学生, 帮助他们理解和掌握。为了提高课堂教学效果, 采用理论教学和知识应用展示相结合的方式, 加深学生对相关理论的理解。此外, 将课堂中一些重要知识体系的相关国内外前沿文献推荐给学生, 并进行适当讲解, 培养学生的创新意识和认知广度。

(四) 注重数学概念、物理概念和工程概念的统一

这门课程中的数学概念大都有很强的物理背景和工程意义, 我们的教学目标是通过学习这些数学知识, 更深入地理解其物理概念, 以便将相关的理论更好地应用于工程实际。因此, 我们从现实生活中观察和搜集材料, 在教学中通过深入浅出地阐述相关材料, 把枯燥的书本理论知识与工程应用结合起来;引导学生从注重理论推导转移到认识基本物理概念, 提高分析和解决实际工程问题的能力上来, 激发学生的学习兴趣, 提高教学质量。

二、教学手段调整

鉴于“信号分析与处理”课程理论性强的特点, 除了采用一定的课堂教学方法提高教学效果外, 由学生亲自参与的实验、实践环节是必不可少的, 这是培养学生学习兴趣和提高学习能力的重要环节。

(一) 板书、多媒体和MATLAB仿真教学相结合

该课程包含大量的数学公式和理论推导, 重要的公式推导和习题解析以板书讲解为主。同时, 在课堂上充分利用多媒体技术, 通过生动的多媒体演示将复杂、抽象的概念等直观、形象化地展现给学生, 大大增加教学信息量。此外, 将MATLAB仿真引入课堂教学, 减少枯燥的理论讲授, 帮助同学更好地理解、掌握重要知识点, 提高课堂教学效率, 培养和提高学生的学习能力。这有助于教师和学生形成良好的互动, 提高教学效果。

(二) 加强实验教学

实验课是提高学生学习兴趣和学生能力的重要环节, 在教学过程中, 应该适当设置重要教学内容的实验课。在验证性实验的基础上, 应增加综合、设计性实验比例。综合性实验可将课程的重要知识点有机整合起来, 有助于学生对所学知识点进行融会贯通。

由于我校“信号分析与处理”实验室硬件建设尚不完备, 目前主要采用实验硬件电路搭建和MATLAB仿真技术相结合的方式来实现。下一步计划借助DSP实验室开展相应实验, 将相关理论和算法用于以DSP为核心的实际系统中, 培养和提高学生分析、解决综合实践问题的能力。

(三) 增设实践教学环节

该课程理论性和工程性都很强, 在加强理论教学的同时, 也要强调其应用。我们鼓励学生利用课余时间进行案例分析和实践制作, 将设计前布置选题改为学期初布置选题, 这样学生有足够的时间设计试验方案并实施, 期间将有创意的成果和实践创新作品定期展示给同学[6]。这有利于提高学生的学习热情和创新意识, 有助于复杂概念的理解和掌握。

此外, 对热心科研探索和技术开发的学生, 鼓励他们积极申报大学生创新项目, 采用教师提供题目和学生自拟题目相结合的方式, 结合工程实际选题。鼓励同学参加一些高水平的竞赛, 项目驱动, 赛学结合, 进一步培养学生的创新思维和意识, 增强他们用“信号分析与处理”这一前沿学科理论解决实际问题的信心与能力。

三、完善考核评估方式

传统的考试方式不能如实反应学生掌握课程知识的程度, 我校以理论为主, 注重采用多样化的考核方法。理论考核和实验、实践考核相结合, 期末考试和平时成绩评定相结合, 综合评价一名学生的实际能力。

我校把考核内容分为三部分:平时成绩占20%, 实验成绩占20%, 卷面成绩占60%。平时成绩包括出勤、作业情况、随堂小测试、课上回答问题等, 鼓励学生重视课堂知识的学习。实验、实践成绩主要根据学生设计的方案、实际动手能力和所完成的作品质量等来综合评定。

四、结语

“信号分析与处理”在我校自动化控制技术课程群中占有重要地位, 该课程对电气工程及其自动化专业后续控制类课程的教学奠定了基础。为了满足该专业的人才培养目标, 探索有效的改革模式, 对提高教学质量, 丰富教学内容, 强化数学概念、物理概念和工程概念统一以及培养和提升学生的实践创新能力等意义重大。

课题组教师在教学改革中深刻体会到, 合理安排教学内容, 注重学生实验、实践能力的培养和提升, 考核评估方式的进一步完善, 是未来一段时间内我校电气工程及其自动化专业“信号分析与处理”课程教学改革的重要方向。

摘要：针对上海海洋大学电气工程及其自动化专业特点, 本校对“信号分析与处理”课程教学进行了改革。本文从教学内容安排、教学手段调整和考核方式完善三个方面入手, 探讨了提高教学质量的一系列具体改进措施和方法。

关键词：信号分析与处理,教学内容,教学手段,考核方式

参考文献

[1]石海霞, 周玉荣.电子信息工程专业“信号分析与处理”课程教学方法探讨[J].大众科技, 2010, (11) :175-178.

[2]赵光宙.信号分析与处理[M].第2版.机械工业出版社, 2006, 5.

[3]石海霞.仿真技术优化信号分析与处理课堂教学的实践探索[J].时代教育, 2014, (12) :68-70.

[4]孙晖, 赵菁.信号分析与处理综合性实验设计与实现[J].实验技术与管理, 2012, 29 (7) :161-164.

[5]吴京, 王展, 皇甫堪.“信号分析与处理”课程的教学改革[J].高等教育研究学报, 2001, 24 (2) :42-43.

篇7：企业铁路信号系统故障分析与处理

【摘要】随着铁路信号设备联锁系统的发展，对处理铁路信号故障的要求也越来越高，如何快速找到故障原因对及时处理故障至关重要，从而达到企业铁路运输追求利益最大化和对维修时效性的要求。

【关键词】铁路信号；故障；分析；处理

1.前言

我国的铁路系统经过近些年的建设和发展，取得了非常显著的进步，在世界范围内已经起着重要的地位，铁路建设的速度和总里程程处于世界领先水平。铁路信号系统对于铁路运输系统的重要性，就好比是神经系统对于人的重要性，它是保证机车车辆安全运行和提高铁路运输效率的不可缺少的工具。

2.铁路信号基础设备及其作用

铁路信号基础设备包括信号机、轨道电路、道岔转辙机、控制设备、电源设备和电线路。

在我国还有部分企业的专运线车站采用6502电气集中联锁系统和传统的计算机联锁系统，两种联锁系统都采取大量重力式继电器。而继电器有信息比较单一、对故障定位困难、维护检修的工作量很大、施工工作量很大及周期长、使用寿命较短等缺点。联锁系统层次结构见图1所示。

图1 联锁系统层次结构图

3.铁路信号设备故障分析

铁路信号设备故障是指在行车中由于设备原因影响正常行车或危及行车安全的故障。

3.1 铁路信号设备故障的分类分析

3.1.1按照故障原因分为：

（1）人为故障：因个别人进行违章作业造成的设备故障。

（2）设备故障：因为备件材料质量不过关造成的设备故障。

3.1.2按照故障范围可分为：

（1） 室内故障：控制台或配电室内设备发生的故障。

（2） 室外故障：基本上是发生在室外三大件的故障。

3.2铁路信号设备产生故障的原因分析

3.2.1客观原因

元器件变质：元件因老化损坏而导致的备件失效。

工艺缺陷：设计选型不配套或替代备件达不到使用要求造成的故障。

3.2.2主观原因

业务素质差：维修人员素质较差，缺乏必要的知识储备，不能准确判断出故障原因。

责任心不强：对企业不抱有主人翁态度，责任感差。

3.2.3外界原因

自然环境对铁路信号设备造成的影响。

4.故障处理

随着铁路的快速发展，铁路信号设备的科技含量不断增加，室内设备向着无维修、无故障方向发展，室内设备发生故障的概率微乎其微，所以信号设备故障的处理重点应转向室外。室外设备故障处理应重点掌握故障处理的步骤、程序，做到少一表不行，多一表不量，逐步压缩故障范围，做到有的放矢。

4.1室外三大设备故障处理程序

当铁路信号系统发生故障时，首先要通过各种手段判断出故障点是在控制室或配电室，还是室外电路出现故障，一般处理故障步骤如下：

第一步：从室内控制台上了解故障出现的表象，判断故障的大概区域；

第二步：分线盘上进行测量，区分室内、室外故障；

第三步：电缆盒、箱处测量，，区分电缆、设备故障。

以上三步一步都不能少，逐步将故障压缩在最小范围内，再根据压缩后的故障范围进行仔细查找，切忌盲目查找做到有的放矢。

4.2道岔故障及故障处理

4.2.1道岔障碍

道岔障碍就是指当正在进行轨道转换过程中，如果在道岔中存在阻碍道岔扳动的物体，极易导致轨道转换不能继续进行的现象发生。这种情况基本上都出现在尖轨与基本轨之间出现障碍物，导致出现尖轨转换不到位，存在造成列车脱轨的隐患。这类故障的预防工作一定要处理好，不然会引发更加严重的事故。

4.2.2轨道电路障碍

在信号联锁控制系统中，道岔是一个重要的组成部分，钢轨、道岔之间存在很多相关的联系，它们之间互相影响。在这个联锁系统当中每根钢轨都是轨道电路中的组成部分，都要参与电流的传送。如果轨道电路中的某根钢轨出现断裂导致电路断路的情况，可能就会造成整体的信号显示的不正常，从而引起连锁混乱，还有可能会发生电路短路，引发更严重的后果

4.2.3挤压道岔

挤压道岔简称挤岔，是指在机车车辆运行中当道岔已经关闭，但是仍有机车车辆强行依次通过辙岔、基本轨，造成切断挤岔销的同时切断道岔电路并报警。

图2 ZD6道岔不能启动处理流程图

注：①电压测量法可以用220V/40-100W灯泡代替，测试完立即拿下灯泡。

②电阻测量法在确认X2、X4无感应电压的情况下使用。

4.2.4 ZD6道岔不能启动，故障处理流程如图2所示。

4.2.5 ZD6道岔无表示

a、ZD6道岔表示线：X1、X3：定位表示；X2、X3：反位表示。

b、故障处理流程见图3。

图3 ZD6道岔无表示处理流程图

4.2.6道岔机械故障应急处理

道岔的机械故障是室外信号故障中最经常出现的故障，发生机械故障的原因是多方面的，针对一般的机械故障，按照图4的流程进行处理，一般可以较为顺利地排除故障。

图4 道岔机械故障应急处理流程图

4.3信号机故障处理

出现禁止灯光故障，要在控制台确认故障位置，在分线盘上测量电压，有220V交流电压就可判定是室外故障，然后在信号机旁的电缆盒处测量测量电压，就可判断出是信号机内故障还是电缆断线；如果在分线盘上没有电压，就断开电缆测量电压，以确认是故障在室内还是电缆短路。

4.4轨道电路故障处理 出现大面积红光带首先应怀疑供电电源故障，出现相邻的多处红光带故障应先怀疑送电电缆断线，相邻的二个轨道电路出现红光带应道先判断是绝缘不良。轨道电路发生红光带，首先在室内分线盘测量电压，当电压低于继电器吸起值，电压测量小于10.5V，故障在室外，需到现场进一步查找。

5.结束语

企业铁路信号与铁路运输效率密切相关，铁路运输效率与企业的经济效益又是环环相扣，在铁路信号出现故障时，只有迅速准确的判断出故障，才能及时的处理故障，从而保证铁路运输的秩序。

参考文献

[1]刘朝英，林瑜筠.铁路信号概论[M].北京：中国铁道出版社，2011.

[2]Junji Kikuchi，Masami Konishi，Jun Imai.Agent Based Material Transfer Scheduling in SteelWorks [J].IEEE，2007：1-4

[3]赵志熙.车站信号控制系统[M].北京：中国铁道出版社，2004.

[4]程荫杭.铁路信号可靠性与安全性[M].北京：中国铁道出版社，2010.

篇8：2024《信号分析与处理》复试大纲

系统仿真是近30年才发展起来的一门新兴技术学科, 它涉及到各专业理论与技术, 如系统分析、控制理论、信号处理、图象处理、计算方法等。系统仿真是建立在控制理论、相似理论、信息处理技术和计算机初等理论基础之上的, 以计算机和其他专用物理效应设备为工具, 利用系统模型对真实或假设的系统进行试验, 并借助于专家的经验知识、统计数据和信息资料对实验结果进行分析研究, 进而做出决策的一门综合的实验性学科。它不是对原型的简单再现, 而是按照研究的侧重点对系统进行提炼。以利于研究者抓住问题的本质, 这种建立在模型系统上的实验技术, 称为仿真技术或模拟技术。

系统仿真的研究重点在于仿真环节即在模型建立之后, 设计适当的算法, 并编制成计算机程序。由此, 便产生了很多仿真算法和仿真软件, 其中以MATLAB提供的动态仿真工具Simulink最为耀眼, 它不仅具有强大的功能, 并且具有很好的使用性。

Simulink是MATLAB的一个附加组件为用户提供了一个建模与仿真的工作平台。实际上, 它是一种用来实现计算机仿真的软件工具。对于比较复杂的非线性系统效果更加明显。

Simulink可以用于模拟线性系统和非线性系统, 连续与非连续系统, 或它们的混合系统, 它是强大的系统仿真工具。除此之外, 它还提供了图形动画处理方法, 以方便用户观察系统仿真的整个过程。

Simulink提供了一种函数规则—S函数。S函数可以是一个M文件、C语言程序或者其它高级语言程序。Simulink模型或者模块可以通过一定的语法规则来调用S函数。这样S函数的引用使得Simulink更加充实, 处理能力更加强大。它的另外一个重要特点是它的开发性, 它允许用户定制自己的模块和模块库。此外它还为用户提供了比较全面的帮助系统, 以方便用户应用模块库。由此可见, Simulink是一种强有力的仿真工具。

2 Simulink用于信号分析和处理

Simulink模拟软件, 是基于Windows环境下的图形程序, 直接面向“方框图”。用来对动态系统进行建模, 仿真和分析的软件包, 支持连续, 离散以及两者混合的线性及非线性系统, 其最大特点是可在仿真过程中改变感兴趣的参数, 实时观察系统行为的变化。MATLAB能对信号处理提供的强大的实时处理能力。让Simulink用于信号与分析处理, 其仿真结果准确、直观。

以下就是Simulink在信号分析和信号处理仿真应用上的举例。

例1, 在离水平地面10米高的地方将一个小球向前做斜上抛, 小球落地后将弹起并向前跳跃。假设每次小球与地面接触时Gain模块, 对输入信号乘上一个常数增益。

例2, 对正弦信号的处理 (见图2)

所用模块:Sine Wave模块, 可产生一个正弦波, Constant模块, Integrator模块。

3 结语

使用MATLAB下的组件Simulink进行信号分析与处理系统可以大大减轻用户的负担, 它让用户把精力从编程转向模型的构造, 为用户省去了许多重复的代码编写工作只需进行简单的模块拖放和参数设置就能搭建复杂的信号处理系统。它使得用户在进行信号分析与处理过程中可把更多的精力投入到模型的设计构造本身上, 而不是某一个具体算法的设计上。

参考文献

[1]薛定宇, 陈阳泉.基于MATLAB/Simul-ink的系统仿真技术与应用[M].清华大学出版社, 2002.

篇9：2024《信号分析与处理》复试大纲

[关键词] 机车信号 问题 分析 处理

随着列车速度的提高，机车交路的延长，铁路运输对机车信号的要求也越来越高，我国铁路《技规》提出了机车信号主体化的概念。福建省境内铁路均为单线铁路，有电气化铁路、也有非电气化铁路，采用半自动闭塞方式，安装的是接近连续式移频机车信号。

移频机车信号的基本工作原理是：在有移频发码的区段，钢轨中流通有移频信号电流，此电流在钢轨周围形成交变磁场，该磁场的磁力线穿过悬挂安装于机车导轮之前的接收线圈的铁芯，使绕在铁芯上的线圈中产生交变的感应电势，动作机车信号主机，从而将地面信号的显示传递到机车信号设备上来。

下面主要以福建省境内铁路采用最多的电气化区段25Hz相敏轨道电路为例，对移频机车信号的掉码、窜码等问题进行分析。

1 对轨道上流通电流的分析

在电气化区段的轨道上主要流通着三种电流：牵引电流、轨道电路信号电流、移频信号电流。信号电流和牵引电流在轨道内流通的情况如图1所示。

1.1 牵引电流

轨道上行驶电力机车时，驱动电力机车牵引电机的电流是用轨道（钢轨）和大地作为回线，构通电路的。正常情况下，钢轨中流过的牵引电流约占其总值的一半以上。福建电气化区段的接触网电压为27.5KV，牵引电流高达几百安培，畅通于轨道之中。在图1中用双箭头表示。

1.2 轨道电路信号电流

在装设有轨道电路的区段，轨道上流通有轨道电路的电流，称为轨道电路信号电流。轨道电路信号电流数值不大，而且只能在一定范围内流动。在图1中用单箭头表示。

1.3 移频信号电流

当具备发码条件时，移频发送设备向轨道上发送移频信号，形成的电流称为移频信号电流。移频信号是叠加在轨道电路上发送的，有送电端发码、受电端发码两种。

如图1所示，信号电流在轨条内方向相反，因此机车上的两个接收线圈需要同铭端相接，使所接收的信号电压相加。牵引电流在轨条内方向相同，如果数值相等，则接收线圈所接收的电压互相抵消，对机车信号设备基本上不产生干扰。

2 移频机车信号掉码、窜码原因分析

2.1 牵引电流等的干扰

机车信号的接收线圈一方面接收轨道内的信号电流，同时也接收轨道内的牵引电流。由于两根轨条纵向阻抗不相同，对地漏泄也不一样，因此两根轨条上的牵引电流就不可能完全一样，故对机车信号将产生干扰。干扰的强度取决于牵引电流的大小和轨道不平衡系数。主要表现为窜码、区间乱上灯等。

2.2 入口电流调整有问题

入口电流调整得太小，就有可能造成机车信号掉码、甚至无法正常接收信号。而入口电流调整得太大，机车信号就容易受邻线干扰而造成错误动作，主要表现为在道岔区段窜红黄码、点红灯。

2.3 施工的遗留问题

由于原先机车信号的地位不像现在这么重要，掉码、窜码的问题也不像现在这么受重视，因而在施工方法、施工工艺上存在着一些缺陷。如电缆没有对绞使用、未使用屏蔽线等，是造成邻线干扰窜码的重要原因。

2.4 设备陈旧、老化，故障率升高

⑴ 车载设备

与JT-C系列主体化机车信号相比，通用式机车信号设备的安全性和可靠性较差。而且多数已上道使用6-8年，电子元器件呈老化趋势，设备运用不稳定、故障率较高。

⑵ 地面设备

我段管内未大修改造过的车站均采用老的四信息设备，大多是1990年左右上道使用，寿命已接近、达到或超过15年。电源盒、发送盒的设备故障率比较高。

⑶ 漳泉线大部分车站道岔区段采用单轨条发码

由于采用单轨条发码，只能由1个机感来感应钢轨电流，感应电压要比双轨条发码要低一半，而且一旦有1个机感性能不良将直接影响机车信号的接收。漳泉线还有格口、小舟、福德、感德、剑斗、长基6个站由于道岔区段的道岔角钢、轨距拉杆没有安装绝缘，地面移频信号随着道床漏泄的变化，引起发码电流的分流，轨面移频电流下降，经常发生道岔区段机车信号瞬间掉码1－2秒。

3 相关措施

3.1 合理确定入口电流调整的范围

铁道部2006年版的《铁路信号维护规则》对移频制式下不同载频的钢轨最小短路电流做出了明确规定，见表1。目前福建省境内铁路的机车信号载频统一为：下行载频750 Hz，上行载频650 Hz。

移频信号是迎着列车运行方向发送的，当列车轮压入轨道电路入口端时，形成的移频信号短路电流即为入口电流。由于有钢轨的衰耗，出口电流要远大于入口电流，即在出口端为机车信号提供最大的短路电流。只要入口端短路电流能够满足机车信号设备的工作要求，在出口端也应能使机车信号正常工作。

3.1.1 入口电流调整的下限

《铁路信号维护规则》规定：“在最不利条件下，入口电流应满足机车信号可靠工作”。 轨道电路机车信号状态的最不利条件为：电源电压、道渣电阻最小，钢轨阻抗最大。对比表1中“钢轨最小短路电流”和机车灵敏度的“钢轨短路电流电流值”，可以看出“钢轨最小短路电流”已考虑了一定的安全系数。

如果入口电流调整得太小，就有可能造成机车信号掉码、甚至无法正常接收信号。因此，建议入口电流测试值的下限调整在“钢轨最小短路电流”的1.5倍较为合适。

3.1.2 入口电流调整的上限

对照表1可知，电气化区段的入口端移频最小钢轨短路电流要比非电气化区段的大近3倍。如果机车信号按电气化区段调整灵敏度，列车在非电气化区段运行，机车信号就不能正常的工作。机车信号按非电气化区段调整灵敏度，列车在电气化区段运行，机车信号就会受邻线和电气化牵引电流干扰而造成错误动作。

福建省境内铁路鹰厦线、原外福线已实现了电气化，但原横南线、漳泉线、漳龙线等仍为非电气化铁路。韶山型电力机车只能运行于电气化区段，而东风型内燃机车既可运行于电气化区段、又可运行于非电气化区段。因而对东风型内燃机车只能按照非电气化区段设置机车信号灵敏度。

因此，轨道电路区段的入口电流调整不宜过大，建议入口电流测试值的上限调整在“钢轨最小短路电流”的5倍较为合适。

3.1.3 入口电流的调整范围

建议轨道电路区段的移频入口电流一般调整为钢轨最小短路电流的1.5～3倍，即载频650HZ电气化区段入口电流一般调整为180-600mA，载频750HZ电气化区段入口电流一般调整为140-460mA。而且相邻股道的入口电流应基本调整一致，偏差不超过50％。

3.2 正确调整机车信号入口电流

4信息、8信息、12信息等移频电码化的入口电流调整，由于受到设备、器材类型的限制，可用于进行调整的部件并不多。

3.2.1 4信息移频电码化

对于4信息移频电码化,发送盒通过站内移频防雷单元FL向室外发送移频信号。防雷单元FL中的变压器大都采用BPF-D型，只有2档能用于调整，即由1、2端子输入，连接4-5端子，使用3、4、5端子时输出电压1：5，使用3、6端子时输出电压1：10。

3.2.2 8信息、12信息移频电码化

对于8信息、12信息移频电码化，发送盘通过室内匹配防雷单元FP2-M和送电端隔离器DGL2-F或受电端隔离器DGL2-R向室外发送移频信号。送、受电端隔离器的作用是使轨道电源和移频信号互不影响，其使用端子不可调整，现在新上道的送、受电端隔离器已普遍使用DGL4型。室内匹配防雷单元FP2-M中的防雷匹配变压器，BLP型为旧型不可调整；BLP1型为新型，由1、2端子输入，输出可由3、4、5端子进行组合。

3.2.3 入口电流的调整办法

如果是入口电流太大，除可调整室内防雷单元内的变压器端子之外，也可以采取在防雷变压器的二次侧串接1千欧可调电阻的办法。而如果是入口电流太小，就只能通过调整室内防雷单元内的变压器端子来提高入口电流了。

提高入口电流的办法不是很多，但是在实际运用中入口电流太小的情况比较少见。因为只要移频发送设备符合技术要求，目前既有的设备是能够满足入口电流条件的。如果经过上述调整入口电流仍不达标的话，就应该考虑钢轨引接线、道岔跳线、钢轨接续线等是否存在接触不良，经过克服、整治后，入口电流应能明显提高。

3.3 加强对机车信号记录器的分析、统计和闭环工作

福建省境内铁路已大量使用主体化机车信号。JT-C系列主体化机车信号都装有机车信号记录器2.0，能够采集并记录来自机车信号接收线圈的信号波形，实现对机车信号的动态运行信息进行数据的采集和存储。

入口电流的调整相对来说并不简单，因此建议不要轻易调整入口电流，可利用机车信号记录器数据分析处理软件2.0进行分析。对较常发生掉码、窜码等情况的轨道电路区段，经分析主机电压值确实有问题后再组织进行调整。

目前我们采用的移频轨道电路特性评定标准见表2。

3.4 深化机车信号专项整治

3.4.1 加大对掉码、窜码等惯性故障的追踪力度

进行记录器数据分析时发现的掉码、窜码问题，应记录、建立台帐，由调度通知现场车间处理、进行追踪，并将追踪情况报技术科主管工程师。

3.4.2 对入口电流不合格的区段进行调整

认真做好每年2次的入口电流测试、调整工作。由信号试验室到各现场车间指导1个站的调整，然后对入口电流不合格的区段的调整工作由各车间组织进行。

3.4.3 争取加大投资力度，加快设备更新改造

⑴ 加快JT-C一体化机车信号的改造进度，争取在2008年底完成全部改造任务。JT-C一体化机车信号采用双套热备冗余系统，工作稳定、可靠性强。

⑵ 争取取缔单轨条发码，将管内地面四信息移频设备改造为12信息移频设备。

⑶ 先期将泉州6个站单轨条发送道岔区段改造，道岔角钢、轨距拉杆等加装绝缘。

3.4.4 有针对性地进行整治，克服施工遗留问题

⑴ 发送线对或接收线对均应对绞使用，相同载频的发送线对和接收线对不能使用同一根电缆、不准设在同一星绞组内。

⑵ 室内移频架以及到分线盘配线是否采用对绞软线（电化区段须使用屏蔽线，并接地良好）。

⑶ 交流480轨道电路的过轨电缆不能盘圈、摆在同一箱子内的变压器应尽量安装远一些等。

参考文献

[1] 铁路信号维护规则. 中国铁道出版社.2006

篇10：2024《信号分析与处理》复试大纲

关键词：声发射技术,信号处理,参数分析,人工神经网络,小波分析

0 引言

声发射(Acoustic emission,AE)也称为应力波发射,是指材料局部因能量的快速释放而发出的瞬态弹性波的现象[1,2]。声发射技术是借助声发射检测系统对声发射信号进行采集、记录、分析并对声发射源的强度、位置、发生条件等性质进行评价的技术。作为一种动态检测方法,声发射检测技术已经广泛用于各种材料或结构的稳定性评价[3,4,5,6]。许多学者已经将声发射技术应用于零件寿命预测和损伤检测、结构失效探测乃至地震发生时间及地震等级预测等方面[7,8,9,10]。

声发射信号分析与处理是声发射技术中的重要环节。零件在服役过程中,由于受到环境的影响,采集到的声发射信号往往包含了环境中的其他声发射信号元素,导致声发射波形发生改变[11]。如何有效地消除声发射信号中的干扰元素并建立声发射信号波形与材料失效模式之间的联系是声发射信号处理的首要任务。声发射信号分析与处理方法众多,且各有优劣,如参数分析法分析速度快,但分析精度较低,容易受到环境影响[12];人工神经网络识别精度高,但建立过程复杂[13];频谱分析法操作简单,但只适合分析周期性的平稳信号[14]。本文介绍了几种常用的声发射信号分析与处理方法的基本原理,并分析了各种处理方法无法满足现代工业发展需求的原因,从而提出综合运用现有技术处理声发射信号,发展新的信号分析与处理理论等思路来解决这一难题。

1 声发射信号波形分析

1.1 声发射信号采集与信号类型

声发射信号的主要来源有塑性变形、裂纹、扩展、断裂、摩擦磨损、相变及磁畴运动[15]。Miettine等[16,17]对滚动轴承的声发射研究表明材料的裂纹萌生、扩展以及断裂都能产生声发射信号。张志强等[18]用声发射技术对涂层摩擦性能的研究表明,材料的塑性变形、裂纹扩展等均能产生声发射信号。戴光等[19]利用声发射技术对零件热处理过程的监控表明相变也是一种声发射源。不同的声发射源产生声发射信号的机理不同,如何有效地采集声发射信号是声发射技术的一个难点。声发射检测的原理见图1[20],从声发射源发射的弹性波最终传播到达材料的表面,引起可以用声发射传感器探测的表面移位,探测器将材料的机械振动转换为电信号,然后再放大、处理和记录。

根据观察到的波形特征,一般将声发射信号波形分为连续型和突发型。图2为典型的声发射信号类型。实际上多个突发型信号在时域上达到不可分离的程度时就以连续型信号显示出来,实际检测到的声发射波形突发型和连续型也可能混合出现。

声发射信号波形是声发射技术用来评价检测对象的重要依据。图1所示的方式采集到的信号中不仅包含了声发射源携带的材料或结构的损坏特征信息,也包含了波在传播过程中受到的干扰噪声和其他机械振动的声发射源噪声。因此,选择合适的声发射信号分析与处理方法对获取声发射源的特征信息十分重要。

1.2 信号的参数分析方法

声发射信号特征参数分析法,即用声发射特征参数描述声发射源特性的分析方法[21,22]。目前,声发射特征参数主要有声发射信号的幅度、能量、振铃计数、事件、上升时间、持续时间和门槛电压等。常用突发信号特征参数示意如图3所示。

表1中列举了几种常用的参数分析方法所代表的含义以及特点。除表1中所列举的常用的参数分析方法,声发射参数分析法还有波击、持续时间、上升时间、平均信号电平、到达时间等多种参数分析方法。

Hase等[12]研究了含磨粒往复干摩擦条件下声发射信号特征参数与摩擦行为的演变规律,认为声发射计数率与材料表面损伤及磨损机制有关,而磨粒的尺寸和数量对声发射平均值有显著的影响。Lohr等[25]对DLC膜的研究表明,声发射信号能量在DLC膜发生剥落以及DLC膜下部突发裂纹和分层时会发生突变,认为声发射信号的能量特征适于作为表征DLC膜在滚动/滑动状态下的疲劳磨损失效的参数。R.Vidya Sagara等[26]采用声发射信号能量法分析了水泥大梁在使用过程中的折断情况,成功建立了声发射信号能量与水泥大梁破坏程度之间的关系,表明声发射能量适合于表征水泥大梁的破坏程度。

尽管声发射技术的参数分析很容易操作,但由于这些参数过于简单,有学者认为用此方法处理声发射信号还有待改进[27]。为提高声发射信号处理的准确性,许多学者综合应用了声发射特征参数来评估材料或结构稳定性。Tandon等[28]利用振铃计数和峰值两个参数,对承受径向载荷的故障轴承进行诊断分析,认为这两种参数的综合使用能识别轴承的微小故障。Choudhury等[29]利用振铃计数-事件数、峰值-事件数统计分布图两种参数分析方法,认为参数的综合使用对轴承故障的发展趋势的诊断和预测更加可靠。Abdullah等[30]为确定声发射信号与轴承故障之间的关系,使用了声发射信号的RMS值和幅值,发现这两种参数的综合使用比这两种参数分别使用获得的结果更可靠。

声发射特征参数分析法是一种比较成熟的分析方法,它能够快速、直观、实时、简便地处理声发射信号,但其结果容易受到环境干扰噪声的影响,实验中不同的参数设置,导致的结果具有很大的差异,只适合在工程实践等精度要求一般的条件下推广使用。

2 现代声发射信号处理方法

在声发射信号分析与处理方法中,参数分析法具有高效、快速的特点,但是参数分析法仅能对信号的时域或频域进行单一分析,声发射信号门槛值的微小差异也可能对分析结果造成很大影响。现在分析技术倾向于对声发射信号的产生状态进行分析与处理[31]。

2.1 人工神经网络分析

人工神经网络(Artificial neural network,ANN)是由大量处理单元经广泛互联而成的人工网络,用于模拟脑神经系统的结构和功能[32],在工程与学术界也常直接简称为神经网络或类神经网络。信息处理单元(神经元)也被称为节点,每个节点向邻近的其他节点发出抑制或激励信号,整个网络的信息处理便是通过这些节点之间的相互作用完成的。

神经元的数学模型如图4所示,其中[x1,x2,…,x3]为输入向量,y为输出,f(·)为激发函数,wi为相应的权系数,θ为阈值。其输入输出关系为:

人工神经网络的工作过程可分为训练和测试两个阶段。在训练阶段,以一组输入和一组输出模式对作为训练样本集来训练网络。网络训练的过程即是网络参数(包括权值、阈值等)的调整过程。在测试运行阶段,给定新的输入,网络即能计算得到相应的输出。表2展示了利用人工神经网络对几种焊接失效的声发射源信号的分析结果。从表2中可以看出,人工神经网络对焊接失效类型的声发射信号的识别具有较高的准确性,证明了人工神经网络能够有效识别不同失效模式的声发射信号。

杨鹍鹏等[34]应用BP神经网络模型对船舶动力装置的声发射信号进行处理,实现了船舶动力装置安全综合评价,结果表明,人工神经网络适用于复杂环境下工作动力装置性能的综合评价。Kwak等[32]采用神经网络对微颤条件下摩擦副的磨损声发射信号进行处理,成功地诊断了摩擦副的磨损失效,成功率高达95%,表明人工神经网络在对零件磨损失效预测与诊断方面具有很大的可靠性。Tian Y等[35]对漏电产生的声发射信号实现了神经网络模式识别,结果表明人工神经网络可应用于电子元件的漏电诊断。Hojjat等[13]利用人工神经网络对加利福利亚地区的地震声发射信号进行处理,成功地预测了等级为4.5~6.0级的地震震级,结果表明,人工神经网络可以处理地理方面的复杂的声发射波形信号。以上研究表明将人工神经网络用于声发射信号处理是可行的。

人工神经网络有较高的精度,能够快速评价材料或结构的稳定性,但人工神经网络的建立是一个复杂而缓慢的过程且需要大量原始数据支持,其使用范围一般都是针对某一种对象,缺乏普遍的指导作用。

2.2 小波分析

小波分析是近20年来发展起来的一种信号处理方法,能够刻画某个时间段的局部频谱信号,也可以描述某一频谱信息对应的时域信息。对于含有噪音的声发射信号,通过小波变换能有效消除信号中的噪音,获得与声发射源相关的信号,减少数据采集对环境的依赖[36]。

小波是小区域的波,是一种特殊的长度有限、平均值为零的波形。理论上小波应满足以下条件[37,38]。设 Ψ(t)为一平方可积函数,若小波容许值CΨ满足:

则称 Ψ(t)为一个基本小波或母小波函数。将母小波函数Ψ(t)进行伸缩和平移得到函数 Ψa,x(t)。

式中:a,τ∈R,a>0,a称为伸缩因子,τ为平移因子。称Ψa,x(t)为依赖于a,τ的小波基函数。对于任意平方可积的函数f(t)∈L2(R),将f(t)在小波基下展开,称其为函数f(t)的连续小波变换,其表达式为:

式中Wf(a,b)称为小波变换系数。若对式(4)的尺度因子a和时间因子t进行离散化,则式(4)变为f(t)的离散变换。通过离散型小波变换,一个目标函数可以被分解到一个高通滤波器Di和一个低通滤波器Ai中,每个低通滤波器Ai中的函数又可以被分解到另一个高通滤波Di+1和低通滤波器Ai+1中。这一过程可以多次重复直到得到理想的分解效果。图5为小波离散变换的模型树。

式(5)为小波离散变换的数学模型公式:

通过将声发射原始信号按上述方式进行分解,可以有效消除声发射信号的噪声干扰。将分解后的信号选择适当的信号通道进行重构,可以获得有效的声发射波形。图6(a)是声发射原始波形的记录,很难判断声发射事件的到时、能量和振幅等重要信息。图6(b)是用小波分析法对图6(a)所示声发射事件波形的去噪结果。去噪结果表明,小波分析对声发射信号的处理是可行的。

信噪分离的目的是将信号中的噪音与有用信号分离,是小波分析应用于信号处理的重要方面。Song等[39]运用小波分析法对信噪比低于18dB的超声波信号进行处理,结果表明,小波分析能够去除干扰较重的声发射波形中的噪音。张志强等[40]利用小波分析法实现了对不同接触疲劳损伤阶段的声发射信号的分解和重构,结果表明,小波分析能够实现干扰信号与疲劳损伤信号的分离,从而获得高信噪比的疲劳损伤特征信息。

小波分析能够清晰分辨出混有噪音的声发射信号,但由于小波基的种类繁多,使用不同的小波基分析同一声发射信号也会得到不同的结果,且小波分析需要处理大量的原始数据。因此,小波分析有一定的局限性。

2.3 其他声发射处理方法

现代声发射信号的分析与处理中,除了上述常见的方法外,还包括谱估计法、常规模式识别法、相位信息法等[41,42]。许多学者利用这些方法也做了深入的研究并取得了一定的成果。刘志刚等[41]采用改进的Burg谱估计法和改进协方差谱估计法对地震剖面去噪,结果表明,谱估计方法具有较好的去噪效果。李崇晟等[42]利用相位信息法,对模拟信号和实际的隔膜泵曲轴的裂纹扩展信号进行了处理,结果表明相位信息法能有效检出由于裂纹扩展所产生的微弱的声发射信号。

声发射信号的频谱能反映声发射源的特征,能够揭示声发射源信号的特征和动态特性,但信号的频谱分析要求被分析的信号是周期性的平稳信号,并且谱分析是一种忽略局部信息变化的全局分析方法。常规模式识别法应用的样本特征有限,往往只能识别出某一种或几种干扰源,还不适应复杂的环境。因此频谱分析法和常规模式识别法在复杂环境中的推广使用还有一定的困难。

3 结语

声发射技术由于其在动态监测方面的优异性能,已经在材料、机械、化工、地震研究等众多领域得到广泛应用,并具有广阔的发展前景。声发射信号分析与处理是声发射技术的核心,目前国内外学者对声发射信号分析与处理方法做了大量的研究,为声发射技术的进一步推广应用奠定了良好的基础。现代工业的发展十分迅速,为适应现代工程的高速度、高精度的要求,声发射信号分析与处理理论还有待更深入的研究和探讨:

(1)声发射特征参数众多,表征信号特征时缺少统一的标准。在实验中,由于参数设置的不同可能导致结果具有很大差异,不利于提高分析精度。因此,建立统一的参数标准,对提高参数分析的可靠性十分必要。

(2)小波变换中,不同小波基的选取对分析结果影响很大,小波基的选取恰当与否,不仅影响检测过程所用时间,甚至影响检测结果的可信度。建立小波分析成功案例数据库,有助于声发射技术适应现代工业的发展。

(3)人工神经网络的建立过程十分复杂且需要大量的原始数据支持,同时要求使用者有足够的计算机编程能力以及对待处理问题的足够认识,因此将人工神经网络工具简单化、模块化有助于满足现代工业快速发展的要求。