【正文】 我也學(xué)到了許多從來沒有接觸過的 知識(shí) ，我知道課本上的知識(shí)只是學(xué)習(xí)海洋中的一滴水而已，我深深的感受到在遼寧科技大學(xué) 信息技術(shù) 學(xué)院的學(xué)習(xí)是我在人生道路上寫下了光輝的一頁，它將永遠(yuǎn)激勵(lì)我勤奮學(xué)習(xí)，努力工作，我將以更優(yōu)異的成績(jī)回報(bào)我的母校。 ，有幾十種工具箱可用于 各類科研需要，這可 縮短 科研周期 。它以其使用方便，輸入簡(jiǎn)捷，運(yùn)算高效，內(nèi)容豐富，并且 可 由用戶自行擴(kuò)展等特點(diǎn) 而 深受廣大使用者的青睞。 plot(f,10*log10(pxxi),.r.)。 %用帶通濾波器對(duì)噪聲信號(hào)進(jìn)行數(shù)字濾波 [b,a]=butter(8,[60,15200]/16000,.band2pass.)。 文本文件 ,并將數(shù)據(jù)讀入向量 y 和 y1 fid=fopen(.9 19 yuan 10k .)。 Pwelch 函數(shù)是 PSD 分析是最常用到的函數(shù) , 該函數(shù)的調(diào)用格式有多種 ,最常用的調(diào)用格式是 : [Pxx,f]=pwelch(x,nfft,Fs,window,noverlap) () 式中 x————待分析的信號(hào)序列 Nfft———要計(jì)算的傅立葉變換點(diǎn)數(shù) ,一般把該參數(shù)指定為 2 的冪 ,以使執(zhí)行速度更快 Fs————信號(hào)序列的采樣頻率 Window——該指定窗函數(shù)和信號(hào)序列 x 加窗的數(shù)據(jù)段的采樣點(diǎn)數(shù) Noverlap——該參數(shù)指定數(shù)據(jù)重疊的長(zhǎng)度 另外 ,返回向量 Pxx 是用 Welch 方法分析的 PSD 值 ,f 是和 PSD 值位置相對(duì)應(yīng)的線性遼寧 科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 19 頁 頻率 ,單位為 Hz。 時(shí)域分析主要提供信號(hào)的均值 ， 方差和自相關(guān)函數(shù)等信息 。在 ND1!ND2 型聲級(jí)計(jì)的面板上均有一 /放大器輸出 0 插孔 聲級(jí)計(jì)工作時(shí) ,該插孔可輸出經(jīng)放大器放大后的噪聲交流電壓信號(hào) ,供記錄儀和示波器等測(cè)量?jī)x器使用。 14)魯棒控制工具箱 15)信號(hào)處理工具箱 功能： 數(shù)字和模擬濾波器設(shè)計(jì)、應(yīng)用及仿真 頻譜 分析和估計(jì) FFT， DCT 等變換參數(shù)化模型 16)樣條工具箱 17)統(tǒng)計(jì)工具箱 功能： 概率分布和隨機(jī)數(shù)生成 ， 回歸分析 ， 主元分析 ， 假設(shè)檢驗(yàn) 18)符號(hào)數(shù)學(xué)工具箱 功能： 符號(hào)表達(dá)式和符號(hào)矩陣的創(chuàng)建 符號(hào)微積分、線性代數(shù)、方程求解 因式分解、展開和簡(jiǎn)化 符號(hào)函數(shù)的二維圖形 圖形化函數(shù)計(jì)算器 19)系統(tǒng)辨識(shí)工具箱 20)小波工具箱 功能： 基于小波的分析和綜合 圖形界面和命令行接口 連續(xù)和離散小波變換及小波包 MATLAB的信號(hào)處理工具箱是信號(hào)處理算法文件的集合 ,它處理的基本對(duì)象 是遼寧 科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 17 頁 信號(hào)和信號(hào)系統(tǒng) 利用信號(hào)處理工具箱中以實(shí)現(xiàn)信號(hào)的 的文件可 變換 !濾波 !頻譜估計(jì) ,濾波器設(shè)計(jì) ,線性系統(tǒng)分析等功能。本文介紹了一種運(yùn)用數(shù)值分析軟件 MATLAB 來進(jìn)行通風(fēng)機(jī)噪聲頻譜分析的方法。 %使用 hamming 窗函數(shù) h=fir1(c,[w1/pi w2/pi],window)。設(shè)計(jì)完成后將結(jié)果保存為 文件 ［ 6］ 。例如設(shè)計(jì)帶通濾波器時(shí)，可以定義Wstop1（ 頻率 Fstop1 處的幅值衰減）、 Wpass（通帶范圍內(nèi)的幅值衰減）、 Wstop2（頻率 Fstop2 處 的幅值衰減）。 完成控件布局之后 ,開始編制回調(diào)程序如前面所講的 ， 在 GUI 編輯狀態(tài)下用鼠標(biāo)右鍵單擊需要編寫回調(diào)程序的控件 ,打開右鍵快捷菜單 ,從 ViewCallbacks 中選擇一種回調(diào)方式 ， 打開 MATALB 自動(dòng)生成的 .m 文件 ， 并且系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)生成如下語句FunctionHnameCallback (hObject,eventdata,han2dles) 其中 ， Hname 為控件對(duì)象的 Tag(標(biāo)簽 )屬性值 ， 開發(fā)者即 可在該語句下編寫當(dāng)前控件的回調(diào)程序 ， Callback 是其中的一種回調(diào)方式 ， 根據(jù)需要可選擇其他回調(diào)方式 ，如 WindowButtonDownF,CreateF 等。 (6)GUI 應(yīng)用屬性設(shè)置編輯器 (GUIDEApplica2tionOptions) 通過該編輯器可以設(shè)定 GUI 界面縮放形式 ， GUI 對(duì)句柄操作的響應(yīng)方式 ， 以及定義 GUI 的保存方式。 GUIDE GUIDE(GraphicsUserInterfaceDesignEnviron2ment)是一個(gè)專用于 GUI 程序設(shè)計(jì)的快速開發(fā)環(huán)境 ， 使用者通過鼠標(biāo)就能迅速地產(chǎn)生各種 GUI 控件 ,并隨心所欲地改變它們的外形 !大小及顏色等 ， 從而幫助用戶方便地設(shè)計(jì)出各種符合要求的圖形用 戶界面調(diào)用 GUIDE 的方法有 2 種 ,在 MATLAB 命令窗口中輸入 guide 命令 。 中級(jí)的：確定一個(gè)硬件芯片，然后再加外圍，然后仿真，適當(dāng)?shù)目紤]一些其他 干擾、現(xiàn)場(chǎng)因素 。 Savesysten 命令用來保存模型為模型文件夾，擴(kuò)展名為 .mdl。 SIMULINK SIMULINK 是一個(gè)進(jìn)行動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和綜合分析的集成軟件包。由 4 個(gè)單選按鈕 (radiobutton)和 4 個(gè)編輯框 (edit)組成。解決這個(gè)矛盾的途徑是，在取較大（合適）的真長(zhǎng) N 的同時(shí)，采用信號(hào)分針針移 1N 小于真長(zhǎng) N 的辦法，由此可得到頻域和時(shí)域分辨率都滿足需要的頻譜。再利用彩色映射，計(jì)算彩色監(jiān)視器把 iC 顯示出來，則獲得偽彩色顯示的動(dòng)態(tài)頻譜圖。幅度 db39。 plot(f_len,fftmov1)。 %雙音 信號(hào) 1k 和 f_len=linspace(fs/2fs/2/t_len,fs/2fs/2/t_len,t_len)。 對(duì)三階交調(diào)進(jìn)行模擬分析 ：三個(gè)正弦信號(hào)之和，要求 三個(gè)信號(hào)之間的頻率相差不大。 頻譜分析與顯示原理 （ 1） 離散信號(hào)的短時(shí) FFT 頻譜分析 現(xiàn)代信號(hào)頻譜分析是基于離散時(shí)域的短時(shí) FOURIER 分析。 是它的最新版本，由于它具有強(qiáng)大的計(jì)算和繪圖功能 ， 大量穩(wěn)定可靠的算法和簡(jiǎn)潔高校的編程語言，所以選用 環(huán)境中的 GUI 介面、SIMULINK 仿真環(huán)境來對(duì)信號(hào)進(jìn)行頻譜分析 。 19 結(jié) 論 14 概述 8 編制回調(diào)程序 遼寧 科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 I 頁 基于 MATLAB 的信號(hào) 波形 與 頻譜分析 摘 要 本文 利用 MATLAB 軟件進(jìn)行 信號(hào)頻譜分析的 設(shè)計(jì) ， 并通過 GUI 界面 (圖形用戶界面 )實(shí)現(xiàn) 信號(hào)頻譜分析的 動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)。 1 MATLAB 應(yīng)用軟件簡(jiǎn)介 7 SIMULINK 仿真原理 14 遼寧 科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 IV 頁 工具箱功能 15 通風(fēng)機(jī)噪聲信號(hào)的采集方法 本文將以美國(guó) Metso Automation MAX 公司的新一代 DCS 產(chǎn)品 MAX1000+plus為例討論如何利用 MATLAB 的仿真軟件包 SIMULINK 中的 SFUNCTION［ 1］ 和MAX1000+plus 系統(tǒng)中讀寫 DPU 參數(shù)的 Software Backplane(軟件背板 )［ 2］ 技 術(shù)實(shí)現(xiàn)虛擬 DPU 控制作用與 MATLAB 建立的仿真模型的連接，并用 的 GUI介面來進(jìn)行通風(fēng)機(jī)噪聲頻譜分析。設(shè)離散時(shí)域采樣信號(hào)為 x（ n） =0,1,… N1 是時(shí)域采樣點(diǎn)序號(hào)， N 是信號(hào)長(zhǎng)度。 ：輸入信號(hào)通過非線性放大器，放大器的放大特性為 a*x+b*x*x*x。 figure(1)。 ylim([100 120])。)。為了充分利用彩色空間的范圍，選折適當(dāng)?shù)幕鶞?zhǔn)頻譜值 Base。分真真移可表示為： 1( ) ( )mx n x n N m? ? ? n=0,…N 1, 1N N () GUI 界面設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn) 動(dòng)態(tài)數(shù)字調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)與仿真軟件的界面。當(dāng)用戶的輸入?yún)?shù)發(fā)生變化時(shí) ,可通過單擊響應(yīng)的單選按鈕 ， 實(shí)現(xiàn)顯示結(jié)果的實(shí)時(shí)刷新與顯示 。它可以遼寧 科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 7 頁 處理的系統(tǒng)包括：線性、非線性系統(tǒng)；離散、連續(xù)及混合系統(tǒng)；單任務(wù)、多任務(wù)離散事件系統(tǒng)。 （ 4） 關(guān)閉模型。 復(fù)雜的：確定硬件芯片，加外圍，考慮現(xiàn)場(chǎng)、干擾、編碼等諸多因素，并將整個(gè)信號(hào)的傳輸過程都仿真出來，如采集端的 DSP，信道里面的傳輸，接受的解碼編碼，最好是用一段具體的聲音來建模，并給出在頻域、時(shí)域的圖像 [6]。 在 GUIDE 設(shè)計(jì)環(huán)境中 ， 需要用到的工具有屬性編輯器控件布置編輯器菜單編輯器對(duì)象瀏覽器網(wǎng)格標(biāo)尺設(shè)置編輯器以及 GUI 應(yīng)用屬性設(shè)置編輯器等。選擇 GUIDE 主菜單中的 Tools/GUIOptions 即可打開 GUI 應(yīng)用屬性設(shè)置編輯器。 至此完成了主界面的設(shè)計(jì) ， 運(yùn)行后 MATLAB 將把該圖形界面保存于文件 和 中 ， 其中 ， 圖形文件將保存 GUI 面板以及相應(yīng)控件菜單設(shè)計(jì) ，遼寧 科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 11 頁 M 文件則保存程序代碼。當(dāng)采用窗函數(shù)設(shè)計(jì)時(shí)，通帶截止頻率處的幅值衰減固定為 6db，所以不必定義。 在設(shè)計(jì)過程中，可以對(duì)比濾波器幅頻相頻特性和設(shè)計(jì)要求，隨時(shí)調(diào)整參數(shù)和濾波器類型，以便得到最佳效果。 %使用標(biāo)準(zhǔn)響應(yīng)的加窗設(shè)計(jì)函數(shù) fir1 freqz(h,1,512)。 MATLAB 信號(hào)處理工具 箱 介紹 及功能 工具箱介紹 MATLAB 有三十多個(gè)工具箱大致可分為兩類 :功能型工具箱和領(lǐng)域型工具箱 ［ 7］ 。工具箱還可提供圖形用戶界面工具 ,可以交互地完成很多信號(hào)處理的功能。該輸出插孔輸出的電壓信號(hào)為 4 伏有效值 ,整個(gè)放大器的失真度小于 %,完全可以將該電壓信號(hào)接入數(shù)據(jù)采集板 ， 利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行噪聲信號(hào)的采集與分析處理。 頻域分析側(cè)重 于了解信號(hào)的頻率組成 ,功率譜分析方法則是從功率的角度了解信號(hào)的頻率組成 。 由于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)存在其它噪聲的干擾 ,在對(duì)現(xiàn)場(chǎng)采集到的通風(fēng)機(jī)噪聲信號(hào)進(jìn)行功率譜分析之前 ， 可以利用 MATLAB 提供的數(shù)字濾波器對(duì)采集信號(hào)進(jìn)行濾波 ， 除干擾噪聲 MATLAB 中數(shù)字濾波函數(shù) filter 最常用的調(diào)用格式為 ： Y=filter(b， a， x) () 式中 ,參數(shù) x 是被濾波的信號(hào)序列 ， 向量 a 和 b 用來定義數(shù)字濾波器的系數(shù) ， 由所選擇的濾波器種類確定 。 c=fscanf(fid,.%g.,[2inf])。 yy=filter(b,a,y)。 axis([60,15200,80,0])。 它在數(shù)字信號(hào)處理中的離散時(shí)間信號(hào)的波形和頻譜進(jìn)行分析的應(yīng)用也顯得日趨重要。 遼寧 科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 23 頁 致 謝 經(jīng)過幾個(gè)月的忙碌和學(xué)習(xí)，畢業(yè)論文設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲。 再次感謝所有幫助 過 、支持過我的老師和同學(xué)們 ! 遼寧 科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 24 頁 參考文獻(xiàn) [1] 張志涌 、 徐彥琴 . MATLAB 教程 [M]. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社 ,2021， 1020. [2] Ian Cavers Department of Computer Science University ofBritish Columbia December 1998. [3] 王萬良 .自動(dòng)控制原理 .北京：科學(xué)出版社， 2021 [4] 陳桂明 . 應(yīng)用 MATLAB 建模與仿真 [M]. 北京 ： 科學(xué)出版社 ,2021， 4085. [5]