【正文】 內(nèi)置函數(shù)，從而被廣泛地應(yīng)用于科學(xué)計(jì)算、控制系統(tǒng)、信息處理等領(lǐng)域的分析、仿真和設(shè)計(jì)工作，而且利用 MATLAB 產(chǎn)品的開(kāi)放式結(jié)構(gòu)，可以非常容易地對(duì) MATLAB 的功能進(jìn)行 擴(kuò)充，從而在不斷深化對(duì)問(wèn)題認(rèn)識(shí)的同時(shí)，不斷完善 MATLAB 產(chǎn)品以提高產(chǎn)品自身的競(jìng)爭(zhēng)能力。她 嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度，一絲不茍的治學(xué)精神和淵博的知識(shí) 將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作 。 ，往往可以簡(jiǎn)化公式的推導(dǎo)和概念的敘述。從分析得到的頻譜圖中可以看到 ， 正是在這一頻率段上聲功率譜曲線出現(xiàn)了峰值 ， 因而可以斷定該風(fēng)機(jī)噪聲特性以旋轉(zhuǎn)噪聲為主 。 %繪圖顯示分析結(jié)果 figure。 c1=c1.。 GUI 界面下噪聲頻譜分析的實(shí)現(xiàn) 為了研究不同結(jié)構(gòu)形式蝸殼對(duì)通風(fēng)機(jī)空氣動(dòng)力噪聲性能的影響 ,用一直徑為500mm 的 919 風(fēng)機(jī)葉輪配上不同線型的蝸殼 ， 進(jìn)行了不同工況條件下風(fēng)機(jī) 噪聲的測(cè)試 試驗(yàn)在通風(fēng)機(jī)進(jìn)氣試驗(yàn)裝置上進(jìn)行測(cè)點(diǎn)位置在與葉輪軸的夾角為 45b， 距離蝸殼 1 米處的通風(fēng)機(jī)主軸水平面上 ， 將 ND1 型精密聲級(jí)計(jì)的放大器輸出信號(hào)接入計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) ,以進(jìn)行風(fēng)機(jī)噪聲的信號(hào)采集 。當(dāng)采樣點(diǎn)的數(shù)目很大時(shí) ， 周期圖法的期望值很接近 PSD 真值 ,但周期圖法的缺點(diǎn)是方差較大 ， 而且增加采樣點(diǎn)數(shù)也不會(huì)使方差減小。實(shí)測(cè)表明 ,通風(fēng)機(jī)的空氣動(dòng)力噪聲最大頻率一般不超過(guò) 10kHz,故噪聲信號(hào)的采樣頻率也應(yīng)不小于 20kHZ 采樣點(diǎn)數(shù)的多少同樣影響對(duì)原信號(hào)的分析精度 ,根據(jù)試驗(yàn) ,風(fēng)機(jī)噪聲信號(hào)的采樣點(diǎn)數(shù)應(yīng)不少于 5000。一般由傳聲器輸出的電信號(hào)很微弱 ， 需經(jīng)過(guò)放大器進(jìn)行放大 ， 使之成為數(shù)據(jù)采集板可以接收的電壓信號(hào)。 MATLAB 是美國(guó) MathWork 公司推出的榮譽(yù)產(chǎn)品 ,它由主包 !Simulink 和功能各異的工具箱所 組成 ,已廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)研究和工程設(shè)計(jì)的各個(gè)領(lǐng)域 現(xiàn)在MATLAB 已被從事科學(xué)研究 !工程計(jì)算的廣大科技工作者確認(rèn)為必須掌握的計(jì)算工遼寧 科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 15 頁(yè) 具 ,是從理論通向?qū)嶋H的橋梁 ,也是最可信賴(lài)的科技資源之一。 這兩種噪聲的產(chǎn)生原因不同 ,其控制方式也不相同。 %定義濾波器階數(shù) 96 階 w1=2*pi*fc1/fs。本例中，首先在 Filter Type 中 選擇 Bandpass（帶通濾波器）；在 Design Method 選項(xiàng)中選擇 FIR Window（ FIR 濾波器窗函數(shù)法），接著在 Window Specifications 選項(xiàng)中選取 Hamming；指定 Filter Order 項(xiàng)中的 Specify Order＝ 95；由于采用窗函數(shù)法設(shè)計(jì)，只要給出通帶下限截止頻率 Fc1 和通帶上限截止頻率 Fc2， 選取 Fc1＝ 70Hz，F(xiàn)c2＝ 84Hz。它的具體選項(xiàng)由Filter Type 選項(xiàng)和 Design Method 選項(xiàng)決定，例如 Bandpass（帶通）濾波器需要定義 Fstop1（下阻帶截止 頻率）、 Fpass1（通帶下限截止頻率） 、 Fpass2（通帶上限截止頻率）、 Fstop2（上阻帶截止頻率），而 Lowpass（低通）濾波器只需要定義Fstop Fpass1。 編制回調(diào)程序 完成控件的布局之后 ， 也就完成了整個(gè)圖形界面的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ， 接下來(lái)則是最為重要的功能設(shè)計(jì) ， 即要編制菜單 ［ 5］ 。 (4)菜單編輯器 (MenuEditor) 在 GUI 面板中點(diǎn)擊菜單編輯按鈕可打開(kāi)菜單編輯器 ， 通過(guò)菜單編輯器可以為圖形界面添加設(shè)置 和修改菜單項(xiàng) ， 以及為右鍵添加快捷菜單。 句柄圖形 屬性 ： Children 屬性、 Parent 屬性、 Tag 屬性、 Type 屬性、 UserData屬性、 Visible 屬性、 ButtonDownF 屬性、 CreateF 屬性、 DeleteF 屬性。 SIMULINK 具有適應(yīng)面廣、結(jié)構(gòu)和 流程清晰及仿真精細(xì)、貼近實(shí)際、效率高、靈活等優(yōu)點(diǎn)，并基于以上優(yōu)點(diǎn) SIMULINK 已被廣泛應(yīng)用于控制理論和數(shù)字信號(hào)處理的復(fù)雜仿真和設(shè)計(jì)。 （ 2） 打開(kāi)模型。用于控制輸出圖形的明暗程度。其中兩項(xiàng)的具遼寧 科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 6 頁(yè) 體內(nèi)容如圖 。根據(jù) Nyquist 采樣定理， 0sff 和 N 之間的關(guān)系滿(mǎn)足 | ( , ) | , | ( , ) |( , ) , | ( , ) |x m k x m k Bas ec m k Bas e x m k Bas e???? ????? () 這與信號(hào) nx 原來(lái)所包括的頻率成分無(wú)關(guān)。 偽彩色編碼的動(dòng)態(tài)頻譜圖顯 示 在二維平面坐標(biāo)上，將 m 作為橫坐標(biāo)， k 作為縱坐標(biāo)，把 |X（ m,k） |的值作為灰則得到 X(n)的動(dòng)態(tài)頻譜圖。頻率 hz39。 s=(sin(2*pi*f1*t)+sin(2*pi*f2*t))。 %時(shí)長(zhǎng) 秒 遼寧 科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 4 頁(yè) t_len=size(t,2)。把 m 當(dāng)作時(shí)間變量， k 當(dāng)作頻率變量，則 |X(m,k)|就是信號(hào) x(n)的動(dòng)態(tài)頻譜。從傅立葉級(jí)數(shù)展開(kāi)式中可以觀察到，傅立葉系數(shù) 0()xkw 就是這樣的頻率函數(shù)，并可按下式求得： 000200 21( ) ( ) tT jk wTx k w x t e d tT ?? ? () 式中， T 是 周期信號(hào)的周期， 002/wT?? 是基本角頻率， K 是離散變量表示諧波的次數(shù)。 MATLAB 語(yǔ)言采用與數(shù)學(xué)表達(dá)式相同的形式，不需要傳統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，因而不像其他高級(jí)語(yǔ)言那樣難于掌握。 22 致 謝 14 工具箱介紹 通過(guò)本文的研究得出 利用 GUIDE 設(shè)計(jì)的 仿真 界面不僅可以對(duì) 離散信號(hào)與連續(xù)信號(hào)的動(dòng)態(tài)頻譜進(jìn)行相關(guān)分析 ，而且還可以 對(duì)此問(wèn)題 作進(jìn)一步的預(yù)測(cè)和分析 。 MATLAB 的 GUIDE 是專(zhuān)門(mén)用于圖形用戶(hù)界面 （ GUI） 程序設(shè)計(jì)的快速開(kāi)發(fā)環(huán)境 ，本文 從介紹 GUIDE 入手結(jié)合具體的軟件圖形界面實(shí)例，給出了利用 GUIDE 制作圖形用 戶(hù)界面的基本方法。 2 信號(hào)的頻譜分析 2 信號(hào)頻譜分析的原理 8 句柄圖形及圖形用戶(hù)界面 11 基于 MATLAB 信號(hào)處理工具箱的數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)與仿真 18 GUI 界面下噪聲頻譜分析的實(shí)現(xiàn) MATLAB 將高性能的數(shù)值計(jì)算和可視化集成在一起，提供了大量的內(nèi)置函數(shù)，從而被廣泛地應(yīng)用在科學(xué)計(jì)算、控制系統(tǒng)、信息處理等領(lǐng)域的分析、仿真和設(shè)計(jì)工作，而且利用 MATLAB 產(chǎn)品的開(kāi)放式結(jié)構(gòu)，可以非常容易地對(duì) MATLAB 的功能進(jìn)行擴(kuò)充，從而在不斷深化對(duì)問(wèn)題認(rèn)識(shí)的同時(shí)，不斷完善 MATLAB 產(chǎn)品以提高產(chǎn)品自身的競(jìng)爭(zhēng)能力。由此可見(jiàn)，如果能找到具有這三個(gè)特性的頻率函數(shù)，就能把該信號(hào)惟一地確定下來(lái)。信號(hào) ()mxn的加窗離散時(shí)域 Fourier 變換（ DTFT）為 ： 10( , ) ( ) ( )Njw jw nmmnX m e w n x n e? ??? ? ?? （ ） 為了便于離散計(jì)算， 采用 ( ) ( )mmw n x n? 的離散 FOURIER 變換（ DFT）： 1 2 / 20( , ) ( ) ( ) , 0 , . . . , 1N j n k NmmnX m k w n x n e k N?? ??? ? ? ? ?? （ ） X(m,k)|便是 Xm(n)的短時(shí)幅度譜估計(jì)。 %采樣頻率 64k t=0:(1/fs):((1/fs))。 a5=。 xlabel(39。)。 0f 的大小取決于楨長(zhǎng) N 以及信號(hào)采樣頻率 sf 。每個(gè)菜單下又有各級(jí)子菜單。 (5)圖 形效果區(qū) ： 由一個(gè)滑動(dòng)條組成 (slider)。 newsysten 命令用來(lái)在 MATLAB 的工作空間創(chuàng)建一個(gè)空白的SIMULINK 模型，但這個(gè)模型不能制動(dòng)顯示出來(lái)，稱(chēng)為邏輯模型，必須用 opensysten命令來(lái)顯示。在該環(huán)境中，無(wú)需大量書(shū)寫(xiě)程序，而只需要通過(guò)簡(jiǎn)單直觀的鼠標(biāo)操作，就可構(gòu)造出復(fù)雜的系統(tǒng)。 句柄圖形及圖形用戶(hù)界面 句柄圖形 (HandleGraphics)就是將一個(gè)圖形的每一個(gè)組件都視為一個(gè)對(duì)象(Object)， 每一個(gè)對(duì)象都有一個(gè)獨(dú)一無(wú)二的 /句柄 0(handle)， 根據(jù)這個(gè)句柄 ,就可以找到這個(gè)對(duì)象 (即圖形組件 )的各項(xiàng)屬性 ， 并進(jìn)而更改這些屬性 ， 以產(chǎn)生不同的圖形呈現(xiàn)效果。 (3)對(duì)象瀏覽器 (ObjectBrowser) 在 GUI 面板中點(diǎn)擊對(duì)象瀏覽按鈕可打開(kāi)對(duì)象瀏覽器 ， 在該瀏覽器中可以方便地顯示出所有的圖形對(duì)象 ， 單擊該對(duì)象則可以打開(kāi)相應(yīng)的屬性編輯器。 進(jìn)行 GUI 設(shè)計(jì)時(shí) ,， 首先單擊 GUI 面板左邊所需的控件 ,然后在右邊的圖形界面編輯區(qū)中再次單擊某一恰當(dāng)?shù)奈恢?， 這時(shí)將在該位置上為圖形界面添加一相應(yīng)的控件 ,接下來(lái) ,通過(guò)屬性編輯器和對(duì)齊編輯器對(duì)各控件設(shè)置相關(guān)屬性和進(jìn)行界面布遼寧 科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 10 頁(yè) 置 ,以完善界面功能。 Frenquency Specifications 選項(xiàng)，可以詳細(xì)定義頻帶的各參數(shù)，包括采樣頻率 Fs 和頻帶的截止頻率。參數(shù)要求： 96 階 FIR 數(shù)字濾波器，采樣頻率 1000Hz，采用 Hamming 窗函數(shù)設(shè)計(jì) 。 遼寧 科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 13 頁(yè) 上例的帶通濾波器可以用程序設(shè)計(jì)： c=95。 概述 通風(fēng)機(jī)噪聲是由于氣體的沖擊渦流及機(jī)械振動(dòng)等原因使氣體發(fā)生振動(dòng)而引起的空氣動(dòng)力性噪聲 ， 它是由呈寬頻帶的渦流噪聲和呈離散頻帶的旋轉(zhuǎn)噪聲疊加而成的 。 如 ： 控制工具箱 (Control Toolbox)、信號(hào)處理工具箱 (Signal Processing Toolbox)等。 一般情況下 ,風(fēng)機(jī)噪聲采集系 統(tǒng)由傳聲器 ， 放大器 ， 數(shù)據(jù)采集卡和計(jì)算機(jī)等構(gòu)成 傳聲器又稱(chēng)麥克風(fēng) ， 它的作用是把聲音信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)。根據(jù)采樣定理 ， 為了避免混疊以便使采樣處理后的離散序列仍 能準(zhǔn)確地恢復(fù)其原信號(hào) ,采樣頻率必須大于最高頻率的兩倍。 MATLAB 信號(hào)處理工具箱中在提供了由 Welch 提出的最普遍采用的非參數(shù)化方法的同時(shí) ,還提供了很多其它現(xiàn)代的非參數(shù)化方法 ， 根據(jù)定義 ,功率譜密度分析方法是求出采樣數(shù)據(jù)的 離散傅立葉變換 ,然后將結(jié)果的幅值平方 ,這種分析方法稱(chēng)為周期圖法。 Wn 是期望的截止頻率 ， ftype 用于指定濾波器的類(lèi)型 ， 截止頻率必須以歸一化頻率形式給出 ， 即指定的數(shù)值是實(shí)際頻率與信號(hào)采樣頻率一半的比值例如 ： [b,a]=butter(8， [60， 15200]/16000， band2pass.) 指定的帶通濾波器階數(shù)為 8,帶通頻率為 60~15200Hz,采樣頻率為 32021Hz。 c1=fscanf(fid1.%, g.,[2inf])。 [pxx,f]=pwelch(yy1,2048,32021,hannning(512),0)。由旋轉(zhuǎn)噪聲頻率計(jì)算公式 f=nZ/60 可知 ， 該風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)噪聲的主頻率應(yīng)為 590Hz。 通過(guò)本次設(shè)計(jì) 我對(duì) MATLAB 在信號(hào)處理中優(yōu)點(diǎn)的認(rèn)識(shí) 有以下幾點(diǎn) ： 用一種幾乎像通常筆算式的簡(jiǎn)練程序，把繁瑣的計(jì)算交給計(jì)算機(jī)去完成。 在這里 首先，衷心的感謝 周紅艷 老師 對(duì)我的指導(dǎo)和幫助。 MATLAB 是 MATLAB 產(chǎn)品家族的基礎(chǔ)，它提供了基本的數(shù)學(xué)算法，例如矩陣運(yùn)算、數(shù)值分析算法，它集成了 2D 和 3D 圖形功能，以完成相應(yīng)數(shù)值可視化的工作，并且提供了一種交互式的高級(jí)編程語(yǔ)言 —— M 語(yǔ)言，利用 M 語(yǔ)言可以通過(guò)編寫(xiě)腳本或者函數(shù)文件實(shí)現(xiàn)用戶(hù)