【正文】 2=1600。 %時(shí)長 秒 遼寧 科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 4 頁 t_len=size(t,2)。 fs=6400000。 ：輸入信號通過非線性放大器，放大器的放大特性為 a*x+b*x*x*x。為了高計(jì)算 |X（ m,k） |，可以運(yùn)用快速 Fourier 變換算法，即 FFT 算法。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 x(n)的動(dòng)態(tài)頻譜。此時(shí) ()mxn表示成 x mx (n),n=0,1,…,N 1， m 是楨的序號， n是楨的同步的時(shí)間序號， N 則是一楨內(nèi)的采樣點(diǎn)數(shù)（楨長）。設(shè)離散時(shí)域采樣信號為 x（ n） =0,1,… N1 是時(shí)域采樣點(diǎn)序號， N 是信號長度。如同連續(xù)非周期信，通過離散時(shí)間傅立葉變換（ DTFT）可求得非周期序列的頻譜密度函數(shù) ()x? ，即： 遼寧 科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 3 頁 1 30( ) ( )nNnx x n e? ????? ? () 信號頻譜分析的 原理 信號頻譜分析，就是應(yīng)用傅里葉分析的方法，求出與信號時(shí)域波形相對應(yīng)的頻率函數(shù)，從中找出描述該信號頻譜結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律，以達(dá)到特征提取的目的，如頻帶寬度、幅度、相位以及能量、功率等隨頻率變化的分布 規(guī)律 [3]。從傅立葉級數(shù)展開式中可以觀察到，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)。形狀不同的周期信號其區(qū)別在于它們各自不同基本頻率、不同諧波的幅度和相位的正弦信號組合而成。 本文將以美國 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。 MATLAB 是 mathworks 公司開發(fā)的，目前國際上最流行應(yīng)用最廣泛的科學(xué)與共程計(jì)算軟件，它廣泛應(yīng)用于自動(dòng)控制、數(shù)字運(yùn)算、信號分析、航天工業(yè)、汽車工業(yè)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、圖像信號處理、財(cái)務(wù)分析、生物醫(yī)學(xué)工程、語言處理和雷達(dá)工程等各行各業(yè)，也是國內(nèi)外高校和研究部門進(jìn)行許多科學(xué)研究的重要工具。 MATLAB 語言采用與數(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)語言，因而不像其他高級語言那樣難于掌握。 27 遼寧 科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 1 頁 第 1 章 緒論 MATLAB 應(yīng)用軟件 簡介 MATLAB 是一種功能強(qiáng)大的科學(xué)計(jì)算和工程仿真軟件，它的交互式集成界面能夠幫助用戶快速地完成數(shù)值分析、矩陣運(yùn)算、數(shù)字信號處理、仿真建模、系統(tǒng)控制和優(yōu)化等功能。 25 附錄 B 24 附錄 A 22 致 謝 15 通風(fēng)機(jī)噪聲信號的采集方法 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 14 工具箱介紹 14 MATLAB 信號處理工具箱介紹及功能 11 帶通濾波器 設(shè)計(jì)實(shí)例 10 子界面 10 主界面 8 GUIDE 8 引言 7 第 2 章 MATLAB 工具箱的概述及 GUI 界面的簡介 7 SIMULINK 仿真原理 5 GUI 界面設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn) 3 偽彩色編碼的動(dòng)態(tài)頻譜圖顯 示 3 頻譜分析與顯示原理 1 MATLAB 應(yīng)用軟件簡介 關(guān)鍵詞 頻譜分析 ； GUI； SIMULINK； MATLAB 遼寧 科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 II 頁 Abstract Using MATLAB software for signal spectrum analysis of the design, and through the GUI interface (graphical user interface) signal spectrum analysis of the dynamic design. Users can interactively with the puter targeting parameters for the establishment, control algorithm selection, and the discrete signals and continuous signal analysis of the dynamic spectrum. MATLAB and Simulink embedded module, the signal system to achieve spectral analysis, meet the needs of different users with different needs. MATLAB GUIDE is devoted to the graphical user interface (GUI) design procedures for the rapid development environment, This paper introduced GUIDE start from the context of the specific examples of graphical interface software, GUIDE is produced using a graphical user interface methods. Through this paper, the study of the use of simulation GUIDE interface design can not only right for discrete signal and the signal dynamic spectrum analysis, but also the issue for further analysis and forecasts. GUIDE technology based on the production of graphical user interface is friendly and open, facilitate researchers continue to study and expanded. Keywords Spectrum Analysis ； GUI； SIMULINK； MATLAB 遼寧 科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 III 頁 目 錄 摘 要 通過本文的研究得出 利用 GUIDE 設(shè)計(jì)的 仿真 界面不僅可以對 離散信號與連續(xù)信號的動(dòng)態(tài)頻譜進(jìn)行相關(guān)分析 ，而且還可以 對此問題 作進(jìn)一步的預(yù)測和分析 。并利用 MATLAB 內(nèi)嵌的 Simulink 模塊 ， 實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的 信號頻譜分析 ， 滿足不同用戶的不同要求。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 波形 與 頻譜分析 摘 要 本文 利用 MATLAB 軟件進(jìn)行 信號頻譜分析的 設(shè)計(jì) ， 并通過 GUI 界面 (圖形用戶界面 )實(shí)現(xiàn) 信號頻譜分析的 動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)。用戶可與計(jì)算機(jī)交互式地進(jìn)行對象參數(shù)的設(shè)置、控制算法的選取、以及 對離散信號與連續(xù)信號的 動(dòng)態(tài) 頻譜分析 。 MATLAB 的 GUIDE 是專門用于圖形用戶界面 （ GUI） 程序設(shè)計(jì)的快速開發(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 戶界面的基本方法?；?GUIDE 技術(shù) 制作 的 圖形用戶 界面，具有 友好 性， 開放性，方便 科研人員 不斷地研究和擴(kuò)充。 I Abstract II 第 1 章 緒論 1 課題研究的內(nèi)容 2 信號的頻譜分析 2 信號頻譜分析的原理 3 對三階交調(diào)進(jìn)行模擬分析 4 寬帶頻譜圖與窄帶頻譜圖 5 SIMULINK 6 SIMULINK 模型與文件 8 句柄圖形及圖形用戶界面 8 編制回調(diào)程序 11 基于 MATLAB 信號處理工具箱的數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)與仿真 12 第 3 章 GUI 界面下噪聲信號的頻譜分析與實(shí)現(xiàn) 14 概述 17 噪聲信號的頻譜分析 18 GUI 界面下噪聲頻譜分析的實(shí)現(xiàn) 19 結(jié) 論 23 參考文獻(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)品的開放式結(jié)構(gòu)，可以非常容易地對 MATLAB 的功能進(jìn)行擴(kuò)充，從而在不斷深化對問題認(rèn)識的同時(shí)，不斷完善 MATLAB 產(chǎn)品以提高產(chǎn)品自身的競爭能力。一般來說，用戶可以在極短的時(shí)間內(nèi)掌握MATLAB 解決簡單的問題，由 于 MATLAB 的這些特點(diǎn)，它現(xiàn)在已經(jīng)成為科研工作和工作仿真的高級助手。 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)境來對信號進(jìn)行頻譜分析 。 遼寧 科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 2 頁 課題研究 的 內(nèi)容 信號的頻譜分析 （ 1） 連續(xù)周期信號 已知一個(gè)連續(xù)周期信號 ， 在滿足一定條件下，可以通過傅立葉級數(shù)展開為一系列正弦信號的線性疊加。由此可見，如果能找到具有這三個(gè)特性的頻率函數(shù)，就能把該信號惟一地確定下來。可見 , 0()xkw 是離散頻率的復(fù)函數(shù)，可表示為： 0()00( ) | ( ) | i k wX k w X k w e ?? () （ 2） 連續(xù)非周期函數(shù) 對于連續(xù)非周期信號，也可通過連續(xù)時(shí)間傅立葉變換（ CTFT），從上式中求得一個(gè)頻率函數(shù) X（ W），在頻域?qū)π盘栠M(jìn)行分析，即 ( ) ( ) jwtx w x t e d t? ???? ? () （ 3） 離散周期信號 對于離散周期信號，從離散傅立葉級數(shù)展開式中可以求得傅立葉系數(shù) 0()xk? ，如下式所示，即： 010 01( ) ( )N jk nnx k x n eN ? ????? ? () （ 4） 離散非周期信號 對于離散周期信號。 頻譜分析與顯示原理 （ 1） 離散信號的短時(shí) FFT 頻譜分析 現(xiàn)代信號頻譜分析是基于離散時(shí)域的短時(shí) FOURIER 分析。在數(shù)字信號處理中，用加窗方法將信號分段。信號 ()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?? ??? ? ? ? ?? （