《信号分析与处理》教学大纲 课程编号：302026030 课程性质：选修 课程名称：信号分析与处理 学时/学分：32/2 英文名称： Signal Analysis and Processing 考核方式： 开卷笔试 选用教材： 《信号分析与处理》第2版， 大纲执笔人： 许斌 赵光宙，机械工业出版社 先修课程： 数电基础，模电基础，自动控制原 大纲审核人： 专业教学指导组 理等 适用专业：测控技术与仪器 一、课程目标 课程具体目标为： 1.能解释信号分析与处理相关的专业术语： 2.掌握信号分析与处理的基本数学原理： 3.能够针对一个系统或过程建立信号传递与变换的数学模型： 4.能运用信号分析与处理的基本原理，分析影响测控装置性能的因索，提 出解决方案： 5.能应用Matlab软件的进行信号分析与处理的基本操作： 6.能针对具体信号分析与处理问题应用Mat1ab软件进行仿真模拟实验。 二、教学内容 第一章绪论 介绍信号的基本概念、分类方法以及相关的背景知识。（支撑课程目标1） 第二章连续信号的分析（支撑课程目标2、3、4） 1.连续信号的时域分析和运算，掌握信号构建和分解的数学方法。 2.连续周期信号与连续非周期信号的频谱分析方法，掌握傅里叶变换在连 续信号频率分析中的特性。 3.信号的拉普拉斯变化和复频率分析方法，掌握复频率分析方法与傅里叶 分析的区域与联系。 要求学生：能够正确构建信号的数学模型，对连续信号运用拉普拉斯变 化和傅里叶变化进行信号的频谱分析，根据其结果分析信号的构成特性。 第三章离散信号的分析（支撑课程目标2、3、4） 学握离散信号的数学定义以及和连续信号的区别，学握采样定理和离散 信号的时域运算方法。 2。掌握离散周期信号和离散非周期信号的频域分析方法
《信号分析与处理》教学大纲 课程编号： 302026030 课程性质： 选修 课程名称： 信号分析与处理 学时/学分： 32/2 英文名称： Signal Analysis and Processing 考核方式： 开卷笔试 选用教材： 《信号分析与处理》第 2 版， 赵光宙，机械工业出版社 大纲执笔人： 许斌 先修课程： 数电基础，模电基础，自动控制原 理等 大纲审核人： 专业教学指导组 适用专业： 测控技术与仪器 一、课程目标 课程具体目标为： 1. 能解释信号分析与处理相关的专业术语； 2. 掌握信号分析与处理的基本数学原理； 3. 能够针对一个系统或过程建立信号传递与变换的数学模型； 4. 能运用信号分析与处理的基本原理，分析影响测控装置性能的因素，提 出解决方案； 5. 能应用 Matlab 软件的进行信号分析与处理的基本操作； 6. 能针对具体信号分析与处理问题应用 Matlab 软件进行仿真模拟实验。 二、教学内容 第一章 绪论 介绍信号的基本概念、分类方法以及相关的背景知识。（支撑课程目标 1） 第二章 连续信号的分析（支撑课程目标 2、3、4） 1. 连续信号的时域分析和运算，掌握信号构建和分解的数学方法。 2. 连续周期信号与连续非周期信号的频谱分析方法，掌握傅里叶变换在连 续信号频率分析中的特性。 3. 信号的拉普拉斯变化和复频率分析方法，掌握复频率分析方法与傅里叶 分析的区域与联系。 要求学生：能够正确构建信号的数学模型，对连续信号运用拉普拉斯变 化和傅里叶变化进行信号的频谱分析，根据其结果分析信号的构成特性。 第三章 离散信号的分析（支撑课程目标 2、3、4） 1. 掌握离散信号的数学定义以及和连续信号的区别，掌握采样定理和离散 信号的时域运算方法。 2. 掌握离散周期信号和离散非周期信号的频域分析方法
3.掌握快速傅里叶变化的数学原理以及进行快速傅里叶变换的数学工具， 4.掌握离散信号的Z域分析，能够区域Z域分析与离散傅里叶变化的区域。 5.掌握连续信号与离散信号各种频谱分析方法之间的区域与联系。 要求学生：能够根据掌握连续信号采样的基本过程和对采样频率的要求，能 够对采样信号选用合适的方法进行频谱分析，并能够分析频谱分析的结果。 三、实验内容 是否 学 序号 实验名称 主要内容 支掉课程目标 必做 通过“信号分析与处理”的基本 手段（频谱分析，噪声滤波等）， 微探针加工过程 学习与探讨在“微探针加工过程 在线监测图像信号 中在线监”过程中所获取的图像 课程目标5、6必做 的分析与处理 进行图像分析与处理的方法：研 究图像空间域特性与频域特性之 间的关联。 *注：实验详情见课程实验大纲及实验指导书 四、参考文献 [1]信号与线性系统分析，芮坤生，高等教有出版社，1993 [2]信号与系统分析基础，姜建国，清华大学出版社，1990 [3]Algorithms for Statistical Signal Processing,John G.Proakis 清华大学出版社，2003信号与线性系统分析，芮坤生，高等教育出版社， 1993 五、达成课程目标的途径与措施 课程目标达成的途径和措施主要有： 1.引导学生掌握信号分析与处理相关概念、基本理论、数学原理及工程应 用方法，利用实验帮助学生建立工程应用中信号分析与处理的结构框架： 2.堂讲授以提出实际问题、分析问题、解决问题为主，辅之习题练习，课 后小作业和课后大作业：促使学生能利用基本原理和方法： 3.设计一个信号分析与处理的工程案例：学生分组并对案例进行分析并提 出解决方案；在讨论环节各小组进行交叉讨论，并进行课堂答辩： 4.课后习题训练： 5.上课考勤与提问； 6.信号分析与处理实验：
3. 掌握快速傅里叶变化的数学原理以及进行快速傅里叶变换的数学工具。 4. 掌握离散信号的 Z 域分析，能够区域 Z 域分析与离散傅里叶变化的区域。 5. 掌握连续信号与离散信号各种频谱分析方法之间的区域与联系。 要求学生：能够根据掌握连续信号采样的基本过程和对采样频率的要求，能 够对采样信号选用合适的方法进行频谱分析，并能够分析频谱分析的结果。 三、实验内容 序号 实验名称 主要内容 支撑课程目标 是否 必做 学 时 1 微探针加工过程中 在线监测图像信号 的分析与处理 通过“信号分析与处理”的基本 手段（频谱分析，噪声滤波等）， 学习与探讨在“微探针加工过程 中在线监”过程中所获取的图像 进行图像分析与处理的方法; 研 究图像空间域特性与频域特性之 间的关联。 课程目标 5、6 必做 2 *注：实验详情见课程实验大纲及实验指导书 四、参考文献 [1] 信号与线性系统分析，芮坤生，高等教育出版社，1993 [2] 信号与系统分析基础，姜建国，清华大学出版社，1990 [3] Algorithms for Statistical Signal Processing, John G.Proakis, 清华大学出版社，2003 信号与线性系统分析，芮坤生，高等教育出版社， 1993 五、达成课程目标的途径与措施 课程目标达成的途径和措施主要有： 1. 引导学生掌握信号分析与处理相关概念、基本理论、数学原理及工程应 用方法，利用实验帮助学生建立工程应用中信号分析与处理的结构框架； 2. 堂讲授以提出实际问题、分析问题、解决问题为主，辅之习题练习，课 后小作业和课后大作业；促使学生能利用基本原理和方法； 3. 设计一个信号分析与处理的工程案例；学生分组并对案例进行分析并提 出解决方案；在讨论环节各小组进行交叉讨论，并进行课堂答辩； 4. 课后习题训练； 5. 上课考勤与提问； 6. 信号分析与处理实验；
7.期末考试：主要涉及信号的基本概念、信号的时域计算与频域分析。 8.期末考试命题要求 本课程试卷由选择、填空、分析计算组成：其中选择题占比20%，主要考 核课程目标1与2：填空题占比20%，主要考核课程目标2与3：分析计 算题占比60%，主要考核课程目标2、3与4。 六、成绩评定(%) 课堂成绩 平时成绩 期末考试 实验成绩 上课考勤及思考问答 课后作业 小组讨论 10 10 10 30 40 七、课程目标对毕业要求的支撑 毕业要求 指标点 课程目标 毕业要求1工程知识：能够 将数学、物理、工程力学等 1.3能将专业基础理论用于判别复杂 课程目标 知识用于分析和解决精密仪 精密仪器、测控系统的性能参数范围利 1、2、3 器、测控系统中的复杂工程 优化途径。 问题。 毕业要求2问题分析：能够 将专业相关的基础理论知 2.3能运用基本原理和文献研究，分机 课程目标 识，用于测控对象和任务的 影响测控装置性能的因素，证实问题分 2、3、4 分析和模型建立，并通过文 析的合理性。 献研究对结果进行评价 毕业要求5仲用现代工具 能够针对机械工程中的复杂 测试计量及控制问题，开发 与选用恰当的技术、资源及 5.3能够分析并理解运用Matlab、 SolidWorks等专业技术工具对测控复 课程目标 现代工具对问题进行预测与 5、6 杂工程问题进行预测与模拟的局限性， 模拟，并能够理解其局限性 八、教学进程 教学内容 学时数 1信号及其分类
7. 期末考试:主要涉及信号的基本概念、信号的时域计算与频域分析。 8. 期末考试命题要求 本课程试卷由选择、填空、分析计算组成；其中选择题占比 20%，主要考 核课程目标 1 与 2；填空题占比 20%，主要考核课程目标 2 与 3；分析计 算题占比 60%，主要考核课程目标 2、3 与 4。 六、成绩评定（%） 课堂成绩 平时成绩 期末考试 实验成绩 上课考勤及思考问答 课后作业 小组讨论 10 10 10 30 40 七、课程目标对毕业要求的支撑 毕业要求 指标点 课程目标 毕业要求 1 工程知识：能够 将数学、物理、工程力学等 知识用于分析和解决精密仪 器、测控系统中的复杂工程 问题。 1.3 能将专业基础理论用于判别复杂 精密仪器、测控系统的性能参数范围和 优化途径。 课程目标 1、2、3 毕业要求 2 问题分析：能够 将专业相关的基础理论知 识，用于测控对象和任务的 分析和模型建立，并通过文 献研究对结果进行评价。 2.3 能运用基本原理和文献研究，分析 影响测控装置性能的因素，证实问题分 析的合理性。 课程目标 2、3、4 毕业要求 5 使用现代工具： 能够针对机械工程中的复杂 测试计量及控制问题，开发 与选用恰当的技术、资源及 现代工具对问题进行预测与 模拟，并能够理解其局限性。 5.3 能够分析并理解运用 MatLab、 SolidWorks 等专业技术工具对测控复 杂工程问题进行预测与模拟的局限性。 课程目标 5、6 八、教学进程 教学内容 学时数 1 信号及其分类 2
2信号的分析与处理概述与自动控制系统中的信号分析与处理 2 3连续信号的时域描述和分析 4连续信号的频域分析 2 5连续信号的复频域分析 6信号的相关分析 7习题讲解 2 8工程案列小组讨论 2 9离散信号的时域描述和分析 2 10离散信号的频域分析 11快速傅里叶变换 2 12离散信号的Z域分析 2 13习题讲解 14实验 A 15实验分析与课程总结 2 合计：课堂授课学时+实验学时 32
2 信号的分析与处理概述与自动控制系统中的信号分析与处理 2 3 连续信号的时域描述和分析 2 4 连续信号的频域分析 2 5 连续信号的复频域分析 2 6 信号的相关分析 2 7 习题讲解 2 8 工程案列小组讨论 2 9 离散信号的时域描述和分析 2 10 离散信号的频域分析 2 11 快速傅里叶变换 2 12 离散信号的 Z 域分析 2 13 习题讲解 2 14 实验 4 15 实验分析与课程总结 2 合计：课堂授课学时+实验学时 32