1、 數字信號處理的應用學院：電氣與電子工程學院姓名：學號：專業：老師：目 錄一、概述3二、數字信號處理的應用領域51、語音信號處理52、圖像信號處理53、振動信號處理64、地球物理信號處理65、生物醫學信號處理66、在金屬有機涂層抗滲性測量中的應用77、FFT在雷達信號處理中的應用78、在汽車發動機缸壁間隙檢測中的應用7參考文獻：810一、概述數字信號處理（Digital Signal Processing，簡稱DSP）是一門涉及許多科學而又廣泛應用于許多領域的新興科學，DSP有兩種含義：數字信號處理，數字信號處理器。我們常說的DSP值的是數字信號處理器。數字信號處理器是一種適合完成數字信號處理

2、運用的處理器。20世紀60年代以來，隨著計算機和信息技術的飛速發展，數字信號處理技術應運而生并且得到迅速發展。在過去的二十多年的時間里，數字信號處理已經在通信等領域得到極為廣泛的應用。數字型號處理是利用計算機或專用計算機或專用處理設備，以數據形式對信號進行采集，變換，濾波，估值，增強，壓縮，識別等處理，以得到符合人們需要的信號形式。數字信號處理是以眾多科學為理論基礎的，他所涉及的范圍及其廣泛。例如，在數學領域 ，微積分，概論統計，隨機過程，數值分析等都是數字信號處理的基本工具，于網絡理論，信號與系統，控制論，通信理論，故障診斷等也密切相關。近來新興的一些科學，如人工智能，模式識別，神經網絡等，

3、都與數字信號處理密不可分。可以說數字信號處理是把許多經典的理論體系作為自己的理論基礎，同時又使自己成為一系列新興科學的理論基礎。DSP主要應用在數字信號處理中，目的是為了能滿足實時信號處理的要求，因此需要將數字信號處理中得常有運用執行的盡可能快，這久決定龍DSP的特點和關鍵技術。適合數字信號的關鍵技術：DSP包含乘法器，累加器，特殊地址產生器，領開銷循環等；提高處理速度的關鍵技術：流水線技術，并行處理技術，超常指令，超標量技術，DMA等。從廣義上講，DSP，微處理器和微控制器（單片機）等都屬于處理器，可以說DSP是一種cpu。DSP是數據和地址空間分開的哈佛結構。DSP技術應用到我們的生活的每

4、一個角落，從軍用到民用，從航空航天到生產生活，都越來越多地使用DSP.DSP技術在航空方面，主要用于雷達和聲納信號處理；在通信方面，主要用于移動電話，IP電話，ADSL和HFC的信號傳輸；在控制方面，主要用于電機控制，光驅和硬盤驅動器；在測試/測量方面，主要用于虛擬儀器，自動測試系統，醫療診斷等；在電子娛樂方面，主要用于高清晰度電視，機頂盒，AC_3，家庭影院，DVD等應用；還有數字相機，網絡相機等等都應用了SP技術。同時，SOC芯片系統，無線應用，嵌入式DSP都是未來DSP的發展方向和趨勢。可以說，沒有DSP就沒有對互聯網的訪問，也不會有多媒體，也沒有無線通信。因此DSP仍將是整個半導體工業

5、的技術驅動力。現在，DSP應用領域不斷拓寬，其涵蓋面包括寬帶Internet接入業務，下一代無線通信系統的發展，數字消費電子市場，汽車電子市場的發展等諸多多方面。現代數字信號處理器是執行高速數字信號系統的IC電路，它恰好適合多媒體信息化社會需求，迅速發展壯大。如今，世界電子器件市場上，各種各樣的DSP器件已相當豐富。大大小小封裝形式的DSP器件，已廣泛用于各種產品的生產領域，而且DSP的應用領域仍在不斷的擴大，發展速度異常。二、數字信號處理的應用領域1、語音信號處理語音信號處理是信號處理中的重要分支之一。它包括的主要方面有：語音的識別，語言的理解，語音的合成,語音的增強,語音的數據壓縮等。各種

6、應用均有其特殊問題。語音識別是將待識別的語音信號的特征參數即時地提取出來，與已知的語音樣本進行匹配，從而判定出待識別語音信號的音素屬性。關于語音識別方法，有統計模式語音識別，結構和語句模式語音識別，利用這些方法可以得到共振峰頻率、音調、嗓音、噪聲等重要參數，語音理解是人和計算機用自然語言對話的理論和技術基礎。語音合成的主要目的是使計算機能夠講話。為此，首先需要研究清楚在發音時語音特征參數隨時間的變化規律，然后利用適當的方法模擬發音的過程，合成為語言。其他有關語言處理問題也各有其特點。語音信號處理是發展智能計算機和智能機器人的基礎，是制造聲碼器的依據。語音信號處理是迅速發展中的一項信號處理技術。

7、2、圖像信號處理圖像信號處理的應用已滲透到各個科學技術領域。譬如，圖像處理技術可用于研究粒子的運動軌跡、生物細胞的結構、地貌的狀態、氣象云圖的分析、宇宙星體的構成等。在圖像處理的實際應用中,獲得較大成果的有遙感圖像處理技術、斷層成像技術、計算機視覺技術和景物分析技術等。根據圖像信號處理的應用特點，處理技術大體可分為圖像增強、恢復、分割、識別、編碼和重建等幾個方面。這些處理技術各具特點，且正在迅速發展中。3、振動信號處理機械振動信號的分析與處理技術已應用于汽車、飛機、船只、機械設備、房屋建筑、水壩設計等方面的研究和生產中。振動信號處理的基本原理是在測試體上加一激振力，做為輸入信號。在測量點上監測

8、輸出信號。輸出信號與輸入信號之比稱為由測試體所構成的系統的傳遞函數（或稱轉移函數）。根據得到的傳遞函數進行所謂模態參數識別，從而計算出系統的模態剛度、模態阻尼等主要參數。這樣就建立起系統的數學模型。進而可以做出結構的動態優化設計。這些工作均可利用數字處理器來進行。這種分析和處理方法一般稱為模態分析。實質上，它就是信號處理在振動工程中所采用的一種特殊方法。 4、地球物理信號處理為了勘探地下深處所儲藏的石油和天然氣以及其他礦藏，通常采用地震勘探方法來探測地層結構和巖性。這種方法的基本原理是在一選定的地點施加人為的激震，如用爆炸方法產生一振動波向地下傳播,遇到地層分界面即產生反射波,在距離振源一定遠

9、的地方放置一列感受器，接收到達地面的反射波。從反射波的延遲時間和強度來判斷地層的深度和結構。感受器所接收到的地震記錄是比較復雜的，需要處理才能進行地質解釋。處理的方法很多，有反褶積法，同態濾波法等，這是一個尚在努力研究的問題5、生物醫學信號處理信號處理在生物醫學方面主要是用來輔助生物醫學基礎理論的研究和用于診斷檢查和監護。例如，用于細胞學、腦神經學、心血管學、遺傳學等方面的基礎理論研究。人的腦神經系統由約 100億個神經細胞所組成，是一個十分復雜而龐大的信息處理系統。在這個處理系統中，信息的傳輸與處理是并列進行的，并具有特殊的功能，即使系統的某一部分發生障礙，其他部分仍能工作，這是計算機所做不

10、到的。因此，關于人腦的信息處理模型的研究就成為基礎理論研究的重要課題。此外，神經細胞模型的研究，染色體功能的研究等等，都可借助于信號處理的原理和技術來進行。 信號處理用于診斷檢查較為成功的實例，有腦電或心電的自動分析系統、斷層成像技術等。斷層成像技術是診斷學領域中的重大發明。X射線斷層的基本原理是X射線穿過被觀測物體后構成物體的二維投影。接收器接收后，再經過恢復或重建，即可在一系列的不同方位計算出二維投影,經過運算處理即取得實體的斷層信息,從而大屏幕上得到斷層造像。信號處理在生物醫學方面的應用正處于迅速發展階段。 6、在金屬有機涂層抗滲性測量中的應用根據FFT原理，應用恒電位儀對各種金屬有機涂

11、層抗滲性的低頻在線測試，所得結果與傳統的應用鎖相放大器或頻率響應分析儀的高頻方法相同，而且快捷高效，不需要使用昂貴的頻域儀器（超級工程：珠港澳大橋使用120年，海底隧道，橋墩都要耐海水的腐蝕）。7、FFT在雷達信號處理中的應用雷達信號處理算法中大多數采用FFT方法測量頻率，如果提高測頻精度需增加FFT點數，增加FFT點數的實質是在整個單位圓(即整個距離譜)上均勻增加頻域采樣點數，從而造成運算量的成倍增加。Chirp-z變換可以實現對回波頻譜中的某段進行局部細化，從而在采樣點數、運算量增加不多的情況下，大大提高雷達的測量精度。 匹配傅里葉變換,檢測反輻射導彈,改進機載雷達的目標跟蹤性能,地面運動目標檢測,應用匹配傅里葉變換檢測出了慢速運動目標。 (匹配傅里葉變換的基本原理是其變換基的相位隨時間變化規律必須與信號相位隨時間變化規律相同。）8、在汽車發動機缸壁間隙檢測中的應用為了檢測汽車發動機缸壁間隙，建立振動信號分析系統，利用FFT變換分析采集振動信號，繪制不同缸壁間隙的振動信號頻譜分析圖，得到振動加速度隨缸壁間隙變化的曲線，從而在發動機不解體的情況下根據發動機在某轉速下發動機的橫向沖擊振動信號估計缸壁間隙，預知發動機活塞與缸壁間的磨損程度，達到故障分析與狀態監測目的。數字信號處理在其他方面還有多種用途，如雷達信號處理、地學信號處理等，它們雖各有其特殊要求，但所利用的