信号与系统实验收获

信号与系统实验收获（共8篇）

1.信号与系统实验收获 篇一

信号与系统实验感想

时光飞逝，转眼间，我们的信号与系统实验结束了。回首这一段时光，收获了不少，也为这段实验学习画上了一个圆满的句号。在这段时间里，我们遇到了不少的困难，不过有老师与同学们的互相帮助，我们克服千难万险，总算完成了老师下达的任务。

通过学习并亲身体验这门课程，我觉得这是一门非常有意义的课程，它注重理论联系实际，平时，我们只是在教室里学习书本上的理论知识，从来没有实践过，当我在亲身动手开始实践的时候，我发现在实践的过程中，会遇到许许多多想不到的问题，但是也正是这些实际问题才能引领我去思考，用所学的知识，一步一步去解决所有问题，最终完成任务。

这几次实验的内容: 1)信号的分类与观察

2）非正旋信号的频谱分析

2)信号的抽样与恢复 3)模拟滤波器实验

首先来说说信号的分类与观察，在这一试验中，首先通过信号与系统实验箱产生各种函数波形，在这其中有正弦信号，指数信号，指数衰减正弦信号。然后将示波器与之连接好，接通电源，通过示波器绘出波形，从而分析其中各个参数的值。通过本次信号我了解到了常用信号的产生方法与之的观察，分析的方法。并且对示波器，信号与系统实验箱的使用有了初步的了解与掌握。

在接下来的第2次试验中，我们由第1次正弦信号变为非正弦周期信号，并且在这一次的试验中，我们不但要用到示波器，还要学习使用频谱仪。首先在老师的教导下，我基本掌握了频谱仪各个旋钮的功能及其使用方法。最后，用示波器，频谱仪测量两种不一样的方波波形与频谱显示图像，在后期的实验分析中，与理论值进行比较分析。虽然说这次的实验内容不是很多，但是我还是学会了不少东西，我了解到了频谱仪的基本工作原理与正确使用方法，了解到了非正弦周期信号的各种特性。

我们实验是关于信号的抽样与恢复，在课堂上，我们从课本上学习了信号的抽样定理与之如何从抽样信号恢复连续时间信号的方法，但是从来没有亲手实践，亲自动手产生抽样信号，和恢复信号和观察其波形的变化。利用抽样脉冲把一个连续信号变为离散时间样值的过程称为抽样，抽样后的信号称为脉冲调幅（PAM）信号。在满足抽样定理条件下，抽样信号保留了原信号的全部信息，并且从抽样信号中可以无失真的恢复出原始信号。抽样定理在通信系统、信息传输理论方面占有十分重要的地位。数字通信系统是以此定理作为理论基础。抽样过程是模拟信号数字化的第一步，抽样性能的优劣关系到通信设备整个系统的性能指标。用示波器观察插孔“抽样频率”的输出，同时测量插孔“抽样频率”输出信号的频率。通过函数信号发生器模块产生一频率为1KHz的正弦信号。用导线将函数信号发生器模块的输出端与此模块的插孔“模拟输入”端相连。信号采样的PAM观察：用示波器观察插孔“抽样信号”的输出，可测量到输入信号的采样序列，用示波器比较采样序列与原始信号的关系，及采样序列与采样冲激串之间的关系。在测量过程中注意，由于信号采样串为高频脉冲串，由于实际电路的频响范围有限在采样冲激串上会观察到过冲现象。PAM信号的恢复：用示波器观察并测量插孔“模拟输出”端的信号，用示波器比较恢复出的信号与原始信号的关系与差别。改变抽样频率重复上述4步（用三种不同的抽样频率）。用信号源调出20kHZ的抽样信号测量其频谱特性。通过本次实验，我亲手验证了信号的抽样定理，和如何恢复抽样信号，并且在这其中了解到了再恢复信号的同时，信号的幅度有了大幅度的衰减，这些我们只有通过实验才能观察得到。

第4个实验是关于模拟滤波器的实验，其实有课本的基础知识可以知道滤波器是对输入信号的频率具有选择性的一个二端口网络，它允许某些基本频率（通常是某个频带范围）的信号通过，而其它频率的信号受到衰减或抑制，这些网络可以是由RLC元件或RC元件构成的无源滤波器，也可以是由RC元件和有源器件构成有源滤波器。根据幅频特性所表示的通过或阻止信号频率范围的不同，滤波器可分为低通滤波器（LPF）、高通滤波器（HPF）、带通滤波器（BPF）和带阻滤波器（BSF）四种。我们把能够通过的信号频率范围定义为通带，把阻止通过或衰减的信号频率定义为阻带。而通带与阻带的分界点的频率fc称为截止频率或转折频率。在通过示波器绘制各种滤波器的图形的时候，我亲眼看到了各种滤波器的特性。在这次的试验中，我在课本上学到的知识得到了充分的利用，并且再亲手实践又对各种概念有了更加深刻的认识。学会了如何用信号源与示波器测量滤波器的频响特性。

经过一学期的大学信号与系统实验的学习让 受益菲浅。在大学信号与系统实验课即将结束之时，对在这几次试验来的学习进行了总结，总结这4次实验来的收获与不足。取之长、补之短，在今后的学习和工作中有所受用。

开始做实验的时候，由于自己的理论知识基础不好，在实验过程遇到了许多的难题，也使我感到理论知识的重要性。但是我并没有放弃。发现问题，自己看书，独立思考，最终解决问题，从而也就加深我对课本理论知识的理解，达到了很好的效果。

实验中我学会了示波器、频谱仪、函数发生器的使用方法，各种函数的波形与频谱特性、、、、、。实验过程中培养了我在实践中研究问题，分析问题和解决问题的能力以及培养了良好的工程素质和科学道德，例如团队精神、交流能力、独立思考、测试前沿信息的捕获能力等；提高了自己动手能力，培养理论联系实际的作风，增强创新意识。

在这几次大学信号与系统实验课的学习中，让我受益颇多。1.信号与系统实验让我养成了课前预习的好习惯。一直以来就没能养成课前预习的好习惯（虽然一直认为课前预习是很重要的），但经过这一年，让我深深的懂得课前预习的重要。只有在课前进行了认真的预习，才能在课上更好的学习，收获的更多、掌握的更多。2.信号与系统实验培养了我的动手能力。“实验就是为了让你动手做，去探索一些你未知的或是你尚不是深刻理解的东西。”现在，大学生的动手能力越来越被人们重视，大学信号与系统实验正好为大学生提供了这一平台。每次试验无论哪一方面都亲自去做，不放弃每次锻炼的机会。经过这4次的锻炼，让我的动手能力有了明显的提高。

3、与系统实验让 在探索中求得真知。那些伟大的科学家之所以伟大就是他们利用实验证明了他们的伟大。实验是检验理论正确与否的试金石。为了要使你的理论被人接受，你必须用事实（实验）来证明，让那些怀疑的人哑口无言。但是对于一个知识尚浅、探索能力还不够的人来说，这些探索也非一件易事。大学物理实验都是一些经典的给人类带来了难以想象的便利与财富。对于这些实验，在探索中学习、在模仿中理解、在实践中掌握。大学物理实验让 慢慢开始“摸着石头过河”。学习就是为了能自 学习，这正是实验课的核心，它让我在探索、自我学习中获得知识。4.信号与系统实验教会了 处理数据的能力。实验就有数据，有数据就得处理，这些数据处理的是否得当将直接影响你的实验成功与否。

经过这几次试验的大学信号与系统实验课的学习，让我收获多多。但在这中间，也发现了 存在的很多不足。我的动手能力好有待提高，当有些实验需要很强的动手能力时 还不能从容应对； 的探索方式还有待改善，当面对一些复杂的实验时 还不能很快很好的完成； 的数据处理能力还得提高，当眼前摆着一大堆复杂数据时 处理的方式及能力还不足，不能用最佳的处理手段使实验误差减小到最小程度„„

在往常的学习生活中，我只是会学习书本上的知识，从来没有动手实践过，就是有几个实习我们也大都注重观察的方面，比较注重理论性，而较少注重我们的动手锻炼。而这一次的实验所讲，没有多少东西要我们去想，更多的是要我们去做，好多东西看起来十分简单，没有亲自去做它，你就不会懂理论与实践是有很大区别的，看一个东西简单，但它在实际操作中就是有许多要注意的地方，有些东西也与你的想象不一样，我们这次的实验就是要我们跨过这道实际和理论之间的鸿沟。不过，通过这个实验我们也发现有些事看似实易，在以前我是不敢想象自己可以独立完成的，不过，这次实验给了我这样的机会，现在我可以与同伴合作做出。

对自己的动手能力是个很大的锻炼。实践出真知，纵观古今，所有发明创造无一不是在实践中得到检验的。没有足够的动手能力，就奢谈在未来的科研尤其是实验研究中有所成就。在实习中，我锻炼了自己动手技巧，提高了自己解决问题的能力。遇到的种种问题，但是我还是完成了任务。

我很感谢老师对我们的细心指导，从他那里我学会了很多书本上学不到的东西，教我们怎样把理论与实际操作更好的联系起来，这些东西无论是在以后的工作还是生活中都会对我起到很大的帮助。

信号与系统实验短暂，但却给我以后的道路指出一条明路，那就是思考着做事，事半功倍，更重要的是，做事的心态，也可以得到磨练，可以改变很多不良的习惯。

实验这几次的确有点累，不过也正好让我们养成了一种良好的作息习惯，它让我们更充实，更丰富，这就是实验收获吧！但愿有更多的收获伴着我，走向未知的将来。

总之，大学信号与系统实验课让我获得很多，有很多书本上学不到的东西，同时也让我发现了自身的不足。在实验课上学得的，将发挥到其它中去，也将在今后的学习和工作生活中不断强化、完善；在此间发现的不足，将努力改善，不断提高，克服各种障碍。在今后的学习、工作中更加努力的学习，参与实践活动，培养自己的动手能力，养成科学严谨的人生态度。

2.信号与系统实验收获 篇二

关键词：信号与系统,实验教学

0 引言

信号与系统是电子信息、通信工程等专业的专业基础课, 其课程与其他的课程的关联性很大, 这样在学生的学习过程中常出现学习起来困难, 容易造成学生的厌学情绪, 而且本门课程又是一门专业基础课程与后续课程有着铺垫的作用, 同时也是一部分学生进一步学习深造的重要课程之一。所以如何高质量的把信号与系统课程讲好, 在学生整个大学期间的学习中起到了至关重要的地位。为了能让学生很好的理解本课程的理论知识, 又不丢失课程体系的完整性, 在课程中开设了实践课程部分, 实践证明:经过实验教学改革之后, 在我校的学生中反馈信息表明, 学生的学习兴趣提高了, 成绩的不及格率也明显下降了。同时该改革进行后学生也锻炼了动手能力, 和分析能力。

1 信号与系统的理论课程的现状

信号与系统课程的理论性较强, 需要预修高等数学, 电路, 积分变换, 大学物理等基础课程, 这样给学生学习过程带来很大的难度。同时信号与系统课程是专业基础课程, 为以后的通信原理, 数字信号处理, 高频电子线路, 数字图像处理, 以及自动控制原理课程打下基础。因此该门课程就是一个纽带把基础课程和专业课程紧紧联系到一起。该门课程在整个大学课程中的重要性不言而喻。理论课程的教学过程考虑到以上因素, 会增加如多媒体教学与板书相结合的授课方式, 并为了课堂上调动学生的学习积极性, 采用课堂提问, 课堂测试, 课堂讨论的多种方式, 课后布置作业题进一步巩固课程内容。但是收效并不是很理想。作者试图更好的让学生理解课程内容, 在课外增加辅导答疑时间, 结果还不尽如人意。面临这样的现状, 又考虑到我校学生的学习基础, 现对该门课程进行了改革, 理论课程的讲授过程中加入了实践教学, 在边讲边实践方式下进行教学。

2 实践环节的设计

信号与系统实验可以加深对信号与系统理论理解, 同时掌握实际信号与系统处理技术。实验课不是课堂教学的补充和可有可无的形式, 而是课堂教学的延伸。本实验教学目标的测试划分为两部分[1]。

2.1 基于matlab的仿真实验

该仿真软件学生特别容易上手, 不必学习繁琐的编程语言以及语法规则, 只需按照指导书的内容进行, 并能得到预期的效果。而且在实验过程中如果出现问题, 该软件的语言容易修改, 结果能立刻显示的特点。仿真实验主要以验证实验为主, 侧重学生通过软件编程验证实验内容, 能深入理解所学的理论内容。

2.2 基于硬件的实验

为了弥补理论内容空洞, 仿真过程离现实很遥远的不足, 更为了调动学生学习的积极性, 实验教学过程中加入了硬件设计与调试部分, 使学生能真正体会信号与系统课程的实际意义。硬件设计部分需要学生分析电路, 设计电路的布局, 连接并调试, 学生能通过自己的动手过程深入明白课程中所涉及到的内容, 更加符合现在大的教育形势下所提倡的素质人才的培养。

本硬件设计实验所用的电路框图如图1所示。

立足于我校学以致用, 应用为本的教学理念, 在淡化理论教学与实验教学的界限, 将理论教学和实验教学有机的结合, 融知识传授, 能力培养, 素质教育于一体。学期末的考核方式进行了改革:平时成绩10%, 实验成绩30%, 期末成绩60%。这样分配权重之后, 能改变传统的以期末学生卷面成绩为主的考核方式, 而是综合考察学生的各方面情况。能够做到客观准确的来衡量学生的综合能力。为了验证本实验教学改革的效果, 对我校三届电子信息专业学生的期末考试成绩进行了统计, 如表1, 表2和表3所示。

表1是我校07届电子信息专业学生在大三上学期采用没有进行教改前的讲授方式学生所取得的成绩的统计表, 表2是我校08届电子信息专业学生在大三上学期采用教改的方式学生所取得的成绩的统计表, 表3是我校09届电子信息专业学生在大三上学期采用教改的方式学生所取得的成绩的统计表。在连续三年的数据对比中可以明显的看出:每一项的对比结果都表明进行教改对学生的期末成绩有所提高。同时在学生反馈调查中发现, 采用教改的这种教学方式能大大激发学生的学习兴趣, 极大地改善了大部分学生对本门课程学习比较难, 不愿意学习的问题, 学生还反映对改本课程的学习产生了兴趣, 在跟踪调查中学生还反馈在后续课程的学习中对该门课程还有很深的印象, 并能够在其他课程的学习中联系到该本课程当时所讲的内容, 这是本次教学改革所期望的效果。

3 结束语

信号与系统课程是电子信息类专业一门专业基础课程, 它在整个学期中的地位不言而喻, 通过本人教学经验, 进行了一系列的教学改革尝试, 在本校学生中取得了比较好的效果。接下来我们需要思考如何进一步完善本门课程的实验教学, 能让学生能学以致用, 能学有所用, 能充分发挥本门课程在整个大学学习期间的重要作用。

参考文献

[1]刘长征, 周力波, 张仁伟等.应用型人才培养目标下的信号与系统课程教学模式.计算机教育, 2005, 16 (8) 29-32.

[2]马占敖, 李红“.信号与系统”课程中的MATLAB的应用.长春理工大学学报, 2011, 6 (5) :132-133.

3.信号与系统实验收获 篇三

关键词： Matlab 信号与系统实验 电路设计

“信号与系统”是高等工科院校电类及其相关专业的一门重要的专业基础课。但学生在学习这门课时，普遍感到概念很抽象[1]，对其中的分析方法与基本理论不能很好地理解与掌握。因此，如何让学生尽快理解和掌握课程的基本概念、基本原理、基本分析方法，以及学会灵活运用这一理论工具，是开设信号与系统课程所要解决的关键问题。为了达到这一教学目的，课程实验是不可缺少的。实践教学不是理论教学的辅助和补充，而是理论教学的延伸，以及尝试素质培养的重要环节。实验方式一般来说有两种：硬件实验和软件仿真。本次实验开发就将硬件实验和软件仿真结合起来，使实验内容和形式都变得丰富起来，既帮助学生加深了对理论知识的理解，又培养了学生对抽象概念的形象思维和类比联想。实验的目的不仅是获得实验结果，更要引导学生观察实验过程中的现象，思索实验过程中的原理，寻求解决问题的方法，从而培养学生科学探索的精神。

1. EL-SS-III型实验系统和Matlab软件介绍

本次设计的实验采用的是由北京精仪达盛科技有限公司生产的EL-SS-III型实验系统。该实验系统主要由计算机、A/D和D/A采集卡、自动控制原理实验箱、打印机组成。如图1-1所示。

1.1 A/D和D/A采集卡

A/D和D/A采集卡采用EZUSB2131芯片作为主控芯片，负责数据采集，用EPM7128作为SPI总线转换。A/D为TL1570I，其采样位数为10位，采样率为1KHz。D/A为MAX5159，其转换位数为10位，转换速率为1K。采集卡有两路输出（DA1、DA2）和两路输入（AD1、AD2），其输入和输出电压均为-5V-+5V。

1.2 实验箱面板简介

实验箱面板布局如图1-2所示。

（1）实验系统有七组由放大器、电阻、电容组成的实验模块。每个模块中都有一个由UA741构成的放大器和若干个电阻、电容。这样通过对这七个实验模块的灵活组合便可构造出各种形式和阶次的模拟环节和控制系统。

（2）电阻、电容区，主要提供实验所需的二极管、电阻和电容。

（3）A/D、D/A卡输入输出模块，该区域是引出A/D、D/A卡的输入输出端，一共引出两路输出端和两路输入端，分别是DA1、DA2，AD1、AD2。

（4）电源模块，电源模块有一个实验箱电源开关，有四个开关电源提供的DC电源端子，分别是+12V、-12V、+5V、GND，这些端子给外扩模块提供电源。

（5）变阻箱、变容箱模块，只要按变阻箱和变容箱旁边的“+”、“-”按钮便可调节电阻电容的值，而且电阻电容值可以直接读出。

1.3 MATLAB是Mathworks公司于推出的一套高性能的数值计算和可视化软件。它集数值分析、矩阵运算、信号处理和图形显示于一体，构成方便的、界面友好的用户环境。对所要求解决的问题，用户只需简单列出数学表达式，其结果便以数值或图形的方式显示出来。该软件功能强大，界面直观，语言自然，使用方便，是目前高等院校广泛使用的优秀应用软件。

2.基于EL-SS-III型实验系统和Matlab软件的实验步骤

基于EL-SS-III型实验系统和Matlab软件进行信号与系统实验的具体流程，首先根据实验要求进行分析计算，设计出相应的电路；然后利用EL-SS-III型实验系统搭建电路，根据具体问题做出改进，得到合适的元器件参数；最后，利用Matlab软件对信号的稳定性进行分析仿真。

3.实验实例展示

连续时间系统的模拟，通过实验可以让学生掌握用基本的运算单元模拟连续时间系统的方法。在实验中要让学生根据模电所学的知识，把加法器、积分器等结合起来，设计出实现一定功能的模拟电路图。

3.1实验原理

系统的模拟就是由基本的运算单元（加法器、积分器、标量乘法器）组成的模拟装置模拟实际的系统。这些实际系统可以是电的或非电的物理系统，也可以是非物理系统。模拟装置可以与实际的内容完全不同，但用来模拟的装置和原系统的输入输出的关系上可以用同样的微分方程描述，即传输函数完全相同。可通过对模拟装置的研究分析实际系统，从而便于确定最佳的系统参数和工作条件。对于那些用数学手段难处理的高阶系统来说，系统的模拟就更有效。

3.2用EL-SS-III型实验系统设计实验

通过对连续时间系统的模拟，让学生学习根据给定的连续系统的传输函数，用基本运算单元组成模拟装置，并掌握连续时间系统的模拟方法。本实验是给出系统的传递函数，由学生用三种运算部件对系统进行模拟。以二阶低通滤波器为例，给出传递函数为：

H（s）=（3-1）

只要适当选定模拟装置的元件参数，就可得模拟方程和实际系统的微分方程完全相同。设计出的电路如图3-1所示，Vi为信号的输入端，Vo为信号的输出端。由二阶模拟电路实验图可得：

本模拟实验的电路中令：

R1=R2=R3=R4=100kΩ

Rw1=Rw2=100kΩ

C1=C2=1uF

由上式可得：Vi=Vo+Va-Vb

根据电路整理可得：

Vi=Vo+R4·C2·Vo′+R3·R4·Cl·C2·V0″

将电阻和电容参数带入

则有：Vi=V0+10V0′+10V0″

根据上式描述的输入输出关系式，可以得出此装置模拟的二阶网络函数与式（3-2）完全相同，即此模拟系统实现的是低通滤波器的功能。

在EL-SS-III型实验箱上连接图3-1所示电路，设输入为正弦信号，那么频率响应如图3-2所示。从幅频响应曲线也可以看出此模拟系统实现的是低通滤波器的功能。在实验中，还可以让学生测量各点电压波形，熟悉各运算部件的特点。

3.3用MATLAB分析系统的频率响应与稳定性

通过分析系统的频率响应，可以了解整个系统的特性。通过对系统零极点的分析，不仅能判断出系统的稳定性，还能了解零、极点分布与系统时域特性、频域特性的关系。在实验中，学生通过MATLAB编程可以方便改变各项参数，直观观察到零极点分布对系统稳定性的影响。

（1）系统的频率响特

设线性时不变（LTI）系统的冲激响应为h（t），该系统的输入（激励）信号为f（t），则此系统的零状态输出（响应）y（t）为：

y（t）=h（t）*f（t）（3-2）

又设f（t），h（t）及y（t）的傅立叶变换分别为F（jω），H（jω）及Y（jω），根据时域卷积定理得

Y（jω）=H（jω）F（jω）（3-3）

一般地，连续系统的频率响应定义为系统的零状态响应y（t）的傅立叶变换Y（jω）与输入信号f（t）的傅立叶变换F（jω）之比，即

H（jω）=（3-4）

通常，H（jω）是ω的复函数，因此，又将其写成为：

H（jω）=|H（jω）|e（3-5）

我们称|H（jω）|为系统的幅频响应，φ（ω）为系统的相频响应。

通常，H（jω）可表示成两个有理多项式B（jω）与A（jω）的商，即：

H（jω）==（3-6）

（2）用利MATLAB分析系统的频率响应

本次实验是要让学生学会求H（jω），通过观察H（jω）的特点判断系统特性，了解系统的传递函数与其频率响应之间的关系。

MATLAB提供了专门对连续系统频率响应H（jω）进行分析的函数freqs（ ）。该函数可以求出系统频率响应的数值解，并可绘出系统的幅频及相频曲线。freqs（）函数有如下四种调用格式：

Ⅰ.h=freqs（b，a，w）

该调用格式中，对应于上式的向量[b1，b2，b3，…bm]，a对应于上式的向量[a1，a2，a3，…an]，w为形如w1：p：w2的冒号运算定义的系统频率响应的频率范围，w1为频率起始值，w2为频率终止值，p为频率取样间隔。向量h则返回在向量w所定义的频率点上，系统频率响应的样值。

Ⅱ.h=freqs（b，a）

该调用格式将计算默认频率范围内200个频率点的系统频率响应的样值，并赋值返回变量h，200个频率点记录在w中。

Ⅲ.w]=freqs（b，a，n）

该调用格式将计算默认频率范围内n个频率点上系统频率响应的样值，并赋值给返回变量h，n个频率点记录在w中。

Ⅳ.freqs（b.a）

该格式并不返回系统频率响应的样值，而是以对数坐标的方式绘出系统的幅频响应和相频响应曲线。

一个二阶滤波器的频率响应H（jω）为：

H（jω）==

设R=，L=0.8H，C=0.1F，R=2Ω。试用MATLAB的freqs（）函数绘出该频率响应。

经计算得：

H（jω）==|H（jω）e|

实现该系统响应的程序为：

b=[0 0 1]；

a=[0.08 0.4 1]；

[h，w]=freqs（b，a，100）；

h1=abs（h）；

h2=angle（h）；

subplot（211）；

plot（w，h1）；

grid

xlabel（‘角频率（W））；

ylabel（‘幅度）；

title（‘H（jw）的幅频特性）；

subplot（212）；

plot（w，h2*180/pi）；

grid

xlabel（‘角频率（W））；

ylabel（‘相位（度））；

title（‘H（jw）的相频特性）；

程序运行结果如图3-4所示。

由图3-4的幅频响应曲线可以看出，此滤波器只能让低频信号通过，而对高频信号有抑制作用，所以为低通滤波器。因此，只要求得了系统的频率特性，就很容易了解系统的特点。

4.零极点分布与系统的稳定性

根据系统函数H（s）的零极点分布分析连续系统的稳定性是零极点分析的重要应用之一。稳定性是系统固有的性质，与激励信号无关，由于系统函数H（s）包含了系统所有固有特性，显然它也能反映出系统是否稳定。

对任意有界的激励信号f（t），若系统产生的零状态响应y（t）也是有界的，则称该系统为稳定系统，否则，则称为不稳定系统。

可以证明，上述系统稳定性的定义可以等效为下列条件：

时域条件：连续系统稳定的充要条件为?|h（t）|dt<∞，即系统冲激响应绝对可积。

复频域条件：连续系统稳定的充要条件为系统函数H（s）的所有极点均位于s平面的左半平面内。

系统稳定的时域条件和复频域条件是等价的。因此，我们只要考察系统函数H（s）的极点分布，就可判断系统的稳定性。

通过这个实验让学生了解零极点分布与系统时域特性、频域特性的关系及其对系统稳定性的影响。

设连续系统的系统函数为

H（s）=（4-1）

则系统函数的零点和极点位置可以用MATLAB的多项式求根函数roots（）求得，调用函数roots（）的命令格式为：

P=roots（A）

用roots（）函数求得系统函数H（s）的零极点后，就可以用plot命令在复平面上绘制出系统的零极点图，方法是在零点位置标以符号“x”，而在极点位置标以符号“o”。

已知某连续系统的系统函数为：

H（s）=

试用MATLAB画出零极点分布图，并判断是否稳定。

可以看出，该系统在s平面的右半平面有一对共轭极点，故该系统是一个不稳定的系统。因为根据判断系统稳定性的复频域条件可知，只有当H（s）的所有极点均位于s平面的左半平面时系统才是稳定的。

从程序运行结果可以得出，图4-2（a）中h（t）是按指数规律衰减的正弦振荡信号，所以系统是稳定的；（b）中h（t）是按指数规律增长的正弦振荡信号，所以系统是不稳定的；（c）中h（t）是等幅正弦振荡信号，所以系统是临界稳定的。

5.结语

本次实验设计我用EL-SS-III型实验系统和MATLAB软件设计了“信号与系统”综合实验，对实验结果进行了论证分析。具体对连续时间系统的模拟、系统的频率响应及稳定性进行了分析。用EL-SS-III型实验箱设计实验，加深了学生对实际电系统的理解，提高了学生对课程的兴趣，培养了学生主动获取和独立解决问题的能力。而用MATLAB语言完成各项实验，参数设置灵活方便，结果对比一目了然。把这两种实验方法相结合，不仅加深了学生对“信号与系统”课程内容的理解，而且培养了学生的动手操作能力及创新能力。

参考文献：

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[7]梁虹，梁洁，陈跃斌等编著.信号与系统分析及MATLAB实现[M].北京：电子工业出版社，2002：56-58.

4.北邮-信号与系统测试实验总结 篇四

学院：电子工程学院

“信号与系统”是通信工程、电子工程、自动控制、生物医学、电子工程、信号图像处理、空间技术等专业的一门重要的专业基础课。二十一世纪要求培养能力强、素质好的开发型、创造型、应用型人才，所以我北邮开展了“信号与系统测试实验”这一实验教学，培养学生分析问题和解决问题的能力，以及使抽象的概念和理论形象化、具体化，并增强我们学习的兴趣，是学好信号与系统的重要教学辅助环节。作为北邮电子工程学院09级的学生，本学期的第八周到十二周期间，我们有幸做了四次信号与系统测试实验。

这四次实验分别为：信号的分类与观察、非正弦周期信号的频谱分析、信号的抽样与恢复（PAM）和模拟滤波器实验。通过四次印象深刻的实验，不仅在理论上加深了我的理论概念知识，更是通过实践锻炼我们的动手能力，学会使用示波器、信号发生器、频谱仪、信号与系统试验箱等实验仪器。并在实验过程中，通过发现问题、认真分析、解决问题和总结经验，收获解决实验中问题的经验和加深我们对仪器使用和实验步骤的印象。总之，这次实验教给我的不仅是书本概念知识，更是验证理论、加强个人动手能力的一次宝贵的机会。

我们所做的第一个实验是“信号的分类与观察”。这是同学们第一次正式接触示波器，老师很详尽的讲解和演示了示波器和试验箱的作用和使用方法，这次实验无疑让我们对示波器有了深刻的印象。并深刻体会到了实验课和理论课差别，它把抽象的理论知识形象化、具体化了。这次实验我们观察了正弦信号、指数信号和指数衰减正弦信号的波形特点，并学会使用示波器测量这些信号波形的参数。实验步骤过程比较简单，绘图则考验我们的耐心，实验后期的理论计算比较发杂，不过只要细心计算就能得到正确的理论值。总的来说，第一次实验然给我体会到了理论和实际结合的重要性。

第二个实验是“非正弦周期信号的频谱分析”。这次实验我们第一次接触了频谱仪这一实验仪器。这次实验要求我们掌握频谱仪的基本工作原理与正确使用方法，掌握非正弦周期信号的测试方法和理解非正弦周期信号频谱的离散性、谐波性与收敛性。实验前，老师大体讲述了频谱以电平为单位的计算方法。通过调节频谱仪得到频谱图、示波器得到波形图，并描绘图形。最后通过理论计算得到理论值，两者对比并分析误差。这次实验的难点除了在频谱仪的使用，还有数据处理方面，这考验了我们对实验数据的处理的耐性。通过这次实验，除了对非正弦周期信号的频谱有了深刻理解外，还提高了我个人数据处理的能力。

第三次实验做了信号的抽样与恢复。这是一个很有意义的实验，它向我们展示了现代通信技术的基础，也正是它才使得信息可以有效地传递。这次实验，我们主要通过矩形脉冲对正弦信号进行抽样，再把它还原回来，最后用还原的图形与原图形对比，分析实验并总结。试验中，抽样后的波形不稳定，很难根据示波器上的图形进行图形描绘，老师便告诉了我们一个办法，即用手机把图形拍下来再进行绘制，这一环节中，老师如果不提醒那么早，让我们自己去思考寻找解决办法将是更好的一个考验。和想象的不一样，抽样还原后的波形和原图形并不吻合，虽然存在误差，但是得到没有失真的实验结果后，我还是很开心的。这次实验把抽象的抽样定理形象化了，对我在学习信号与系统的抽样内容方面有了很大的帮助。

因为考试等原因，我们的第四次实验“模拟滤波器实验”是和第三次实验一块做的。这次实验，我们测了四组实验，分别是有源低通、无源低通、有源带阻和无源带阻滤波器，通过改变频率测试它们的特点，并通过画图形象把它们特点表现出来。这次实验唯一的不足就是，我们没有取对数坐标。这次实验为我们以后更深入学习滤波器理论知识奠定了很好的基础。

5.信号与系统实验收获 篇五

实验报告

实验名称：造纸机械状态信号采集与系统分析

学生姓名：

班

级： 学

号：

实验时间：2015 年 1月 15日

地 点：逸夫楼 7B429 指导老师：张 辉 1 《造纸机械状态检测与故障诊断》

教 学 实 验 纲 要

第一部分

实验简介

一、实验名称

造纸机械状态信号采集与系统分析

二、实验目的

1、课程情况：

制浆造纸装备状态监测与故障监测学是现代化造纸机械运行和管理必不可少的新的技术理论，是制浆造纸装备与控制专业本科(专科)、轻化工程高职本科必修的一门专业基础课，也是制浆造纸工艺本科、其它专业的选修课。

2、实验目的、意义

(1)(综合)设计型实验教学方案，使学生一方面变被动为主动，将课堂上理论性较强的、甚至抽象的内容通过主动设计实验方案并在实验的具体的演示表达出

来，可以深化理解、巩固课堂内容；

(2)另一方面可以在实验中了解“制浆造纸装备状态监测与故障监测”的一些基本应用原理和方法，培养和提高学生分析问题和解决问题的能力及科研能力。

三、实验内容

㈠CRAS信号与振动分析系统原理与应用实验（4学时）

1、了解CRAS(随机信号与振动分析系统)实验系统单元组成和其组装方法、条件要求；

2、掌握CRAS软件分析系统的基本使用方法；

3、周期信号的生成方法，非周期信号(随机信号)的生成方法与采集；

(1)正弦信号发生器(QL仪器自带200Hz)；掌握方法及记录信号特征如：峰值、峰峰值、有效值等。

(2)实时数据采集和显示。掌握方法及记录信号特征如：峰值、峰峰值、有效值等。

4、二通道信号非周期信号(随机信号)的基本分析（用力锤法电荷输入，用ICP传感器电压输入两种情形组合。ICP又可在模拟转子上以不同转速和模轴承上不同转速实验分析）

(1)波形回放；(2)频谱分析；(3)相关分析；(4)概率分析；(5)系统分析。

㈡ 造纸机械典型状态信号采集与分析处理综合实验（12学时）

四、实验主要器材及说明

实验用主要器材——最简单的、完备的振动等信号测试系统(一)实验主要器材

1、信号源部分 ⑴

0.5力锤及传感器，一套，北京702所；

⑵ CA-YD-107加速度计二只，扬无二厂。

2、AD数据采集卡 ⑴

QLl08R数据采集箱一台，信号线四根，电源线一根； ⑵ QL-02lA--路电荷，电压放大器一台。

3、CRSA软件包分析系统

(1)ADCRAS数据采集软件；

(2)SSCRAS信号与系统分析软件；(3)MACRAS机械模态分析软件；

4、ZT-3型转子振动模拟试验台

5、轴承模拟试验台

6、微型计算机(PC)

7、打印机(通用)(二)实验主要器材说明 1、5200系列测力锤(瞬态激振信号源)主要由锤体、测力计、锤头、输出线(信号线)组成。①

原理

激振是用测力锤敲击被测物件实现。

响应传递函数：H(f)=A(t)／F(f)

H(f)取决于测力锤强度及脉冲脉宽、被测物件内在结构特征（响应输出）。② 结构

图1 测力锤结构示意图

图2 不同锤头敲击的不同波形

图3 测试方框图 2、5100系列传感器（单向压力式）①主要结构

石英晶体片

1、导电片

2、传力板

3、外壳

4、插芯

5、插座6为圆环形。

图4 5100传感器结构原理图

②工作原理

a、石英晶体片特征为当受均匀外力时，其表面产生与外力成正比的电荷；

b、测力锤敲击而受均匀外力在力传感器的环形承压面上时，石英晶体片表面产生与外力成正比的电荷由导电片接收，传到插芯，通过连接导线连到电荷放大器，输出成比例的电压信号。

c、为了使外力均匀作用在传感器的环形承压面上，传感器的上下接触面精密加工、抛光后，使之平坦、刚硬。

3、CA-YD-107/美国产IMI加速度计（传感器）原理：

①压阻式加速度传感器实质是一个力传感器：F＝ma

②利用硅的压阻效应

固体材料在应力作用下发生形变时，其电阻率发生变化，这种效应称压阻效应。

特点：灵敏度高、简单、低功耗、响应速度快、可靠性好、精度高、便宜。IMI加速度计（传感器）：ICP--6080A11

4、OL-108R数据采集箱 A、功能：

⑴QL-108R是集A／D转换、信号输入为一体的数据采集接口装置。⑵进行二路无相差并行采样，最高采样频率51.2KHz。

⑶QL-108R可以程控放大，对输入信号进行X1、X4、X8、X16倍放大。

⑷QL-108R自带信号发生器，可以产生一个200Hz、峰峰值4V的标准正弦波以供测

试。B、使用：

⑴后面板上25芯计算机插口与计算机打印口连接； ⑵在后面板上拨动开关(采集OR打印)；

⑶用标准电缆将QL-108R后面板上25芯计算机插口与打印机插口连接 ⑷运行CRAS系统 ①采集分析

计算机开机——按下QL-108R前面板上电源开关，处于开机状态

面板上拨动开关至采集——进入CRAS系统子目录，运行具体子程序——采集分析数据。

②数据报告打印

在后面板上拨动开关至打印——选择数据或图形——打印——打印先后

在后面板上拨动开关至采集方可继续运行程序。

5、QL-021A二路电荷＼电压放大路 A、功能：

．

⑴是一种多功能接口箱，集电荷输入、电压输入、电压放大转速整形为一体并有去直

流分量的功能。自带简易信号发生器。

⑵电荷输入：将压电式加速度传感器的微弱电荷信号转成电压信号。电荷级由高输入阻抗运放外接反馈电阻、电容完成电荷／电压转换。

⑶电压输入：将不同物理量经传感器后形成的电压信号进输入(如振动测量中的速度传感器或位移传感器的电压输出)。

⑷电压放大：两路完全独立、无相位差，增益可变的放大器组成。

⑸转速整形电路：由面板BNC插座输出TTL电平脉冲。

⑹信号发生器：

B、结构使用：

． ⑴面板

①电荷输入端

Qin——如压电式加速度传感器的微弱电荷信号用此端。插拔时应断电。

②电压输入端、Vin——如电压信号输入进行放大时间用此端。插拔时应断电。

③电荷、电压选择——Q／V键。

④电压输出Vout 无论电荷或电压经放大后均由此端口输出。⑤放大增益——一组琴键开关表示

×0.1、×

1、×

10、×100（一次只能按下来个键）。

⑥37芯接口与计算机相连，电源插口，信号发生器，三芯插座连传感器。⑵使用

电荷联线的正确联接、Q／V开关的正确位置、Vout到后板连线。插拔时应断。

6、ZT-3型转子振动模拟试验台

本实验台是由东南大学测试仪器厂设计制造的。ZT-3型是由产品代号（ZT）+跨数组成。

试验台长1200mm，宽108mm，高145mm，质量约45kg。

转轴直径均为Ф9.5mm，有两种长度规格：320mm轴3根、500mm油膜振荡专用轴 5 1根；最大挠曲不超过0.03mm；沿轴的轴向任何部位均可选作试验中的支承点。

共配有六只转子，分为两种规格：Ф76×25mm和Ф76×19mm，质量分别为800g和600g，可根据实验需要选用。

配有刚性联轴节和半挠性联轴节供选用。

⑴技术参数

电源：220VAC，50Hz 输出励磁电压：220VDC 输出励磁电流：90mA 输出电枢电压：0~240VDC 电枢电流：0~1A 调速范围：0~10000rpm（满负荷时）⑵使用方法

接线：接线时断开电源，按调速器面板所标接线，面板右边两对接线柱，上面一对接电枢，下面一对接电机励磁绕组，并分别以红色、橙色导线区分。

开机：开机后，看转子转动方向是否正确，由转子向电机方向看，顺时针方向为正确，若反时针转，可将电枢（或励磁）的两根线对调。

注意：每次启动前都要把调压器左旋到零位，即保证电枢电流从零开始往上调，以避免启动电流过大烧断保险丝。面板左边有两个3A保险丝，左边一个为电枢电路保险，右边一个为电源保险。

升速：接通电源开关，电源指示灯亮，微动调压器，电流表即有指示，负载较小时，转子即会转动。升速时必须平滑地转动调压器旋钮，开始升得较慢，调压器转到某一位置后升速较快，这时必须注意要更平稳、缓慢地转动调压器，以保证瞬时电流不致过大。

降速时，同样要注意平缓，在高速状态停机，应通过平稳降速过程再切断电源，否则电机承受冲击较大。

实验室如无转速表，可参照转子的I=f（n）或u=f（n）曲线（见图10），由电流或电压值算得对应的转速。图10曲线是在三跨负载时测得的。

7、轴承模拟试验台

本实验台是由西安交通大学设计制造的，适用于：22210Ck＼w33、61910、22317CAlw33三种型号的滚动轴承模拟故障实验。可以测试不同转速(0～3000 实验台的结构

本试验台由：驱动电机、传动轴、支撑箱体、轴承座、顶尖、加载电机构成。结构紧凑、操作方便。

五、实验步骤与方法

1、检查仪器单元；

2、连接仪器，安装硬件、软件；

3、依次通电启动调试；

4、采集信号，记录存盘；

首先进入AdCras数据采集及处理系统，点击“作业”按纽，随即显示作业路径，将其存在D：ｘｘｘｘｘ中，选择“二通道”。

然后对参数进行设置，点击“参数设置”，采样频率设为256Hz；通道标记为Ch01、Ch02；块数选为2；触发参数设置为自由运行；，电压范围为+5000mV(程控放大1倍)，工程单位为Ch1：m／s／s、Ch2：m／s／s；校正因子Chl、Ch2均为1。

然后点击“数据采集”按纽，同时敲击测力锤进行采样，采样过程中Blocks显示为2，共分4页显示，采样结束后系统自动停止采样，同时要停止敲击测力锤。采样结束存盘后，关闭AdCras数据采集及处理系统，同时进入SsCras信号与系统分析系统，将在AdCras数据采集及处理系统中采集到的信号调出，并进行处理。

将处理结果记录、存盘。

5、回放、分析信号，记录图形(各种分析图)，标定特征数据；

六、实验现象、问题、结果与描述；

（一）、实验图分析及图的实例运用

图 1 波形图

波形图：波幅随时间变化的频率

波形图的实例运用：造纸机轴承监测诊断、转子系统振动监测、压榨辊振动时域波形图、鱼雷、军舰等。

图 2 频谱图

频谱图：幅值随时间变化的频率

频谱图的实例运用：压榨部纠偏辊振动频谱、侧轴 向振动频谱、压光热辊振动频谱、中心压榨辊振动 频谱、烘缸操作侧振动频谱、齿轮啮合频谱、齿轮 磨损频谱等。

图 3 自相关图 自相关函数：指用以描述信号自身的相似程度

自相关函数列表

自相关图的实例运用：造纸机轴承监测与诊断、压 榨部纠偏辊振动频谱、侧轴向振动频谱、压光热辊 振动频谱、中心压榨辊振动频谱、烘缸操作侧振动 频谱、齿轮啮合频谱、鱼雷、军舰。

图 4 互相关图

互相关函数：指用以描述两个信号之间的相似程度或相关性

互相关函数列表

互相关图的实例运用：鱼雷、军舰、造纸机轴承监 测与诊断、压榨部纠偏辊振动频谱、侧轴向振动频 谱、压光热辊振动频谱、中心压榨辊振动频谱、烘 缸操作侧振动频谱、齿轮啮合频谱等。

图 5 波谱图

（二）、实验现象、实验问题描述

1、实验现象：传感器接触桌面，敲击桌面采集信号时，电脑屏幕随之显示出波形图，敲击力度不同波形图不同。实际工程中的振动通常都是随机的，非确定性的信号，振动量的 瞬时值不能用确定的数学表达式描述，波形没有确定的形状。

2、实验问题：采集信号的时候电脑屏幕上有可能看不到图像。原因有可能是： ①传感器与桌面没有接触或接触不良时候，电脑屏幕不会显示波形图，必须保证传 感器与桌面完全接触，才能采集到信号。②传感器接触良好的情况下，波形图看不到或者不明显的时候，是因为纵坐标范围太大，应适当调节Y +和Y-使范围符合直到出现清晰的波形图。

6.课题组的实验收获与心得 篇六

港西小学 林艺红

一、专门的学法指导教学课。也就是开设一节或两节课，专门进行倾听方法的示范与指导。很多老师可能都明白倾听习惯培养的重要性，可是在具体的教学中却不知该如何进行示范、指导。

1、倾听准备：你的身体准备好了吗？

具体可通过教师示范，语言细化加以强化，如明确要求上课时坐姿要端正，在倾听时，身体可稍微前倾，表情要专注，要保持安静，眼睛要注视说话者，等等。我个人觉得，在课堂中当学生坐姿懒散，表情吊儿郎当，那么他们的倾听质量肯定不是很高。

2、倾听进行时，你的头脑、表情动了吗？这一点很重要，也就是当学生在倾听时要让学生有事可做。

头脑中要思考：他的发言和我的一样吗？

他讲得对吗？有什么要补充的？

你如果觉得他说得好，有什么值得你学习的？

表情动起来：同意、赞同时微笑、点头，不同意时可皱眉、摇头，也可马上举手加以订正、补充，切不可随意打断别人的发言。

3、特别强调倾听需做到“五到”，“五心”。

“五到”即“耳到、口到、手到、眼到、心到。”也就是要求多种感官的同时参与。

“五心”即“专心、耐心、细心、虚心、用心。”

专心：无论是听老师讲课，还是听同学发言，都要听清发言人说的每一句话，脑子里不想别的事。

耐心：不随便插嘴，要听完别人的话，才发表自己的意见。

细心：当别人的发言有错时，要学会评价同学的发言，做到不重复他人的意见。

虚心：当别人提出与自己不同的意见时，要虚心接受。

用心：在听取他人意见时不能盲从，要有选择地接受，做到“说”“听”“思”并重，相互促进。以上这些我们都可在专门的指导课中对学生进行集中指导。

二、每节课需不断强化，使之成为习惯的一些规定。

1、激励机制的建立。

对于低年级的小学生来说，他们的一些良好学习习惯的养成总离不了外在机制的束缚、导向与激发、促进，因此，我们可根据班级实际制定一些切实可行的激励机制，通过细化的规定、激励性的语言，榜样的力量促进学生较快、较乐意地形成某一习惯。

比如，我就喜欢在班级中开展一些简单、易操作的评星活动。具体的做法是：每生一本小本子，名曰“评星本”，累计获得50颗星，将获得奖励（印有学校印章的练习本），明确告知获得星星的方法，事无具细，样样囊括，重点强调“上课认真倾听”。课堂中当学生某方面表现较好，或教师有意识地希望孩子们往哪个方向努力时，均可以星星的奖励为契机，并明确告知为何要奖励某位同学星星，如此才可更好发挥榜样的力量。

2、课堂6件宝的准备。

我们去听课时经常遇到这样的一些现象，铃声已响，可仍有两三个学生才刚要急急忙忙走进教室，或是已进教室，却在往书包里匆忙找东西，或是课堂进行时，突然“砰”地一声，原来是文具盒掉到地上了，所有这些都将直接影响我们正常的教学秩序，也对我们倾听习惯的培养产生不利的影响。因此，每节课前都需要求学生把课堂6件宝准备好。何谓课堂6件宝，即数学书、练习本、笔、尺子、橡皮擦、自己。这个应做为一项严格的纪律要求，虽是小举措，但却会有大作用。

3、师生间形成一些口头约定。

如，教师说“眼睛、眼睛看哪里？”学生答“眼睛、眼睛看这里。” 教师说“1、2、3”，学生答“坐坐好，不讲话。” 教师问“耳朵准备好了吗？”学生答“耳朵准备好了。”

当学生发言小声时，教师可轻指耳朵，学生齐说“听不见，请再说一遍。”等等。

老师们可别小瞧了这一问一答，在我们看来有些幼稚可笑，但对小学生特别是低年级的孩子，他们是非常乐意参与进来的。

三、教学过程中的学习指导。也就是我们需要把一些方法的指导渗透于每节课的教学过程中，教学的过程就是学法指导的过程。这就需要我们要善于抓住每一个教学契机把每一个小细节扩大化，对学生的倾听习惯进行有针对性的、持之以恒的指导。

例如，在教学中，当发现一些学生充满热情地在倾听别人的发言时，我总是及时地把他捕捉，并把他扩大化，把他的一些表情、眼神通过语言描述、展示出来，让更多的学生有样可依。

我想，当我们把倾听习惯的培养做为我们的一个努力方向时，我们就会不断从一个个具体的教学过程中跳脱出来，用另一种眼光去发现那些比知识本身更重要的东西，然后把它们提取、放大、输送。

四、在教学内容、环节的设计上应尽可能地充满趣味性，让学生乐听。具体我们可通过一些学生所喜闻乐见的生动的故事，有趣的儿歌，游戏，竞赛，谜语等等展开教学。

7.信号与系统实验收获 篇七

《信号与系统》课程是通信和电子信息类专业一门重要的专业技术基础课程。美国麻省理工学院A.V.Oppenheim教授在其著名的《信号与系统》(第二版)教材序言中描述道:“信号与系统方面的课程不仅是工程教学中一门最基本的课程,而且依然能够成为工程类学生在大学教育阶段所修课程中最有得益而又引人入胜和最有用处的一门课”[1]。但由于该门课程理论性和实践性都很强,长期以来《信号与系统》课程教学一直处在“学生难学”、“教师难教”的境况中,这对广大的师生而言是一个很大的挑战。

目前,虚拟实验已广泛应用于电信类专业教学中,为教师和学生提供了很好的教研平台[2,3]。在信号与系统课程教学方面,一些研究人员已开发出了虚拟实验系统,并做了相应的研究[4,5,6,7,8]。然而,这些研究大多只是注重系统功能的实现,并未真正将虚拟实验的优势应用到教学中。究其原因,还是对虚拟实验的应用优势及其潜力认识不足,拘泥于传统教学方式。

为了提高师生对虚拟实验教学模式的认识,结合我们已开发的《信号与系统》虚拟实验系统[5],本文从实验教学、理论教学以及培养学生自主创新能力三个方面探讨虚拟实验在《信号与系统》课程教学中的应用。

1 虚拟实验在实验教学中的应用

1.1 虚拟实验在实验预习中的应用

在传统的实验模式下,学生只能从实验指导书以及课本获取实验原理、实验步骤等知识内容,这种枯燥的预习方式显然与改善实验预习条件、鼓励学生完成高质量的实验预习的最终目的相驳。将虚拟实验引入到实验预习环节,以问题的方式引导学生明确实验目的、意义,弄清实验原理、设计思路,从而让学生自主确定实验的方法及步骤。同时,虚拟实验系统还提供了虚拟实验仪器的使用和实物实验配套模块等功能。虚拟仪器模拟了实物仪器如示波器、函数信号发生器等的使用,达到实验仪器预习的目的。实物实验配套模块则模拟实物实验过程,与实物实验教学中的实验内容相吻合。学生在完成虚拟实验以及实验预习报告的过程中,不断地发现问题、解决问题,并进一步提出问题,激发学生的学习兴趣,提高学生的分析问题、解决问题的能力。教师则通过学生提交的实验预习报告和学生的提问来检查学生的预习效果,另一方面督促学生自主学习,让学生变被动的学习为启发式、主动性学习。

下面介绍一下图1所示的“50Hz非正弦周期信号的合成与分解”虚拟实验项目,该虚拟实验操作界面与我校采用的杭州天煌教仪的信号与系统(TKSS-A)实物实验项目相一致。在试验中,学生可以选择不同的信号进行分解与合成,并用虚拟示波器观测相应信号。完成虚拟实验后,提交实验预习报告,验证“周期信号的傅里叶级数分解”的理论。通过虚拟实验不仅能有效地提高学生实验预习的效果,而且也符合学生的认知规律和习性特点。

1.2虚拟实验在实物实验教学及课后总结中的应用

在实物实验教学过程中,教师结合虚拟实验系统,首先简要讲解实物实验的实验过程和注意事项。然后根据学生提交的实验预习报告中的问题和疑惑,为学生解答,在实验应用的层面上讲透原理。学生则根据老师的讲解修改实验预习报告中的实验方案,完成实物实验,并时刻注意跟虚拟实验对比分析,注重理论和实验的有机结合。

在课后总结中,学生依据实物实验得到的数据,与虚拟实验得到的数据进行对比分析,并总结出实验误差产生的可能原因。同时构建或调整虚拟实验解答实物实验中的困惑和思考题。如构建虚拟实验回答如图1所示项目思考题:“对什么样的周期函数没有直流分量和余弦项”、“分析理论合成的波形与实验观测到的合成波形之间误差产生的原因”。通过这些教学行为将进一步巩固所学的基本理论,拓宽知识的应用范围,实现理论和实验的有机统一。

2 虚拟实验在理论教学中的应用

在传统的信号与系统理论教学中,教师主要依靠板书和多媒体课件进行教学。多媒体教学很大程度上通过图文并茂的展示,帮助学生对教学内容进行理解,但这种帮助作用也存在一定的局限性。对于一些理论性很强、概念抽象的内容,多媒体教学也显得力不从心,而将虚拟实验引入到理论教学中,有可能解决这一难题。通过虚拟实验的现场操作以及实验原理的讲解,让学生多角度深刻理解其难点内容,有效地降低知识难度,调动学生的学习积极性。例如,在突破拉普拉斯这个难点内容时,我们设计了绘制如图2所示的拉普拉斯曲面图的虚拟实验。该虚拟实验可以灵活地改变参数,绘制出不同信号的拉普拉斯变换曲面图,引导学生从不同角度理解拉普拉斯变换的意义和应用价值。通过形象的三维曲面图,可以帮助学生理解不同信号的拉普拉斯变换在复平面内的分布、理解拉普拉斯变换与傅里叶变换的关系以及拉普拉普拉斯变换零极点的分布。

《信号与系统》的理论教学还应注重应用背景和应用实例的讲解,因为将理论应用于实践是教学的最终目标。要实现这一目标,无疑虚拟实验也有很多用武之地。通过应用性较强的虚拟实验的开发以及引入课堂,一方面有助于让学生突破难点内容;另一方面也更能激发学生兴趣,掌握基础理论,为以后的应用打下扎实的基础。例如,在讲解“信号的采样与恢复”内容中,我们设计了如图3所示的虚拟实验项目。教师可以通过设置参数,得到满足抽样定理和不满足抽样定理的不同实验结果,分析对比两种情况下的恢复信号,加深学生对抽样定理的理解,从而有助于进一步探讨该定理的应用。

3 虚拟实验培养学生自主创新能力

虚拟实验系统不仅可应用于实验教学和理论教学,而且在培养学生自主创新能力方面也有着传统教学难以比拟的优势。学生通过虚拟实验系统中自主创新模块的应用实例可以拓展理论知识和应用范围,学生举一反三,进行实验设计,验证理论的正确性,培养独立思考问题和解决问题的能力。其次,在理论知识基础牢固的基础上,学生可通过自主创新模块,自主设计一些综合性实验,加强理论的巩固和应用,激发学习兴趣,培养创新思维能力。同时,也可提高学生的工程应用能力,学生们可以利用Matlab/Simulink模块设计一些工程应用型的实验项目。

下面我们以如图4所示的虚拟实验系统提供的“调幅信号频谱分析”自主创新模块项目为例,简单说明一下自主创新模块的情况。借助于该项目,学生可以理解信号调幅过程的分析,也可自主设计一些实验,拓展知识及其应用范围,如理解信号调频过程的分析、信号解调过程分析以及基于Matlab/Simulink模拟信号调制/解调的仿真系统等。学生通过这样自主学习和项目设计,综合能力将得到全面的培养和提高。

4 结束语

8.浅析《信号与系统》双语教学 篇八

中图分类号：G642 1引言

《信号与系统》课程是高等学校信息类本科专业的学科基础课程，是通信、电子、自动化等专业的学生进一步学习后续专业课程并进行专业研究的重要基础。为了适应当今科研生产日益国际化的趋势，满足社会对于国际化人才的要求，作为综合性高等学校培养的信息类人才，应该具有较强的国际交流能力和应用实践能力。因此，在高等学校的信息类专业教育中，采用双语教学的形式成为了趋势。由于《信号与系统》课程在电子信息领域研究中的重要地位，将该课程的双语教学和应用实践相结合显得尤为重要。 2双语教学结合《信号与系统》课程建设

我校的《信号与系统》课程，2008年建设为校级优秀课，2011年评为吉林省省级优秀课。

为进一步提升课程教学效果，发挥学科基础课程的骨干作用，我校已经将“双语课程建设”、“网络课程建设”纳入了建设规划的日程。建设好“双语教学”，主要从以下几个方面进行着手：

（1）合理选择教材，完善教学大纲。

合适的教材对于教学的实施具有重大作用。Alan V.Oppenheim教授等人编著的《Signals and Systems》（Second Edition）美国麻省理工学院经典教材之一。本书作者使用了大量在滤波、采样、通信和反馈系统中的实例，并行讨论了连续系统、离散系统、时域系统和频域系统的分析方法，使读者能透彻地理解各种信号系统的分析方法并比较其异同。不失为信号与系统分析领域的佳作。更为重要的是，该教材语言清新易懂，非常适合双语教学的实施。

综合考虑我校学生特点、培养目标定位、《信号与系统》学时安排、相关专业后续课程，制定双语教学大纲。讲授内容以连续时间信号与系统的分析为主，适当引入离散时间信号的分析。根据各专业学生今后研究领域的差别，各有侧重地介绍信号与系统分析在通信系统、电路设计、系统控制与稳定性以及图像信号处理中的应用。 （2）“以人为本”、“因材施教”与实践相结合的双语授课。

采用英文教材、英文ppt授课，考虑根据学生英语水平进行分班教学，循序渐进实施英文授课。遵循双语教学工作的渐进过程，在保证课程教学效果的基础上逐步尝试向英文授课过渡，为双语教学的不断深入打好基础并积累经验。

在《信号与系统》双语教学过程中结合相关实践应用问题，有利于学生更加深入地理解问题实质、掌握解决问题的方法。例如，在介绍卷积运算时，我们使用图像平滑、锐化处理为例，直观分析卷积运算特性和运算效果，并为后续从频率域进行解释做好铺垫。在对傅里叶分析进行总体概述时，我们结合音乐频率特性的实践分析，向学生展示频谱分析的重要作用。由于采用了学生非常熟悉和喜爱的实例，增加了教学的生动性和针对性，提高了学生的兴趣。因此，与实践紧密结合是双语教学成功的保障。实践表明，该措施能够明显提高双语教学的效果，并具有一定推广价值。

（3）灵活多样的课后练习。

为帮助学生更好掌握和巩固所学知识，鼓励学生学以致用，作业布置形式灵活多样。除书面作业，鼓励学生使用英文作答，解决学习到的理论问题外，还安排阅读作业，充分利用教材，在上课之前进行适当阅读预习对于提高教学质量有重要作用。还布置基于matlab的实践作业，这是教学联系实践的重要一环。对学生积累感性认识和实践经验，并更加深入理解课程知识点的实质很有帮助。 （4）完善考核体系。

改变以往对于期末考试成绩过分注重，我们在大纲修订过程中，对于学生最终成绩的评定分成以下几个方面：一是平时20%，包括课堂随机抽查、书面作业的成绩和matlab实验的成绩，鼓励学生使用英文作答，点滴积累汇聚成河；二是阶段小考成绩20%，根据教学内容特点将整个学期分四个阶段，每个阶段都要进行小测验并以此检测学生阶段性学习成果及时发现问题；第三方面是期末考试60%，考查学生对课程整体掌握情况。

考核结构分配强调平时的学习和实践动手能力，培养学生良好的学习习惯，而且对于培养学生学习的兴趣和创造性很有帮助。

3信号与系统课程双语教学实施亟待解决的问题

首先教学的目标要明确。双语教学只是一种手段，其目的在于使学生掌握该课程知识内容的同时，积累、锻炼使用外文专业词汇，提高进行学术交流的能力。掌握知识和锻炼外文交流能力应该是相辅相成的，课程知识点的掌握是根本。在科研和教学过程中我们发现，有些学生能够机械地计算某些课程内的问题，但在科研、实践应用中遇到类似的问题就不知道如何着手，究其原因是只学了表面知识，但对《信号与系统》解决问题的思想未能掌握，而解决问题的思想才更为重要。

其次是理论教学与学生实践之间的结合。《信号与系统》课程体系严谨，理论性强，且应用非常广泛。不论是在音频信号处理、数字图像处理，还是在通信信号处理领域，都可以找到具体的应用实例。在教学中结合具体的实践内容有助于提高学生的学习兴趣，也有助于加深学生对课程内容的理解。但是，加强与实践内容的同时，不能放松理论讲授的要求。因为实践的成功实施需要理论知识作为基础，缺少扎实的理论基础，任何实践都会变为无本之木。

第三方面问题是关于授课的方法和内容。在双语教学实践中，我们发现英文授课在锻炼学生的外语能力上很有帮助。但英文授课也具有一定的局限性。该局限主要来自教师和学生受母语影响，对于用英文表达知识和问题的方法比较单一。尽管有些教师英文水平很好，但与使用汉语授课相比，教师对于知识点的讲解难以做到像汉语讲授一样从多方面解释，从学生角度来看更是如此。因此，教师和学生外语能力的进一步提升至关重要。

综上所述，《信号与系统》双语教学在明确教学目标、与实践教学相结合以及权衡外文授课与知识讲解方面是提升《信号与系统》双语教学效果的关键所在。 参考文献： [1] 翟懿奎，甘俊英，应自炉.“信号与系统”双语教学初探与研究就[J].计算机教育，2010 [2]陈红艳，马上.关于电子信息类专业课双语教学的思考[J].西南科技大学高教研究，2009