第1章 绪论 1
1.1 现代信号处理的内容和意义 1
1.2 信号的分类 2
1.2.1 确定性信号 3
1.2.2 随机信号 3
1.3 非平稳信号处理和信号的正交分解 5
1.3.1 非平稳信号处理 5
1.3.2 信号的正交分解 8
1.4 信号处理的内积与基函数 10
1.5 现代信号处理的应用现状与进展 14
参考文献 18
第2章 信号的时域分析 21
2.1 信号的预处理 21
2.1.1 信号的滤波处理 22
2.2 信号的采样 27
2.2.1 采样与混频 28
2.2.2 量化与误差 28
2.2.3 窗函数与泄漏 30
2.2.4 采样长度与分辩率 32
2.3 时域统计分析 32
2.3.1 时域指标参数 32
2.3.2 参数指标的应用 34
2.4 相关分析及应用 37
2.4.1 相关的概念 37
2.4.2 自相关函数及其应用 38
2.4.3 互相关函数及其应用 40
参考文献 44
第3章 信号的频域分析 45
3.1 信号的频谱和FFT算法及应用 45
3.1.1 傅里叶级数与离散频谱 45
3.1.2 傅里叶变换与连续频谱 47
3.1.3 离散傅里叶变换（DFT） 49
3.1.4 快速傅里叶变换 50
3.1.5 FFT的校正算法 52
3.1.6 确定性信号的傅里叶谱分析 54
3.1.7 功率谱密度函数 55
3.1.8 频谱分析的工程应用 56
3.2 相干分析及应用 58
3.2.1 相干函数的概念 58
3.2.2 相干函数的工程应用 58
3.3 频谱细化分析（ZOOM-FFT） 60
3.3.1 频谱细化的概念 60
3.3.2 复调制细化分析的原理 60
3.3.3 复调制细化分析的应用 62
3.4 倒频谱（Cepstrum）分析及应用 63
3.4.1 倒频谱的数学描述 63
3.4.2 倒频谱与解卷积 63
3.4.3 倒频谱的应用 64
3.5 信号调制与解调分析 65
3.5.1 实信号的复数表示 65
3.5.2 Hilbert变换 66
3.5.3 Hilbert解调原理 67
3.5.4 信号解调分析的应用 67
3.6 时间序列建模与自回归谱分析 69
3.6.1 谱估计原理及常见的参数模型 69
3.6.2 AR模型的建立 70
3.6.3 AR模型阶次的确定 71
3.6.4 AR谱估计及应用 72
3.7 全息谱理论和方法 74
3.7.1 全息谱理论和技术 75
3.7.2 全息谱方法的应用 79
参考文献 81
第4章 循环平稳信号分析 83
4.1 循环平稳信号的定义 84
4.2 信号的循环统计量 84
4.2.1 循环统计量 84
4.2.2 一阶循环统计量——循环均值 85
4.2.3 二阶循环统计量——循环自相关函数 86
4.2.4 功率谱密度函数 90
4.3 基于二阶循环统计量的仿真信号解调分析 93
4.3.1 调频信号的解调分析 93
4.3.2 多载波调频信号的解调 95
4.3.3 多调制源调幅信号的解调 98
4.3.4 多载波调幅信号的解调 100
4.3.5 循环相关解调法识别信号有用信息和混频信息的规律 103
4.4 循环平稳信号处理的工程应用 103
4.4.1 齿轮箱摩擦故障分析与诊断 103
4.4.2 滚动轴承损伤故障分析与诊断 107
参考文献 111
第5章 非平稳信号处理方法 112
5.1 短时傅里叶变换 112
5.2 小波变换 115
5.2.1 多分辨分析及其工程意义 118
5.2.2 正交小波基的构造与信息独立化的提取 121
5.3 小波包信号分解与频带能量监测 128
5.4 工程应用 133
5.4.1 轧钢机振动分析 133
5.4.2 大型矿山电铲提升系统振动分析 134
5.4.3 压缩机齿轮箱轴瓦监测诊断 138
5.4.4 汽轮发电机组轴瓦松动故障诊断 138
5.4.5 高压透平蒸汽激振分析 143
参考文献 148
第6章 连续小波变换及其工程应用 153
6.1 谐波小波变换及其工程应用 153
6.1.1 谐波小波的定义及正交性 153
6.1.2 Newland快速算法 156
6.1.3 谐波小波时频图 157
6.1.4 谐波小波滤波 158
6.1.5 谐波小波应用举例 161
6.1.6 小波分形技术原理 162
6.1.7 离散信号盒维数的计算 163
6.1.8 谐波小波轴心轨迹阵列的实现及其不规则度描述 163
6.2 Laplace小波特征波形相关滤波 168
6.2.1 Laplace小波及其特性 169
6.2.2 Laplace小波基函数相关滤波 170
6.2.3 应用实例 174
6.3 ermitian连续小波变换与信号奇异性识别 180
6.3.1 机械故障诊断中的奇异性 180
6.3.2 小波变换对信号奇异性检测的基本原理 182
6.3.3 Hermitian小波的定义及特性研究 186
6.3.4 Hermitian连续小波变换及分解结果的表达方式 187
6.3.5 微弱准脉冲信号奇异性识别 189
6.3.6 齿轮箱止推夹板端面摩擦故障分析实例 191
参考文献 192
第7章 基于第二代小波变换的信号处理 195
7.1 第二代小波变换原理 195
7.2 预测器和更新器 198
7.2.1 预测器系数计算方法 199
7.2.2 更新器系数计算方法 200
7.2.3 预测器和更新器系数特性 200
7.2.4 第二代小波尺度函数和小波函数特性 201
7.3 第二代小波包分析 203
7.3.1 第二代小波包分解和重构算法 203
7.3.2 滚动轴承损伤定量识别方法 204
7.3.3 工程应用 205
7.4 冗余第二代小波变换 207
7.4.1 冗余预测器和更新器的设计 207
7.4.2 冗余第二代小波分解与重构过程构造 209
7.4.3 降噪阈值选取 210
7.4.4 工程应用 212
参考文献 217
第8章 基于EMD的时频分析方法及其应用 219
8.1 EMD的基本理论和算法 219
8.1.1 基本概念 219
8.1.2 EMD的基本原理 222
8.1.3 EMD方法的完备性和正交性 224
8.1.4 基于EMD的Hilbert变换（HHT）的基本原理和算法 226
8.2 EMD实用化技术研究 228
8.2.1 局部均值的求解 228
8.2.2 端点效应处理方法 230
8.3 基于EMD的Laplace小波结构模态参数识别方法研究 232
8.3.1 基于EMD的Laplace小波模态参数识别方法 232
8.3.2 应用实例 236
8.4 EMD方法在机械设备故障诊断中的应用 239
8.4.1 机车轮对轴承损伤定量识别方法 239
8.4.2 烟气轮机摩擦故障诊断 242
参考文献 245