中南大学数字信号处理课程设计报告

数字信号处理课设

报告

所在学院：信息科学与工程学院

专业班级：通信1302班

学生姓名：陈鑫

学生学号： 08

指导教师：李宏

目录

课程设计目的及要求 (3)

选题及设计思想 (3)

调试结果及分析 (12)

课程设计总结 (24)

参考文献 (25)

源程序 (25)

一、课程设计目的及要求

1.1课程设计目的

1．全面学习课程所学理论知识，巩固所学知识重点和难点，将理论和实践很好地结合起来；

2．提高综合运用所学知识独立分析和解决问题的能力；

3．熟练使用一种高级语言进行编程实现。

1.2课程设计要求

1、使用MATLAB（或其它开发工具）编程实现上述内容，写出课程设计报告。

滤波器设计题目应尽量避免使用现成的工具箱函数。为便于分析与观察，设计中所有频谱显示中模拟频率应以实际频率显示，数字频率应对 归一化。

2、课程设计报告的内容包括：

（1）课程设计题目和题目设计要求；

（2）设计思想和系统功能分析；

（3）设计中关键部分的理论分析与计算，参数设置，关键模块的设计思路；（4）测试数据、测试输出结果，及必要的理论分析和比较

（5）总结，包括设计过程中遇到的问题和解决方法，设计心得与体会等；（6）参考文献；

（7）程序源代码清单。

3、演示系统使用GUI界面或混合编程实现集成打包发布。

二、选题及设计思想

2.1 课程设计选做题目

2.1.1 验证时域采样定理与频域采样定理

给定模拟信号：

式中，。

对进行采样，可得采样序列

1）选择采样频率，观测时间，观测所得序列及其幅频特性；

2）改变采样频率，观测此时的变化；

3）令采样频率，观测此时的变化；

要求分析说明原理，绘出相应的序列及其它们对应的幅频特性曲线，指出的变化，说明为什么？

本题的目的在于验证时域采样理论。为了说明时域采样与频域采样的对偶性，我有选做了第二组的第一小题。题目如下：

1）产生一个三角波序列，长度为M=40；

2）计算点的，并画出和的波形

3）对在上进行32点抽样，得到

4）求的32点IDFT，即

5）绘出的波形图，观察和的关系，并加以说明。

2.1.2 DFT的应用

一个连续信号含两个频率分量，经采样得

当

时，

分别为1/16和1/64时，观察其频谱；当

时，

不

变，其结果有何不同，为什么？绘出相应的时域与频域特性曲线，分析说明如何选择DFT 参数才能在频谱分析中分辨出两个不同的频率分量。

2.1.3 线性相位带通滤波器的设计

1）

，。用Hanning 窗设计一线性相位带通

滤波器，观察它的实际3dB 和20dB 带宽。，重复这一设计，观察幅频和

相位特性的变化，注意长度N 变化的影响；

2）分别改用矩形窗和Blackman 窗，设计：1）中的带通滤波器，观察并记录窗函数对滤波器幅频特性的影响，比较三种窗的特点；(要求：应尽量避免使用现成的工具箱函数)

2.1.4 图像信号处理

1）读入一幅彩色图像

2）将彩色图像进行三原色分解，分解出R 、G 、B 分量，并用图像显示出来 3）将彩色图像灰度化，转换为灰度图像并显示

4）对灰度图像用几种典型的边缘检测算子进行边缘检测，显示检测出的边缘。

2.1.5 音频信号处理

1） 读入给定的CEG 和弦音音频信号（CEG .wav ），对其进行离散傅立叶变换，分析信号频谱。给出信号的时域及频域波形。

2） 分析CEG 和弦音信号的频谱特点，对该信号频谱能量相对较为集中的频带（分低、中、高频）进行滤波（分别使用低通，带通及高通），分离出三个能量最集中的频带，画出滤波后信号的时域和频域波形，并对滤波后的信号与原信号的音频进行声音回放比较。

3） 任意选择几个滤出的频带进行信号重建（合成），与原信号的音频进行声音回放比较。

2.1.6 倒频系统实现

倒频是目前对讲机采用的一种语音保密技术。它是将信号的高频和低频进行交换，即将信号的高频部分搬到低频段，而将低频部分搬到高频段。倒频后的信号和原始信号具有相同的频带范围。由于原始语音信号的频率成分被置乱从而降低了可懂度，起到语音保密作用。在接受端采用同样的倒频器再将信号恢复。

倒频系统的工作原理如图所示，设输入信号的最高角频率为m ω。图中HP 是理

想高通滤波器，其截止角频率为b ω，LP 为理想低通滤波器，其截止角频率为m ω，

图1 倒频系统原理框图

根据倒频系统的原理框图，要求：

1）读入或录制一段语音信号

2）利用FFT分析语音信号频谱分布特性。

3）选择角频率bω和mω，设计相应的低通、高通滤波器，画出滤波器的幅频特性图

4）利用倒频系统对语音信号进行加密和解密，画出语音信号在加密前和加密后的时域和频域波形图，并通过语音回放验证加密和解密的效果。

2.2 各题的设计思想

2.2.1 第一题：验证时域采样定理与频域采样定理

时域采样理论和频域采样理论是数字信号处理中的重要理论。

验证时域采样定理

时域采样定理的主要内容为：

（1）对模拟信号以T进行时域等间隔理想采样，形成的采样信号的频率会以角频率为周期进行周期延拓。公式为：

（2）采样频率必须大于等于模拟信号最高频率的两倍或两倍以上，才能使采样信号的频谱不会产生频谱混叠。

题目中给定了模拟信号，模拟信号的频谱特性曲线如下图所示。

图2 模拟信号幅频特性曲线图

从模拟信号的幅频特性曲线中可以看出，模拟信号的最高频率为500Hz.

为了使用DFT得到信号的频谱特性，首先要用下面的公式产生时域离散信号，对于三种不同的采样频率，采样序列按顺序用表示。

因为采样频率不同，得到的的长度不同，长度（点数）用公式

得到。其中，为观测时间，题中所给的，为采样频率，分别为1000Hz、500Hz和300Hz。

然后对得到的进行DFT变换，得到响应的频域响应

。

然后调用MATLAB函数plot绘制的图像，并比较三者的区别即可验证时域采样定理。

验证频域采样定理

频域采样定理的主要内容为：

（1）对信号的频谱函数在上等间隔采样N点，得到

则N点IDFT得到的序列就是原序列以N为周期进行周期延拓后的主值区间序列，公式为：

（2）由上式可知，频域采样点数N必须大于等于时域离散信号的长度M才

能使时域不产生混叠，这是N点IDFT得到的序列就是原序列，即。如果N>M，则比原序列尾部多出N-M个零点；如果N

本次课程设计中所采用的验证序列是三角波序列，三角波序列的长度M =40，我们首先对三角波序列进行64点DFT，得到

然后在此基础上对其进行隔点采样，得到三角波序列的32点DFT序列

，

对进行IDFT得到，对进行IDFT得到，原三角波序列为。绘图比较、与即可验证频域采样定理。

2.2.2 第二题：DFT中频率分量的识别

本题着重研究用DFT对信号进行谱分析之时出现的频谱泄露问题。由DFT 的物理意义可知，序列的N点DFT是的Z变换在单位圆上的N点等间隔采样，同时也是的傅里叶变换在区间上的N点等间隔采样。如果从归一化数字频率的角度来看，N点DFT的频谱的频率分辨率为1/N。

题目中给出了给出了N =16和N=128两种情况。针对N =16，又有

和两种情况。题目所给信号只有两个频率分量，代表了信号中两频率分量的间隔，即信号的频率分辨率。只有N点DFT的频谱分辨率大于信号的频率分辨率的时候，DFT频谱才是正确的，否则的话，就会出现频谱泄露。

因此，我们可以分别绘制N=16和N=64时，和两种情况下的信号的时域波形以及频谱图进行对比。这样，我们就可以确定哪些情况下频谱出现了泄露，哪些情况下频谱没有泄露，进而说明如何选择DFT参数N才能在频谱中分辨出两个不同的频率分量。

2.2.3 第三题：线性相位带通滤波器的设计

本题目的在于用窗函数法考察线性相位带通滤波器的设计。用窗函数设计FIR滤波器的步骤如下：

（1）根据阻带衰减以及过渡带的的指标要求，选择窗函数的类型，并估计窗口长度N；

（2）构造希望逼近的频率响应函数；

（3）计算带求滤波器的单位脉冲响应；

（4）加窗得到设计结果：。

我们在实际设计滤波器时一般采用MATLAB工具箱函数。我在课程设计中调用了工具箱函数fir1实现窗函数设计线性相位数字滤波器的过程。

fir1的调用格式及功能：

，返回6dB截止频率为wc的M阶FIR低通(wc为标量)滤波器系数向量hn。其中wc为对归一化的数字频率，当wc=[wcl,wcu]时，得到的是带通滤波器，其中-6dB通带为。window为窗函数向量，指定窗函数的类型。

设计完滤波器之后，我们需要画出所设计的滤波器的幅频特性和相频特性。我采用了MATLAB函数freqz(B,A,N)来绘制数字滤波器的幅频特性和相频特性，其中的B为数字滤波器系统函数的分子多项式的系数向量，A为数字滤波器系统函数的分母多项式的系数向量，N为DFT的点数。

2.2.4 第四题：图像信号处理

本题首先要求读入一幅彩色图像。不同类型的图像有自己固定的格式。要在MATLAB中使用其他软件生产的图像，需要用imread函数读取该图像。imread 函数的调用格式如下：

x = imread(filename)：其中filename是图像的文件名。矩阵x是由图像文件中读出并转化成MATLAB可识别的图像格式的数据。在MATLAB中，图像通常是由数据矩阵和色彩矩阵组成的。如果该图像是灰度图像，那么x是二维矩阵；如果图像是真彩色的，那么x是三维矩阵。

读入图像之后，需要将图像显示出来，这时候可以考虑调用imshow函数。函数调用格式如下：

imshow(x)：其中x是imread函数的返回值。

本题的第二个要求是对读入的彩色图像进行RGB三原色分解，并用图像显示出来。由于读入的图像是真彩色图像，调用imread函数后得到的返回值x是M*N*3矩阵，即三维矩阵。三维矩阵x的最后一维代表RGB分量的具体值。若要显示R分量，则可令G和B分量为0，然后再调用imshow函数显示即可。

本题的第三个要求是对读入的图像进行灰度处理并显示灰度图像。查阅资料可知，MATLAB函数rgb2gray可以将彩色图像转化为灰度图像。该函数的调用格式如下：

y = rgb2gray(x)：矩阵x为图像用imread函数读入后得到的返回值，矩阵y 为灰度图像的数据矩阵。

本题的第四个要求为采用几种典型的边缘检测算子对灰度图像进行边缘检测。图像边缘包含了图像最重要的信息，图像边缘检测是计算机视觉和数字图像处理等领域研究的重要内容之一。边缘是指图像周围像素灰度有阶跃变化或屋顶变化的那些像素的集合，它存在于目标与背景、区域与区域、基元与基元之间，是图像最基本的特征，以及图像分析与识别的重要环节。边缘检测的实质是采用某种算法来提取出图像中对象与背景的交界线。我们将图像的边缘定义为图像中灰度发生急剧变化的区域边界，图像灰度的变化情况可以用图像灰度分布的梯度来反映，因此可以用局部图像微分来获得边缘检测算子。MATLAB中提供了函数edge可以对灰度图像进行边缘检测。edge函数的调用格式如下：y1 = edge(y,suanzi)：y为灰度图像的数据矩阵，suanzi是边缘检测算子。几种典型的边缘检测算子包括：sobel算子、prewitt算子、roberts算子、log算子和canny算子，返回值y1为边缘检测后图像的数据矩阵。

2.2.5第五题：音频信号处理

本题首先要求读入CEG和弦音频信号，然后绘制音频信号的时域波形和频域波形。读入音频信号可以采用wavread函数。wavread函数的调用格式如下：[y,fs] = wavread(filename)：y就是音频信号，fs是采样频率。

绘制出时域波形和频域波形后，观察音频信号的频谱图，我们从中分离出三个能量较为集中的频带。然后设置相应的数字滤波器参数，设计数字滤波器。为了提高滤波器的选择性，我选择了设计椭圆滤波器。MATLAB信号处理工具箱提供了椭圆滤波器的设计函数。本次课程设计中，我用到了ellipord函数和ellip 函数，两函数的调用格式如下：

[N,wpo] = ellipord(wp,ws,Rp,Rs)：用于计算满足指标的椭圆数字滤波器的最低阶数N和通带边界频率wpo。调用参数wp和ws分别为数字滤波器的通带边界频率和阻带边界频率的归一化值。Rp和Rs分别为通带最大衰减和阻带最小衰减。

[B,A] = ellip(N,Rp,Rs,wpo,’ftype’)：当wpo表示滤波器通带边界频率的标量，而且缺省参数ftype时，该格式返回N阶低通椭圆数字滤波器系统函数的分子和分母多项式系数向量B和A，滤波器通带波纹为RpdB；当ftype=high时，返回N阶高通椭圆数字滤波器系统函数系数向量B和A。当wpo是表示带通滤波器通带边界频率的二元向量，而且缺省参数ftype时，该格式返回2N阶带通椭圆数字滤波器系统函数的分子和分母多项式系数向量B和A，滤波器通带波纹为RpdB。当ftype=stop时，返回2N阶阻带椭圆数字滤波器系统函数系数向量B和

A。

得到滤波器系统函数的分子和分母多项式的系数向量B和A后，我们利用filter函数对时域信号进行滤波处理。filter函数的调用格式如下：y = filter(B,A,x)：B和A分别为滤波器系统函数的分子和分母多项式的系数向量B和A，x为将要进行滤波处理的时域信号，y为滤波后得到的时域信号。

然后对得到的时域信号进行合并处理，即可重建信号。我们可以绘制重建信号的时域波形和频域波形，与原信号的时域波形和频域波形进行对比。同时，我们也可以利用sound函数播放原信号和重建信号，直观比较二者，以验证滤波处理的功效。

2.2.6第六题：倒频系统实现

本题首先要求读入或录制一段语音信号，调用MATLAB函数wavread即可完成。为了分析信号的频谱分布特性，只需用fft函数得到时域信号的频谱，然后再绘图即可。然后，我们需要仔细观察得到的频谱图，从而确定系统框图中所给定的参数。利用这两个参数，我们仿照第五题中设计滤波器的方法设计相应的数字低通和数字高通滤波器。设计出滤波器之后，按照系统框图逐步对读入的时域信号进行处理即可实现倒频系统。

实现了倒频系统之后，我们首先对时域信号进行加密。但是要注意，经过倒频系统之后，时域信号的幅度减小为原来的1/4，我们需要乘上增益4。为了对加密后的信号进行解密，我们可以再利用设计的倒频系统进行处理，自然就解密了。

2.3GUI界面设计

2.3.1 采用GUI界面的原因

本次课程设计中的图形太多，在验收的时候需要创建多个图形窗口，非常不利于验收及查看，影响人机交互。基于以上原因，我们最终决定采用图形用户界面GUI界面进行展示。

2.3.2界面系统功能分析

本次课程设计最终使用的GUI界面如图3所示。

图3 GUI界面

下面，我们对GUI界面的系统功能做一个简要的分析介绍。本系统主要由各个菜单组成。菜单栏上的6个菜单项分别代表本次课程设计所做的6道题目。

菜单项Problem1下有两个一级子菜单Time、Frequency。Time代表验证时域采样定理，Frequency代表验证频域采样定理；

菜单项Problem2下有两个一级子菜单N=16，N=128。N=16子菜单代表序列长度N=16时的处理结果；

菜单项Problem3下有两个一级子菜单N=15、N=45。N=15子菜单下有三个二级子菜单Boxcar、Hanning和Blackman，分别代表序列长度N=15时，我们采用不同窗函数所设计的FIR滤波器。N=45下的子菜单与N=15相同，功能类似；

菜单项Problem4下有四个一级子菜单：ReadImage、RGB、Grey和EdgeCheck，分别对应四个小题的处理结果；

菜单项Problem5下有7个一级子菜单：CEG、Rebuilt、Random、Filter、Low、Band和High。CEG、Rebuilt和Random都含有两个二级子菜单：Wave、Sound。分别代表CEG和弦音频信号（重建后的信号或随意重建的信号）的时域波形和频谱图显示与播放CEG和弦音频信号（重建后的信号或随意重建的信号）。Filter 子菜单显示三个所用到的数字滤波器的损耗函数曲线。Low、Band、High子菜单分别显示低通（带通、高通）滤波处理后的CEG和弦音频信号的时域波形和频谱图；

菜单项Problem6下有5个一级子菜单：Music、Encryption、Decryption、Low、Filter。Music、Encryption和Decryption下都有Wave和Sound子菜单项，功能与前述相似。Low菜单项显示经过低通滤波预处理后的音乐信号的时域波形和频谱图。Filter菜单项则显示倒频系统所用到的高通滤波器和低通滤波器的损耗函数曲线。

三、调试结果及分析

3.1 GUI界面的结果及调试

本次课程设计的演示界面采用GUI界面，界面的调试结果如图3所示。用户可以根据需要选择题目，每个题目中又有不同的选项。只要点击对应的菜单项，相关的处理结果就会显示出来。

3.2 各题调试结果及分析

3.2.1 第一题

第一题的时域采样的调试结果如下图所示。

图4 时域采样定理验证

分析：从上图可以看出，当采样频率为1000Hz时，信号的频谱恰好没有出现混叠。当采用频率为500Hz和300Hz时，信号的频谱出现了严重的频谱混叠，验证了时域采样定理。

第一题的频域采样的调试结果如下图所示。

图6 频域采样定理验证

分析：上图验证了频域采样理论和频域采样定理。对信号的频谱函数

进行在[0,2]上等间隔采样N=40时，N点IDFT得到的序列正是原序列以40为周期延拓后的主值区序列。

当N

当N M时，如上图中N=40或64时，时域信号没有发生混叠失真。

3.2.2 第二题

第二题的调试结果如下图所示。

图7 问题二结果一

图8 问题二结果二

分析：N=16，频谱分辨率为1/16，时，从频谱中可以分辨出两个频率分量，时，无法从频谱中分辨出两个频率分量。N=128时，频谱分辨率为1/128，和时，都能从频谱中分辨出两个频率分量。3.2.3 第三题

第三题的调试结果如下图所示。

图9

图10

图11

图12

图13

图14

分析：当窗口长度N相同时，从矩形窗到汉宁窗再到布莱克曼窗，旁瓣和主瓣的幅度相对值逐渐减小，主瓣中包含了更多的能量，旁瓣的减小可以使阻带、通带波动减小，从而增大阻带衰减。

当窗函数类型相同时，随着N的增大，主瓣幅度加高，同时旁瓣也加高，保持主瓣和旁瓣的幅度相对值不变，同时，滤波器谱函数的主瓣和旁瓣宽度变窄，波动的频率加快。

3.2.4 第四题

第四题的调试结果如下图所示。

图15

图16

图17

图18

分析：上面四幅图即是图像处理的结果。

3.2.5 第五题

第五题的调试结果如下图所示。

图19

图20

图21

图22

图23

图24

图25

3.2.6 第六题

第六题的调试结果如下图所示。

图26

图27

图28

图29

图30

分析：对比原信号、加密信号和解密信号的时域波形和频域波形可知，本次的倒频系统得以实现。

四、课程设计总结

4.1 课程设计所遇到的问题及解决方案

拿到设计题时，完全不知道从何处入手，也许是经历了太长时间对知识有所淡忘的缘故。幸亏我回想起了曾经做过的数字信号处理实验。结合着曾经做过的实验复习课本上的知识，才基本上对本次课程设计的内容有所了解。在课程设计中，我遇到的最大问题就是对很多函数不太熟悉，这就需要在课程设计的过程中不断翻书，不断查阅资料，在不断使用的过程中逐步加深对函数的理解和应用。

4.2 课程设计心得体会

通过这一次的《数字信号处理》的课程设计，我加深了对数字信号处理这门学科的理解，掌握了应用结构化程序设计的基本思想和方法，更重要的是培养了我的自学能力。

在编程过程中，我其实也遇到了一些问题。不过总归是得到了解决。很多时候，我都是上网查找相关资料解决问题。

最后，在此次的编程过程中，我收获的不仅仅是对上学期已有知识的巩固，我还学会了遇到难题时不能放弃，要有迎难而上的勇气，有时候一个人完成不了理解不了的事情，要学会通过多种渠道向外界求助。

参考文献

[1]《数字信号处理》.丁玉美等西安电子科技大学出版社；

[2] 数字信号处理教程（第二版），程佩青，清华大学出版社，2001；

[3] 数字信号处理，赵树杰等，西电出版社，1997.10；

[4] 数字信号处理—时域离散随机信号处理，丁玉美等，西电出版社，2002.11；

[5] MATLAB及在电子信息课程中的应用，陈怀琛等，电子工业出版社出版，2002.4；

附录

源程序清单：

问题一：

%验证时域采样定理

Tp = 50/1000;

Fs = 1000; T = 1/Fs;

M = Tp*Fs;

n = 0:M-1;

A = 444.128;alpha = pi*50*2^0.5;omega = pi*50*2^0.5; xnt = A*exp(-alpha*n*T).*sin(omega*n*T);

Xk = T*fft(xnt,M);

yn = 'xa(nT)';

subplot(3,2,1);

tstem(xnt,yn);

box on;

title('(a)Fs = 1000Hz');

k = 0:M-1;

fk = k/Tp;

subplot(3,2,2);

plot(fk,abs(Xk));

title('(a)T*FT(xa(nT)],Fs = 1000Hz');

xlabel('f(Hz)');

ylabel('幅度');

axis([0,Fs,0,1.2*max(abs(Xk))])

Fs = 300; T = 1/Fs;

M = Tp*Fs;

n = 0:M-1;

A = 444.128;alpha = pi*50*2^0.5;omega = pi*50*2^0.5; xnt = A*exp(-alpha*n*T).*sin(omega*n*T);

Xk = T*fft(xnt,M);

yn = 'xa(nT)';

subplot(3,2,3);

tstem(xnt,yn);

box on;

title('(b)Fs = 300Hz');

k = 0:M-1;

fk = k/Tp;

subplot(3,2,4);

plot(fk,abs(Xk));

title('(b)T*FT(xa(nT)],Fs = 300Hz');

xlabel('f(Hz)');

ylabel('幅度');

axis([0,Fs,0,1.2*max(abs(Xk))])

Fs = 200; T = 1/Fs;

M = Tp*Fs;

n = 0:M-1;

A = 444.128;alpha = pi*50*2^0.5;omega = pi*50*2^0.5; xnt = A*exp(-alpha*n*T).*sin(omega*n*T);

Xk = T*fft(xnt,M);

yn = 'xa(nT)';

subplot(3,2,5);

tstem(xnt,yn);

box on;

title('(c)Fs = 200Hz');

k = 0:M-1;

fk = k/Tp;

subplot(3,2,6);

plot(fk,abs(Xk));

title('(c)T*FT(xa(nT)],Fs = 200Hz'); xlabel('f(Hz)');

ylabel('幅度');

axis([0,Fs,0,1.2*max(abs(Xk))])

%验证频域采样定理

M = 40;

N = 64;

n = 0:M;

xa = 0:floor(M/2);

xb = ceil(M/2)-1:-1:0;

xn = [xa,xb];

Xk = fft(xn,1024);

X64k = fft(xn,N);

x64n = ifft(X64k);

X32k = X64k(1:2:N);

x32n = ifft(X32k,N/2);

subplot(3,2,2);

stem(n,xn,'.');

box on;

title('(b)三角波序列');

xlabel('n');

ylabel('x(n)');

axis([0,40,0,20]);

k = 0:1023;

wk = 2*k/1024;

subplot(3,2,1);

plot(wk,abs(Xk));

title('(a)FT[x(n)]');

xlabel('\omega/\pi');

ylabel('|X(e^j^\omega)|');

axis([0,1,0,200]);

k = 0:N/2-1;

subplot(3,2,3);

stem(k,abs(X32k),'.');

box on;

title('(c)32点频域采样');

xlabel('k');

ylabel('|X_3_2(k)|');

axis([0,32,0,200]);

n1 = 0:N/2-1;

subplot(3,2,4);

stem(n1,x32n,'.');

box on;

title('(d)32点IDFT[X_3_2(k)]');

xlabel('n');

ylabel('x_3_2(n)');

axis([0,32,0,20]);

k = 0:N-1;

subplot(3,2,5);

stem(k,abs(X64k),'.');

box on;

title('(e)64点频域采样');

xlabel('k');

ylabel('|X_6_4(k)|');

axis([0,64,0,200]);

n1 = 0:N-1;

subplot(3,2,6);

stem(n1,x64n,'.');

box on;

title('(f)64点IDFT[X_6_4(k)]');

xlabel('n');

ylabel('x_6_4(n)');

axis([0,64,0,20]);

问题二：

n = 0:16-1;

f00 = 1/16;

X1 = sin(2*pi*0.125.*n)+cos(2*pi*(0.125+f00).*n); yn = 'xn';

figure('numbertitle','off','name','N = 16');

subplot(2,2,1);

tstem(X1,yn);

hold on;

f1 = fft(X1);

f1 = abs(f1);

subplot(2,2,3);

stem(n,f1);

xlabel('n');

ylabel('幅频特性');

title('N = 16,df = 1/16');

f01 = 1/64;

X2 = sin(2*pi*0.125.*n)+cos(2*pi*(0.125+f01).*n); f2 =fft(X2);

f2 = abs(f2);

subplot(2,2,4);

stem(n,f2);

xlabel('n');

ylabel('幅频特性');

title('N = 16,df = 1/64');

n = 0:128-1;

f02 = 1/16;

X3 = sin(2*pi*0.125.*n)+cos(2*pi*(0.125+f02).*n); figure('numbertitle','off','name','N = 128');

subplot(2,2,1);

tstem(X3,yn);

hold on;

f3 = fft(X3);

f3 = abs(f3);

f03 = 1/64;

subplot(2,2,3);

stem(n,f3);

xlabel('n');

ylabel('幅频特性');

title('N = 128,df = 1/16');

X4 = sin(2*pi*0.125.*n)+cos(2*pi*(0.125+f03).*n); f4 = fft(X4);

f4 = abs(f4);

subplot(2,2,4);

stem(n,f4);

xlabel('n');

ylabel('幅频特性');

title('N = 128,df = 1/64');

问题三：

%汉宁窗

w1=0.3*pi;%下限截止频率

w2=0.5*pi;%上限截止频率

N=15;%窗函数的长度

hn=fir1(N-1,[w1,w2]/pi,hanning(N));

figure('numbertitle','off','name','汉宁窗,N = 15'); freqz(hn,1,512)

N=45;

hn=fir1(N-1,[w1,w2]/pi,hanning(N));

figure('numbertitle','off','name','汉宁窗,N = 45'); freqz(hn,1,512)

%矩形窗

N=15;

hn=fir1(N-1,[w1,w2]/pi,boxcar(N));

figure('numbertitle','off','name','矩形窗,N = 15');

freqz(hn,1,512)

N=45;

hn=fir1(N-1,[w1,w2]/pi,boxcar(N));

figure('numbertitle','off','name','矩形窗,N = 45');

freqz(hn,1,512)

%布莱克曼窗

N=15;

hn=fir1(N-1,[w1,w2]/pi,blackman(N));

figure('numbertitle','off','name','布莱克曼窗,N = 15');

freqz(hn,1,512)

N=45;

hn=fir1(N-1,[w1,w2]/pi,blackman(N));

figure('numbertitle','off','name','布莱克曼窗,N = 45');

freqz(hn,1,512)

问题四：

第一小问：

clc;

global path;

path = 'E:\大三\数字信号处理课程设计\MATLAB程序\课程设计\梨园金秋.jpg';

a = imread(path);

imshow(a),title('梨园金秋');

第二小问：

clc;

a = imread('E:\大三\数字信号处理课程设计\MATLAB程序\课程设计\梨园金秋.jpg'); subplot(2,2,1),imshow(a),title('梨园金秋');

ar = a;

ar(:,:,[2,3])=0;

ag = a;

ag(:,:,[1,3])=0;

ab = a;

ab(:,:,1:2)=0;

subplot(2,2,2),imshow(ar),title('R');

subplot(2,2,3),imshow(ag),title('G');

subplot(2,2,4),imshow(ab),title('B');

第三小问：

clc;

a=imread('E:\大三\数字信号处理课程设计\MATLAB程序\课程设计\梨园金秋.jpg'); subplot(2,1,1),imshow(a),title('原彩色图像');

b=rgb2gray(a);

subplot(2,1,2),imshow(b),title('灰度图像');

第四小问：

a=imread('E:\大三\数字信号处理课程设计\MATLAB程序\课程设计\梨园金秋.jpg'); b=rgb2gray(a);

b1=edge(b,'sobel');

b2=edge(b,'prewitt');

b3=edge(b,'roberts');

b4=edge(b,'log');

b5=edge(b,'canny');

subplot(3,2,1);imshow(b);title('灰度图像');

subplot(3,2,2);imshow(b1);title('Sobel边缘检测');

subplot(3,2,3);imshow(b2);title('Prewitt边缘检测');

subplot(3,2,4);imshow(b1);title('Roberts边缘检测');

subplot(3,2,5);imshow(b1);title('LoG边缘检测');

subplot(3,2,6);imshow(b1);title('Canny边缘检测');

第五题：

%读入CEG和弦音频信号，并且画出音频信号的时域波形和频谱图

function [st,Fs] = CEG

[st,Fs] = wavread('CEG');

N = length(st);

T = 1/Fs;

Tp = N*T;

t = 0:T:(N-1)*T;

k = 0:N-1;

f = k/Tp;

fxt = fft(st,N);

subplot(2,1,1);

plot(t,st);

grid;

xlabel('t/s');

ylabel('s(t)');

axis([0,Tp/8,min(st),max(st)]);

title('(a) CEG和弦音频信号的波形');

subplot(2,1,2);

stem(f,abs(fxt)/max(abs(fxt)),'.');

grid;

title('(b) CEG和弦音频信号的频谱');

axis([0,Fs/5,0,1.2]);

xlabel('f/Hz');

ylabel('幅度');

%对和弦音频信号进行滤波处理，重建信号

[st,Fs] = CEG;

T = 1/Fs;

fp = 400;

fs = 500;

wp = 2*fp/Fs;

ws = 2*fs/Fs;

rp = 0.1;

rs = 60;

[N,wp] = ellipord(wp,ws,rp,rs);

[B,A] = ellip(N,rp,rs,wp);

y1t = filter(B,A,st);

figure('numbertitle','off','name','低通滤波器'); subplot(3,1,1);

myplot(B,A);

yt = 'y_1(t)';

subplot(3,1,2);

tplot(y1t,T,yt);

hold on;

fpl = 400;

fpu = 1500;

fsl = 275;

fsu = 2000;

wp = [2*fpl/Fs,2*fpu/Fs];

ws = [2*fsl/Fs,2*fsu/Fs];

rp = 0.1;

rs = 60;

[N,wp] = ellipord(wp,ws,rp,rs);

[B,A] = ellip(N,rp,rs,wp);

y2t = filter(B,A,st);

figure('numbertitle','off','name','带通滤波器'); subplot(3,1,1);

myplot(B,A);

yt = 'y_2(t)';

subplot(3,1,2);

tplot(y2t,T,yt);

hold on;

fp = 1500;

fs = 1000;

wp = 2*fp/Fs;

ws = 2*fs/Fs;

rp = 0.1;

rs = 60;

[N,wp] = ellipord(wp,ws,rp,rs);

[B,A] = ellip(N,rp,rs,wp,'high');

y3t = filter(B,A,st);

figure('numbertitle','off','name','高通滤波器'); subplot(3,1,1);

myplot(B,A);

yt = 'y_3(t)';

subplot(3,1,2);

tplot(y3t,T,yt);

hold on;

[st,Fs] = wavread('CEG');

N = length(st);

T = 1/Fs;

Tp = N*T;

t = 0:T:(N-1)*T;

origin = y1t+y2t+y3t;

subplot(3,1,1);

plot(t,origin);

grid;

xlabel('t/s');

ylabel('s(t)');

axis([0,Tp/8,min(origin),max(origin)]);

title('(a) s(t)的波形');

%任意选择几个滤出的频带进行信号重建（合成），与原信号的音频进行声音回放比较。[st,Fs] = CEG;

T = 1/Fs;

fp = 400;

fs = 500;

wp = 2*fp/Fs;

ws = 2*fs/Fs;

rp = 0.1;

rs = 60;

[N,wp] = ellipord(wp,ws,rp,rs);

[B,A] = ellip(N,rp,rs,wp);

y1t = filter(B,A,st);

figure('numbertitle','off','name','低通滤波器');

subplot(3,1,1);

myplot(B,A);

yt = 'y_1(t)';

subplot(3,1,2);

tplot(y1t,T,yt);

hold on;

fpl = 400;

fpu = 1500;

fsl = 275;

fsu = 2000;

wp = [2*fpl/Fs,2*fpu/Fs];

ws = [2*fsl/Fs,2*fsu/Fs];

rp = 0.1;

rs = 60;

[N,wp] = ellipord(wp,ws,rp,rs);

[B,A] = ellip(N,rp,rs,wp);

y2t = filter(B,A,st);

figure('numbertitle','off','name','带通滤波器'); subplot(3,1,1);

myplot(B,A);

yt = 'y_2(t)';

subplot(3,1,2);

tplot(y2t,T,yt);

hold on;

fpl = 1500;

fpu = 2500;

fsl = 1300;

fsu = 3000;

wp = [2*fpl/Fs,2*fpu/Fs];

ws = [2*fsl/Fs,2*fsu/Fs];

rp = 0.1;

rs = 60;

[N,wp] = ellipord(wp,ws,rp,rs);

[B,A] = ellip(N,rp,rs,wp);

y2t = filter(B,A,st);

figure('numbertitle','off','name','带通滤波器'); subplot(3,1,1);

myplot(B,A);

yt = 'y_2(t)';

subplot(3,1,2);

tplot(y2t,T,yt);

hold on;

figure('numbertitle','off','name','原信号'); [st,Fs] = wavread('CEG');

N = length(st);

T = 1/Fs;

Tp = N*T;

t = 0:T:(N-1)*T;

k = 0:N-1;

f = k/Tp;

fxt = fft(st,N);

yt = 's(t)';

origin = y1t+y2t+y3t;

subplot(3,1,1);

plot(t,origin);

grid;

xlabel('t/s');

ylabel('s(t)');

48m钢桥设计

48m钢桁架铁路桥设计 学院：土木工程学院 班级：土木0906 姓名：张宇 学号：1801090603 指导老师：方海 整理日期：2012年01月07日

——目录—— 第一章设计依据 (2) 第二章主桁架杆件内力计算 (4) 第三章主桁杆件设计 (10) 第四章弦杆拼接计算 (14) 第五章节点板设计 (16) 第六章节点板强度检算 (16)

48m钢桁架桥课程设计 一、设计目的： 跨度L=48米单线铁路下承载式简支栓焊钢桁梁桥部分设计 二、设计依据： 1. 设计《规范》 铁道部1986TB12-85《铁路桥涵设计规范》简称《桥规》。 2. 结构基本尺寸 计算跨度L=48m；桥跨全长L=48.10m；节间长度d=8.00m； 主桁节间数n=6；主桁中心距B=5.75m；平纵联宽B0=5.30m； 主桁高度H=12.00m；纵梁高度h=1.35m；纵梁中心距b=2.00m； 3. 钢材及其基本容许应力： 杆件及构件——16Mnq；高强螺栓——40B；精制螺栓——ML3；螺母及垫圈——45号碳素钢；铸件——ZG25；辊轴——锻钢35钢材的基本容许应力参照1986年颁布的《铁路桥涵设计规范》。 4. 结构的连接方式： 桁梁杆件及构件，采用工厂焊接，工地高强螺栓连接； 人行道托架采用精制螺栓连接； 焊缝的最小正边尺寸参照《桥规》； 高强螺栓和精制螺栓的杆径为Φ22，孔径d=23mm； 5. 设计活载等级——标准中活载 6. 设计恒载 主桁P3=16kN/m；联结系P4=2.76kN/m；桥面系P2=6.81kN/m； 高强螺栓P6=(P2+P3+P4)×3%; 检查设备P5=1.00kN/m； 桥面P1=10.00kN/m；焊缝P7=(P2+P3+P4)×1.5%。 计算主桁恒载时，按每线恒载P=P1+P2+P3+P4+P5+P6+P7。 三、设计内容： 1. 主桁杆件内力计算，并将计算结果汇整于2号图上； 2. 围绕E2节点主桁杆件截面选择及检算； 3. 主桁E2节点设计及检算； 4. 绘制主桁E2节点图(3号图)。 四、提交文件： 1．设计说明书； 2． 2、3号图各一张 要求：计算正确，书写条理清楚，语句通顺；结构图绘制正确，图纸采用的比例恰当，线条粗细均匀，尺寸标准清晰。

中南大学数字信号处理实验三

实验报告 实验名称用双线性变换法设计IIR数字滤波器课程名称数字信号处理 姓名成绩 班级学号 日期 2014年5月24号地点综合实验楼机房备注：

1.实验目的 （1）熟悉用双线性变换法设计IIR 数字滤波器的原理与方法； （2）掌握数字滤波器的计算机仿真方法； （3）通过观察对实际心电图信号的滤波作用，获得数字滤波的感性知识。 2.实验环境 应用MATLAB 6.5软件 操作系统：windows XP 3.实验内容及原理 （1）用双线性变换法设计一个巴特沃斯低通IIR 数字滤波器。设计指标参数为：在通带内截止频率低于0.2π时，最大衰减小于1dB ；在阻带内[0.3π,π]频率区间上，最小衰减大于15dB 。 （2）以0.02π为采样间隔，打印出数字滤波器在频率区间[0，π/2]上的幅频响应特性曲线。 （3）用所设计的滤波器对实际心电图信号采样序列进行仿真滤波处理，并分别打印出滤波前后的心电图信号波形图，观察总结滤波作用与效果。 教材例中已求出满足本实验要求的数字滤波系统函数： ∏==3 1)()(k k z H z H , 3,2,1,1)21()(2121=--++=----k z C z B z z A z H k k k 式中 A=0.09036, 2155 .0,9044.03583 .0,0106.17051 .0,2686.1332211-==-==-==C B C B C B 4.实验结果 心电图信号采样序列 0510152025 303540455055-100-50 50 n x (n ) 心电图信号采样序列x(n)

一级滤波后的心电图信号： 01020 30405060-100-80 -60 -40 -20 20 40 n y 1(n ) 一级滤波后的心电图信号 二级滤波后的心电图信号： 01020 30405060-100-80 -60 -40 -20 20 40 n y 2(n ) 二级滤波后的心电图信号 三级滤波后的心电图信号： 0102030 405060-80-60 -40 -20 20 40 n y 3(n )三级滤波后的心电图信号

中南大学微机课程设计报告交通灯课案

微机课程设计报告

目录 一、需求分析 1、系统设计的意义 (3) 2、设计内容 (3) 3、设计目的 (3) 4、设计要求 (3) 5、系统功能 (4) 二、总体设计 1、交通灯工作过程 (4) 三、设计仿真图、设计流程图 1、系统仿真图 (5) 2、流程图 (6) 3、8253、8255A结构及功能 (8) 四、系统程序分析 (10) 五、总结与体会 (13) 六、参考文献 (13)

一、需求分析 1系统设计的意义： 随着社会经济的发展，城市问题越来越引起人们的关注。人、车、路三者关系的协调，已成为交通管理部门需要解决的重要问题之一。城市交通控制系统是用于城市交通数据检测、交通信号灯控制与交通疏通的计算机综合管理系统，它是现代城市交通监控指挥系统中最重要的组成部分。 随着城市机动车量的不断增加，组多大城市如北京、上海、南京等出现了交通超负荷运行的情况，因此，自80年代后期，这些城市纷纷修建城市高速通道，在高速道路建设完成的初期，它们也曾有效地改善了交通状况。然而，随着交通量的快速增长和缺乏对高速道路的系统研究和控制，高速道路没有充分发挥出预期的作用。而城市高速道路在构造上的特点，也决定了城市高速道路的交通状况必然受高速道路与普通道路耦合处交通状况的制约。所以，如何采用合适的控制方法，最大限度利用好耗费巨资修建的城市高速通道，缓解主干道与匝道、城市同周边地区的交通拥堵状况，越来越成为交通运输管理和城市规划部门亟待解决的主要问题。 十字路口车辆穿梭，行人熙攘，车行车道，人行人道，有条不紊。那么靠什么来实现这井然秩序呢？靠的就是交通信号灯的自动指挥系统。交通灯的控制方式很多，本系统采用可编程并行I/O接口芯片8255A为中心器件来设计交通灯控制器，实现本系统的各种功能。同时，本系统实用性强，操作简单。 2、设计内容 采用8255A设计交通灯控制的接口方案，根据设计的方案搭建电路，画出程序流程图，并编写程序进行调试 3、设计目的 综合运用《微机原理与应用》课程知识，利用集成电路设计实现一些中小规模电子电路或者完成一定功能的程序，以复习巩固课堂所学的理论知识，提高程序设计能力及实现系统、绘制系统电路图的能力，为实际应用奠定一定的基础。针对此次课程设计主要是运用本课程的理论知识进行交通灯控制分析及设计，掌握8255A方式0的使用与编程方法，通从而复习巩固了课堂所学的理论知识，提高了对所学知识的综合应用能力。 4、设计要求： （1）、分别用C语言和汇编语言编程完成硬件接口功能设计； （2）、硬件电路基于80x86微机接口；

西南交通大学钢桥课程设计75.4m详解

西南交通大学钢桥课程设计 单线铁路下承式栓焊简支钢桁梁桥 课程设计 姓名： 学号： 班级： 电话： 电子邮件： 指导老师： 设计时间：2016.4.15——2016.6.5

目录 第一章设计资料 (1) 第一节基本资料 (1) 第二节设计内容 (2) 第三节设计要求 (2) 第二章主桁杆件内力计算 (3) 第一节主力作用下主桁杆件内力计算 (3) 第二节横向风力作用下的主桁杆件附加力计算 (7) 第三节制动力作用下的主桁杆件附加力计算 (8) 第四节疲劳内力计算 (10) 第五节主桁杆件内力组合 (11) 第三章主桁杆件截面设计 (14) 第一节下弦杆截面设计 (14) 第二节上弦杆截面设计 (16) 第三节端斜杆截面设计 (17) 第四节中间斜杆截面设计 (19) 第五节吊杆截面设计 (20) 第六节腹杆高强度螺栓计算 (22) 第四章弦杆拼接计算和下弦端节点设计 (23) 第一节 E2节点弦杆拼接计算 (23) 第二节 E0节点弦杆拼接计算 (24) 第三节下弦端节点设计 (25) 第五章挠度计算和预拱度设计 (27) 第一节挠度计算 (27) 第二节预拱度设计 (28) 第六章桁架桥梁空间模型计算 (29) 第一节建立空间详细模型 (29) 第二节恒载竖向变形计算 (30) 第三节活载内力和应力计算 (30) 第四节自振特性计算 (32) 第七章设计总结 (32)

第一章设计资料 第一节基本资料 1设计规范：铁路桥涵设计基本规范（TB10002.1-2005），铁路桥梁钢结构设计规范（TB10002.2-2005）。 2结构轮廓尺寸：计算跨度L=70+0.2×27=75.4m，钢梁分10个节间，节间长度d=L/10=7.54m，主桁高度H=11d/8=11×7.46/8=10.3675m，主桁中心距B=5.75m，纵梁中心距b=2.0m，纵梁计算宽度B0=5.30m，采用明桥面、双侧人行道。 3材料：主桁杆件材料Q345q，板厚 40mm，高强度螺栓采用40B，精制螺栓采用BL3，支座铸件采用ZG35II、辊轴采用35号锻钢。 4 活载等级：中—活载。 5恒载 （1）主桁计算 桥面p1=10kN/m，桥面系p2=6.29kN/m，主桁架p3=14.51kN/m， 联结系p4=2.74kN/m，检查设备p5=1.02kN/m， 螺栓、螺母和垫圈p6=0.02（p2+ p3+ p4），焊缝p7=0.015（p2+ p3+ p4）; （2）纵梁、横梁计算 纵梁（每线）p8=4.73kN/m（未包括桥面），横梁（每片）p9=2.10kN/m。 6风力强度W0=1.25kPa，K1K2K3=1.0。 7工厂采用焊接，工地采用高强度螺栓连接，人行道托架采用精制螺栓，栓径均为22mm、孔径均为23mm。高强度螺栓设计预拉力P=200kN，抗滑移系数μ0=0.45。

中南大学RFID课程设计报告

CENTRAL SOUTH UNIVERSITY 课程设计报告 课程： RFID课程设计 班级：物联网工程1201班 学号： 0909120316 姓名：王兆岳 指导教师：李刚 日期： 2015年4月25日

第一节课程设计选题 (1) 1.1选题背景 (1) 1.2课程设计目标 (1) 1.3课程设计使用的相关语言及数据库 (2) 1.4测试环境 (2) 第二节总体设计 (2) 2.1处理流程概要 (2) 2.2总体架构设计 (3) 2.3总体处理流程 (4) 第三节 PC端具体设计 (4) 3.1PC端模块划分 (4) 3.2出入库控制模块 (5) 3.3信息查询模块 (6) 3.4账号注册模块 (8) 3.5充值缴费模块 (8) 3.6硬件通讯中间件 (10) 第四节移动端具体设计 (11) 4.1剩余车位展示 (11) 4.2停车场线路导航 (12) 4.3个人记录、余额查询 (13) 第五节主要算法 (13) 6.1避免刷卡同时激活入库和出库 (13) 6.2多张卡同时在区域内时的屏蔽 (14) 6.3屏蔽偶发错误 (15) 第六节实验总结 (15)

第一节课程设计选题 1.1选题背景 近几年随着我国高速发展，我国的机动车保有量也在不断攀升，因此楼宇、社区和商业区构建停车场及管理系统就显得十分迫切，构建一套包含车辆进出、停车泊位、缴费结算、资料查询、信息提示等功能的相对完善的管理系统，已成为停车场管理部门的共同愿望，同时由于传统停车场并没有与互联网实现对接，经常造成停车位的浪费或是由于驾驶员不能及时获知停车位已满的消息而导致能源的极大浪费、加剧交通拥堵的状况，基于此我选择停车场管理系统作为本次RFID课程设计的题目。 1.2课程设计目标 在本方案中，效率、正确率、信息的整合、以及便捷性是重点追求的目标。 效率读取后数据应及时进行处理，并写入数据库备查 正确率保证每次读取信息的准确性，避免“漏读”或“重读” 信息的整合不同功能模块要实现良好的整合 便捷性尽可能减少人员手动操作，尽量实现自动化

计算机网络课程设计实验报告

中南大学课程设计报告 课程：计算机网络课程设计 题目：基于Winpcap的网络流量统计分析 指导教师：张伟 目录 第一章总体设计 一、实体类设计 --------P3 二、功能类设计 --------P3 三、界面设计 --------P3

第二章详细设计 一、实体类实现 --------P4 二、功能类实现 --------P4 三、界面实现 --------P5 第三章源代码清单及说明 一、CaptureUtil.java --------P7 二、MyPcapPacketHandler.java --------P9 三、PacketMatch.java --------P9 四、Windows.java --------P13 第四章运行结果 --------P19 第五章心得体会 --------P21 第一章总体设计 一、实体类设计 TCP、UPD、ICMP、ARP、广播数据包五个包的数据结构设计 二、功能类设计 （1）网卡获取 （2）包的抓捕

（3）包的处理 三、界面设计 （1）布局 （2）按钮功能连接 第二章第二章详细设计 一、实体类实现 TCP、UPD、ICMP、ARP、广播数据包五个包的数据结构设计。 本程序采用Java编写，基于win10pcap。Win10pcap是winpcap在win10系统上的适用版本。Java对于winpcap使用jnetpcap进行支持。对于TCP、UPD、ICMP、ARP、广播数据包五种类型的包，在jnetpcap的jar包中大部分已经封装好了相关的实体类型。对应如下：ARP 实体类：https://www.wendangku.net/doc/bf17747922.html,work.Arp; UPD 实体类：https://www.wendangku.net/doc/bf17747922.html,work.Icmp;

中南大学学位论文答辩程序

中南大学学位论文答辩程序 本程序摘自《中南大学研究生学位论文答辩管理办法》（中大研字〔2019〕4号） 一、学院学位评定分委员会委员或学科方向带头人宣读答辩委员会主席及委员名单； 二、答辩委员会主席主持会议，宣布答辩会开始； 三、导师介绍答辩人的基本情况，包括简历、政治思想表现、学习成绩和学位论文工作等； 四、答辩人报告学位论文主要内容（硕士论文一般不少于20分钟，博士论文一般不少于30分钟）； 五、答辩委员会委员及列席人员提问，答辩人当场回答问题。答辩委员会秘书对答辩委员会提出的主要问题和答辩人回答问题情况进行认真地详细记录。 六、答辩人回答论文评阅人在学术评语中提出的问题以及论文修改情况； 七、答辩会休会，答辩委员会召开内部会议，校学位评定委员会委员、学位评定分委员会委员、校学位与研究生教育督导专家、研究生院工作人员等可列席会议。主要议程为： ①秘书宣读论文评阅人结果； ②秘书宣读指导教师意见、系（所）审查结果； ③答辩委员会审议学位论文及答辩情况； ④答辩委员会以不记名投票方式进行表决，就是否授予答辩人博士或硕士学位作出决议，经全体委员三分之二以上同意，方为通过； ⑤答辩委员会讨论并通过答辩决议，决议经答辩委员会主席签字后，报送学位评定分委员会审议。 八、答辩会复会，主席或主席委托秘书宣布答辩委员会表决结果和决议； 九、主席宣布答辩会结束。 说明： 学位论文答辩未通过者，且答辩委员会未作出修改论文的书面决议，本次申请无效。学位论文答辩未通过者，但答辩委员会认为可以进一步修改论文时，应采取无记名投票方式，经答辩委员会全体委员三分之二以上同意，可作出在1 年内（硕士研究生）或2 年内（博士研究生）修改论文、重新答辩一次的决议。答辩仍未通过或逾期未答辩者，本次申请无效。 若博士学位论文答辩委员会认为申请人的论文虽未达到博士学位的学术水平，但已达到硕士学位的学术水平，且申请人又尚未获得过该学科硕士学位的，可作出授予硕士学位的决议，报送学位评定分委员会审定和校学位评定委员会审批。 附：冶金与环境学院学位评定分委员会组成人员名单

中南大学轨道工程课程设计

轨道工程课程设计 直线尖轨直线辙叉 60kg钢轨12号单开道岔平面布置设计 班级： 姓名：

学号： 指导老师： 完成时间： 第一部分 设计任务与要求 1. 确定转辙器主要尺寸 2. 确定辙叉和护轨几何尺寸 3. 选择导曲线半径 4. 计算道岔主要几何尺寸 5. 导曲线支距计算 6. 配轨计算 7. 配置岔枕 8. 绘制道岔总平面布置图 第二部分 设计资料 一、轨道条件 钢轨60kg/m ，标准长度12.5m ，区间线路轨枕根数：1760根/公里，道岔类型：钢筋混凝土Ⅱ。 二、道岔型式 （1）转辙器 直线尖轨，跟端支距mm y 1440 ，跟端结构为间隔铁夹板连接， 夹板l =820mm

（2）辙叉及护轨 直线辙叉，N =12，辙叉角'''49454o =α，辙叉趾距mm n 2127=，辙叉跟距 mm m 3800=。 （3）导曲线 圆曲线形，不设超高。 三、物理参数： 动能损失允许值：220/65.0h km =ω 未被平衡的离心加速度容许值20/65.0s m =α 未被平衡的离心加速度时变率容许值30/5.0s m =ψ 四、过岔速度 侧向过岔速度要求：h km V s /45= 五、道岔中的轨缝值 尖轨跟端及辙叉趾端轨缝为6mm ，其余为8mm 。 第三部分 提交资料 1.计算说明书； 2.图纸； 3.如果计算说明书和图纸有电子版，需提交一份电子版。 第四部分 设计计算 一、确定转辙器的几何尺寸 1、计算尖轨长度

尖轨转折角''66.35'114565.0arcsin arcsin 0?==???? ??=s V ωβ 根据设计资料：跟端支距：mm y 1440= 则尖轨长度为：()mm y l 46.8037' '66.35'11sin 144 sin 00=?== β 根据尖轨长度的取值原则，采用接近于计算长度的整数长度，所以取 mm l 80500= 则对应的尖轨转折角''9.29'118050144 arcsin ?=?? ? ??=β 2、计算基本轨尖端前部长度 由设计资料可知mm q 2646= 3、计算基本轨后端长度'q 整个基本轨取为一个标准轨长即L=12.5m ，则： ()mm l q L q 29.1805''9.29'11cos 8050264612500cos 0'=??--=--=β 二、确定辙叉及护轨的几何尺寸 1、确定趾距n P 和跟距m P 根据设计资料知辙叉角''49'454?=α 前端长度n =2127mm 所以：趾距mm n P n 79.1762''49'454sin 212722sin 2=???=?? ? ??=α 后端长度m =3800mm 跟距mm m P m 84.3152sin 2=?? ? ??=α 2、计算护轨工作边延展长度 护轨工作边延展长度示意图如图1所示。

钢桥课程设计

《钢桥》课程设计任务书《钢桥》课程设计指导书 青岛理工大学土木工程学院 道桥教研室 指导老师：赵建锋 2010年12月

《钢桥》课程设计任务书 一、设计题目 单线铁路下承式简支栓焊钢桁架桥上部结构设计 二、设计目的 1. 了解钢材性能及钢桥的疲劳、防腐等问题； 2. 熟悉钢桁架梁桥的构造特点及计算方法； 3. 通过单线铁路下承式简支栓焊钢桁架桥上部结构设计计算，掌握主桁杆件内力组合及计算方法；掌握主桁杆件截面设计及验算内容； 4. 熟悉主桁节点的构造特点，掌握主桁节点设计的基本要求及设计步骤； 5. 熟悉桥面系、联结系的构造特点，掌握其内力计算和强度验算方法； 6. 熟悉钢桥的制图规范，提高绘图能力； 7. 初步了解计算机有限元计算在桥梁设计中的应用。 三、设计资料 1. 设计依据：铁路桥涵设计基本规范（TB1000 2.1-2005） 铁路桥梁钢结构设计规范（TB10002.-2008） 钢桥构造与设计 2. 结构轮廓尺寸： 计算跨度L= m ，节间长度d= 8 m ，主桁高度H= 11m ，主桁中心距B= 5.75m ，纵梁中心距b= 2.0m 。 3. 材料：主桁杆件材料Q345qD ，板厚≤40mm ，高强度螺栓采用M22。 4. 活载等级：中-活载。 5. 恒载： (1)主桁计算 桥面m kN p =1，桥面系m kN p =2，每片主桁架m kN p = 3， 联结系m kN p =4； (2)纵梁、横梁计算 纵梁(每线) m kN p = 5 (未包括桥面)，横梁(每片) m kN p = 6。 6. 风力强度0.1,25.13212 0==K K K m kN W 。

(完整版)《中南大学数字信号处理》2014试卷及答案

中南大学考试试卷 2013-- 2014学年 下 学期期末考试试题 时间100分钟 数字信号处理 课程 48 学时 3 学分 考试形式： 闭 卷 专业年级： 电子信息、通信2012级 总分100分，占总评成绩 70 % 注：此页不作答题纸，请将答案写在答题纸上 一、填空题（本题20分，每空2分） 1. 系统稳定的充要条件是系统的单位脉冲响应满足: ∞<∑+∞ -∞=|)(|n n h 。 （p17） 2.若()a x t 是频带宽度有限的，要想抽样后()()a x n x nT =能够不失真地还原出原始信号()a x t ，则抽样频率必须 大于或等于 两倍信号谱的最高频率，这就是奈奎斯特抽样定理。P24 3. 如果序列)(n x 是一长度为64点的有限长序列)630(≤≤n ，序列)(n h 是一长度为128点的有限长序列)1270(≤≤n ，记)()()(n h n x n y *=（线性卷积），则)(n y 为 64+128-1＝191 点的序列，如果采用基FFT 2算法以快速卷积的方式实现线性卷积，则FFT 的点数至少为 256 点。P12、p111 4. 设序列()x n 傅立叶变换为()jw X e ，则0()x n n -（0n 为任意实整数）的傅立叶变换是 0)(jwn jw e e X -? 。P35 5. 序列()(3)x n n δ=-的傅里叶变换是 3jw e - 。P35 6.某DFT 的表达式是1 0()()N kn N n X k x n W -==∑，则变换后数字频域上相邻两个频率样点之间的 间隔是 2/N π 。 p76 7.用DFT 对模拟信号进行谱分析，会有 频谱混叠、截断效应、栅栏效应 三种误差来源。 P103 二、单项选择题(10分，每题2分) 1. 序列()(1)n x n a u n =---，则()X z 的收敛域为（ A ）。P48列 2.5.4 A. ||||z a < B. ||||z a ≤ C. ||||z a > D. ||||z a ≥ 2．下列系统（其中y(n)为输出序列，x(n)为输入序列）中哪个属于线性系统？( D )p11 A.5()()y n x n = B.()()(2)y n x n x n =+ C.()()2y n x n =+ D. 2 ()()y n x n = 3. 直接计算N 点DFT 所需的复数乘法次数与( B )成正比。P110 A.N B.N 2 C.N 3 D.Nlog 2N 4.ZT[2()]n u n --=__B____。P46，例2.5.1

学生成绩管理系统_课程设计报告

中南大学 《C语言程序设计》 课程设计报告课题名称：学生成绩管理系统 专业电气信息 学生姓名舒畅 班级0914 学号0909091424 指导教师穆帅 完成日期2010年7月10日 信息科学与工程学院

目录 1 课程设计的目的 (1) 2 设计内容与要求 (1) 3 主要技术指标及特点 (2) 3.1 登录界面显示 (2) 3.2登记学生资料 (4) 3.3保存学生资料 (5) 3.4 删除学生资料 (6) 3.5修改学生资料 (7) 3.6 查询学生资料 (8) 3.6统计学生资料（自加功能） (8) 3.8对学生资料进行排序 (9) 3.9程序主要代码 (9) 4 设计小结 (31)

成绩管理系统 1 课程设计的目的 1．加深对《C语言程序设计》课程知识的理解，掌握C语言应用程序的开发方法和步骤； 2．进一步掌握和利用C语言进行程设计的能力； 3．进一步理解和运用结构化程序设计的思想和方法； 4．初步掌握开发一个小型实用系统的基本方法； 5．学会调试一个较长程序的基本方法； 6．学会利用流程图或N-S图表示算法； 7．掌握书写程设计开发文档的能力（书写课程设计报告）。 2 设计内容与要求 设计内容：成绩管理系统 现有学生成绩信息，内容如下： 姓名学号 C 数学英语 shuchang 12 99 98 99 jiutian 32 87 68 87 changzi 33 98 89 99 jiutia 13 7 43 45 设计要求： ?封面（参见任务书最后一页） ?系统描述：分析和描述系统的基本要求和内容； ?功能模块结构：包括如何划分功能模块，各功能模块之间的结构图，以及各模块 的功能描述； ?数据结构设计：设计数据结构以满足系统的功能要求，并加以注释说明； ?主要模块的算法说明：即实现该模块的思路； ?运行结果：包括典型的界面、输入和输出数据等； ?总结：包括C语言程序设计实践中遇到的问题，解决问题的过程及体会、收获、

中南大学操作系统课程设计

操作系统课程设计题目名称：银行家算法 姓名 学号 专业 班级 指导教师 编写日期

目录 第一章问题描述 (3) 1.1 课设题目重述 (3) 1.2 问题分析 (3) 1.3 实验环境 (3) 第二章系统设计 (4) 3.1 主要数据结构 (4) 3.2 银行家算法 (4) 3.3 安全性检查算法 (6) 3.4 银行家算法安全性序列分析之例 (7) 第三章源代码清单 (10) 3.1 函数清单 (10) 3.2 各函数的调用关系图 (12) 第四章运行结果测试与分析 (13) 4.1 程序的正常输出结果 (13) 4.2 程序的差错控制 (15) 第五章结论与心得 (18) [参考文献] (18)

第一章问题描述 1.1课设题目重述 设计目的：了解多道程序系统中，多个进程并发执行的资源分配。 设计要求：管理员可以把一定数量的作业供多个用户周转使用，为保证作业的安全，管理员规定：当一个用户对作业的最大需求量不超过管理员现有的资金就要接纳该用户；用户可以分期贷款，但贷款的总数不能超过最大需求量；当管理员现有的作业不能满足用户的所需数时，对用户的请求可以推迟支付，但总能使用户在有限的时间里得到请求。当用户得到所需的全部作业后，一定能在有限的时间里归还所有的作业。 1.2问题分析 银行家算法是最具有代表性的避免死锁的算法。我们可以把操作系统看作是银行家，操作系统管理的资源相当于银行家管理的资金，进程向操作系统请求分配资源相当于用户向银行家贷款。在死锁的避免中，银行家算法把系统状态分为安全状态和不安全状态，只要能使系统始终处于安全状态，便可以避免发生死锁。所谓安全状态，是指系统能按某种顺序为每个进程分配所需资源，直到最大需求，使每一个进程都可以顺利完成，即可找到一个安全资源分配序列。 所以我们需要解决问题有： 1)熟悉银行家算法的工作原理，明白如何判断系统处于安全状态，避 免死锁。 2)在Windows操作系统上，如何利用Win32 API编写多线程应用程序 实现银行家算法。 3)创建n个线程来申请或释放资源，如何保证系统安全，批准资源申 请。 4)通过Win32 API提供的信号量机制，实现共享数据的并发访问。1.3实验环境 操作系统：windows 8.1 实验语言：c++

钢桥课程设计48米单线铁路下承式栓焊简支梁主桁设计

48米单线铁路下承式栓焊简支梁主桁设计

目录 第一部分设计说明书 一、设计资料----------------------------4 二、钢梁上部总体布置及尺寸拟定--------------------------4 1、钢桁架梁桥的优缺点--------------------------4 2、设计假定和计算方法---------------------------4 3、主桁杆件截面选择---------------------------5 4、节点设计原则---------------------------5 5、设计思路和步骤----------------------------5 6、参考文献 ----------------------------6 第二部分设计计算书 一、打开软件-----------------------------------7 二、创建模型-----------------------------------7 1．设定造作环境-----------------------------------7 2．定义材料和截面-----------------------------------7 3．建立节点和单元-----------------------------------8 4．输入边界条件-----------------------------------8 5．输入荷载（1）——加载自重--------------------------------9 6．运行结构分析（1）-----------------------------------10 7．查看结果-----------------------------------10 8．输入荷载（2）——活载添加-------------------------------12 9．运行结构分析（2）----------------------------------13 10．查看结果-----------------------------------13 三、主力求解-----------------------------------14 1．冲击系数-----------------------------------14 2．活载发展均衡系数-----------------------------------14

我对信息与信号处理的理解

我对信息与信号处理的理解 --电气1031班肖斯诺 第一次认识到信号这个概念是在小学自然课上的一个小实验：用两个杯 子和一根很长的线远距离聊天。我现在都还记得当时我们几个最先做完的小伙 伴得意的表情，像是吃到了最甜的糖果。后来我慢慢知道，其实信号充斥着我 周围的每一个角落，电视，空调，微波炉等等……信号几乎无处不在。而第一 次深入了解和学习信号是在大一的这门信息与信号课程上，接下来说说我对这 门课程的理解吧。 先说说何为信号，信号是运载消息的工具，是消息的载体。从广义上讲， 它包含光信号、声信号和电信号等。例如，古代人利用点燃烽火台而产生的滚 滚狼烟，向远方军队传递敌人入侵的消息，这属于光信号；当我们说话时，声 波传递到他人的耳朵，使他人了解我们的意图，这属于声信号；遨游太空的各 种无线电波、四通八达的电话网中的电流等，都可以用来向远方表达各种消息，这属电信号。人们通过对光、声、电信号进行接收，才知道对方要表达的消息。 总的来说，信息的具体表现形式是信号，信息是信号包含的内容。没有信息，信号将毫无意义，这是两个分不开，却又完全不同的概念。 为了充分地获取信息和有效利用信息，必须对信号进行分析和处理。其中 包括两个方面，即信号分析和信息处理。而信息处理则指按某种需要或目的， 对信号进行特定的加工，操作或修改。信号处理涉及的领域非常广泛，包括信 号滤波，信号中的干扰/噪声抑制或滤除、信号平滑、信号锐减、信号增强、信 号的数字化、信号的恢复和重建、信号的编译和译码、信号的调制和调解、信 号加密和解密、信号均衡或校正、信号的特征提取、信号的辨识或目标识别、

信息融合及信号的控制，等等。 这是现代信号处理的过程，而古往至今信息处理是经过了多年的演变才有了今天对信号如此多变的应用。 概括说来，信息与信号处理大致经历了一个这样的发展过程：肢体语言信息语言文字信息远程通讯与信息处理模拟信号与信息处理数字信号与信息处理。 信号其实在人类之前就有了，蜜蜂跳舞就是一种信号，蜜蜂们通过跳舞产生信号，让自己的同伴了解到自己所要表达的信息。而当人类诞生以后，信号的世界才变得丰富多彩。 古时候，大概还在石器时期的时候，类人猿通过吼叫以及各种肢体语言在种群生活中向其他类人猿表达自己的想法，后来，随着人类祖先的不断进化，开始使用各种工具，人类的生活中不只只有寻找食物以谋求生存，于是，语言出现了。这是人类进化史上的一大步。人类文明史上的一个伟大的里程碑就是语言的诞生。语言的诞生让人类之间的信息交流变得更方便，人类文明也因此不断地进化，再之后，人类又发明了沉默的语言——文字，文字的产生让人类的学习能力增加，文字这种信号形式让信息可以长时间的保存，人类的技能和知识通过文字的形式得到保存，后人通过前人保存下来的信息可以直接得到前人总价下来的知识精华，并以此获取更多的知识，这让人类在相对来说短短的几千年来成为世界当之无愧的统治者。 自工业革命以后200来年，人类的文明又得到了一步巨大的跨越，科学知

中南大学C++课程设计实践报告!

中南大学 本科生课程设计(实践)任务书、设计报告 (C++程序设计) 题目学生成绩管理系统 学生姓名 指导教师 学院 专业班级 学生学号 计算机基础教学实验中心 年月日

学生成绩管理系统 关键字：学生成绩 MFC 编写系统 内容：定义一个结构体，存放下列信息： 学号、姓名、性别、系名、班级名、成绩等 1.学生成绩管理系统开发设计思想 要求： 一：数据输入：输入学生的相关信息，若用户输入数据或信息不正确，给出“错误”信息显示，重复刚才的操作；至少要输入10个学生的数据；可以随时插入学生信息记录； 二：每个学生数据能够进行修改并进行保存； 三：可以根据学号或者姓名删除某学生数据； 四：查询模块要求能按学号，按姓名，按班级等条件进行查询； 五：界面要求美观，提示信息准确，所有功能可以反复使用。 学生成绩管理程序从总体设计方面来看，基本的功能包括主控模块，数据输入模块，数据修改模块，数据查询模块等。 设计模块图：

2.系统功能及系统设计介绍 详细设计： 对于总体设计说明的软件模块，进一步细化，要说明各个模块的逻辑实现方法。下面逐个说明。 主控模块：主要完成初始化工作，包括屏幕的初始化，显示初始操作界面。初始界面中主要包括功能的菜单选择项。 输入处理：利用链表技术输入多名学生的数据，直到输入学生的学号以“@”开头，则结束数据的输入。程序运行流程图如下：删除处理：利用链表技术删除某学号的学生成绩信息，如果找到该学号则进行删除，否则输出“未找到”的信息。程序运行流程图略。 查找处理：利用链表技术根据学生学号或姓名等方式查找某学号

的学生成绩信息，其程序流程图略。 排序处理：利用链表技术根据学生学号对学生数据进行排序，其 部分源代码如下：/***********xuesheng.c***********/ /******头文件（.h）***********/ #include "stdio.h" /*I/O函数*/ #include "stdlib.h" /*其它说明*/ #include "string.h" /*字符串函数*/ #include "conio.h" /*屏幕操作函数*/ #include "mem.h" /*内存操作函数*/ #include "ctype.h" /*字符操作函数*/ #include "alloc.h" /*动态地址分配函数*/ #define N 3 /*定义常数*/ typedef struct z1 /*定义数据结构*/ { char no[11]; char name[15]; char sex[5]; char major[15]; char class[15];

中南大学电子课程设计

目录 1设计任务及指标 (1) 2交通灯控制电路分析 (2) 2.1交通灯运行状态分析 (2) 2.2电路工作总体框图 (3) 2.3方案比较 (3) 3交通灯控制电路设计 (4) 3.1 电源电路 (4) 3.2 脉冲电路 (4) 3.3 分频电路 (6) 3.4 倒计时电路 (6) 3.5 状态控制电路 (8) 3.6 灯显示电路 (9) 3.7 总体电路图 (11) 4实验数据和误差分析 (12) 5课程设计的收获、体会和建议 (13) 6致谢 (16) 7参考文献 (17) 8附录 (18)

1 设计任务及指标 设计一个东西方向和南北方向十字路口的交通灯控制电路。 要求如下： （1）南北方向（主干道）车道和东西方向（支干道）车道两条交叉道路上的车辆交替运行，主干道每次通行时间都设为30s、支干道每次通行间为20s； （2）东西方向、南北方向车道除了有红、黄、绿灯指示外，每一种灯亮的时间都用显示器进行显示（采用倒计时的方法）； （3）在绿灯转为红灯时，要求黄灯先亮5s钟，才能变换运行车道； （4）黄灯亮时，要求每秒闪亮一次； （5）同步设置人行横道红、绿灯指示。 （6）设计相关提示：所设计的交通路口为一十字路口，不涉及左右转弯问题。

2 交通灯控制电路分析 2.1 交通灯运行状态分析 交通灯控制电路，要求每个方向有三盏灯，分别为红、黄、绿，配以红、黄、绿三组时间到计时显示。一个方向绿灯、黄灯亮时，另一个方向红灯亮。每盏灯顺序点亮，循环往复，每个方向顺序为绿灯、黄灯、红灯。交通灯的运行状态共有四种，分别为：状态0：东西方向车道的绿灯亮，车道，人行道通行；南北方向车道的红灯亮，车道，人行道禁止通行。 状态1：东西方向车道的黄灯亮，车道，人行道缓行；南北方向车道的红灯亮，车道，人行道禁止通行； 状态2：东西方向车道的红灯亮，车道，人行道禁止通行；南北方向车道的绿灯亮，车道，人行道通行； 状态3：东西方向车道的红灯亮，车道，人行道禁止通行；南北方向车道的黄灯亮，车道，人行道缓行； 4种状态循环往复，并且红灯的倒计初始值为绿灯的倒计初始值和黄灯的倒计初始值之和。交通灯电路的具体运行状态框图如图2.1(人行道交通灯未标明)所示： 北 图2.1交通灯运行状态分析图

西南交大钢桥课程设计讲解学习

第二章 主桁杆件内力计算 第一节 主力作用下主桁杆件内力计算 1恒载 桥面 p 1＝10kN/m ，桥面系p 2＝6.29kN/m,主桁架 p 3＝14.51，联结系p 4＝2.74kN/m ， 检查设备 p 5＝1.02kN/m ， 螺栓、螺母和垫圈 p 6＝0.02(p 2+p 3+p 4)，焊缝 p 7＝0.015(p 2+p 3+p 4) 每片主桁所受恒载强度 P=[10+6.29+14.51+2.74+1.02+0.02(6.29+14.51+2.74)+0.015(6.29+14.51+2.74)]/2 ＝17.69 kN/m ， 近似采用 p ＝18 kN/m 。 2 影响线面积计算 (1)弦杆 影响线最大纵距12 l l y lH ?= 影响线面积12 l y Ω=? A1A3: 1218.4273.68 18.42,73.68,0.2, 1.16492.112.664 l l y α-?==== =-? ()1 92.1 1.16453.582 Ω=??-=-m E2E4:1227.6364.47 27.63,64.47,0.3, 1.52792.112.664 l l y α?==== =? 1 92.1 1.52770.332 Ω=??=m 其余弦杆计算方法同上，计算结果列于表中。 （2） 斜杆 ' '22 11,,sin sin l l y y l l θθ=?=?

1 1.236 sinθ === ()() ''' 1212 11 , 22 l l y l l y Ω=+?Ω=+? 式中' 111 1 ''' 1 88 , l l l y l y y y y y - === + E0A1： 12 82.89 9.21,82.89,0.1, 1.236 1.11 92.1 l l y α ====?= 1 92.1 1.1151.23 2 Ω=??=m A3E4:' 22 55,26 55.26,29.43, 1.2360.742 92.1 l l y ===?=, ' 11 29.439.210.742 1.2360.371, 6.14 92.10.7420.371 y l ? =-?=-== + ， 6.14 0.1 55.26 6.14 α== + ， '' 1 3.07 9.21 6.14 3.07,0.1 27.63 3.07 lα =-=== + , () 1 6.1455.260.74222.78 2 Ω=+?=m, ()() ' 1 3.0727.630.371 5.70 2 Ω=+?-=-m, 22.78 5.7017.08 Ω=-= ∑m 其余斜杆按上述计方法计算，并将结果列于表中。 （3）吊杆 1.0 y=， 1 118.429.21 2 Ω=??=m 3恒载内力 p N p =Ω ∑，例如 02 E E:18.030.14542.54 p N kN =?= 45 E A:() 18.0 5.4497.92 p N kN =?-=- 55 A E:18.09.21165.78 p N kN =?= 4活载内力 （1）换算均布活载k

中南大学课程设计报告

CENTRAL SOUTH UNIVERSITY 课程设计说明书 现代铝电解槽新型阳极结构设计 题目（单槽日产量2.4t,电流密度0.76A·cm-2） 学生姓名刘冬 专业班级冶金 00906 班 学生学号0503090706 指导教师伍上元 学院冶金科学与工程学院 完成时间2012年9月11日

目录 第一章概述 1.1现代铝电解槽结构发展趋势 (3) 1.2所设计电解槽阳极结构的特点 (4) 第二章铝电解槽结构简介 2.1 上部结构 (5) 2.1.1 阳极炭块组 (6) 2.1.2 阳极升降装臵 (6) 2.1.3 承重结构 (7) 2.1.4 加料装臵 (7) 2.1.5 集气装臵 (8) 2.2 阴极结构 (9) 2.2.1 槽壳与摇篮架 (10) 2.2.2 槽内衬 (11) 2.3 母线结构 (13) 2.3.1 阳极母线 (13) 2.3.2 阴极母线 (14) 2.4 绝缘设施 (15) 第三章铝电解结构计算 3.1 阳极电流密度 (15) 3.2 阳极炭块尺寸 (15) 3.3 阳极炭块数目 (17) 3.4 槽膛尺寸 (17) 3.5 槽壳尺寸 (17) 3.6 阴极碳块尺寸 (17) 第四章阳极结构设计 4.1 阳极炭块组 (18) 4.2 换极周期与顺序 (19) 4.3 阳极炭块质量要求与组装 (20) 4.3.1 阳极炭块质量要求 (20) 4.3.2 阳极组装 (21) 第五章参考文献 (22) 2

第一章概述 1.1现代铝电解槽结构发展趋势 20世纪80年代以前，工业铝电解的发展经历了几个重要阶段，其标志的变化有：电解槽电流由24kA、60kA增加至100-150kA；槽型主要由侧插棒式（及上插棒式）自焙阳极电解槽改变为预焙阳极电解槽；电能消耗由吨铝22000kW·h降低至15000kW·h；电流效率由70%-80%逐步提高到85-90%。 1980年开始，电解槽技术突破了175kA的壁垒，采用了磁场补偿技术，配合点式下料及电阻跟踪的过程控制技术，使电解槽能在氧化铝浓度变化范围很窄的条件下工作，为此逐渐改进了电解质，降低了温度，为最终获得高电流效率和低电耗创造了条件。在以后的年份中，吨铝最低电耗曾降低到12900-13200 kW·h，阳极效应频率比以前降低了一个数量级。 80年代中叶，电解槽更加大型化，点式下料量降低到每次2kg氧化铝，采用了单个或多个废气捕集系统，采用了微机过程控制系统，对电解槽能量参数每5s进行采样，还采用了自动供料系统，减少了灰尘对环境的影响。进入90年代，进一步增大电解槽容量，吨铝投资较以前更节省，然而大型槽（特别是超过300kA）能耗并不低于80年代初期较小的电解槽，这是由于大型槽采取较高的阳极电流密度，槽内由于混合效率不高而存在氧化铝的浓度梯度；槽寿命也有所降低，因为炉帮状况不理想，并且随着电流密度增大，增加了阴极的腐蚀，以及槽底沉淀增多，后者是下料的频率比较高，而电解质的混合程度不足造成的。尽管如此，总的经济状况还是良好的。 90年代以来，电解槽的技术发展有如下特点： （1）电流效率达到96%； （2）电解过程的能量效率接近50%，其余的能量成为电解槽的热损而耗散； （3）阳极的消耗方面，炭阳极净耗降低到0.397kg/kg（Al）； （4）尽管设计和材料方面都有很大的进步，然而电解槽侧部仍需要保护性的炉帮存在，否则金属质量和槽寿命都会受负面影响； （5）维护电解槽的热平衡（和能量平衡）更显出重要性，既需要确保极距以产生足够的热能保持生产的稳定，又需要适当增大热损失以形成完好的炉帮，提高槽 寿命。 我国的电解铝工业可自1954年第一家铝电解厂（抚顺铝厂）投产算起，至2010年已有56年历史，在电解槽设计中，已掌握“三场”仿真技术，在模拟与优化方面采用了ANSYS 3