信号分类的方法很多，从不同的角度、不同的特征以及根据不同的使用目的都可以对信号进行分类。对于机械工程测试信号，一般有以下几种分类方法：

（1）确定性信号与非确定性信号

1）确定性信号

能用确定的数学关系式表达的信号或者可用实验的方法以足够的精度重复产生的信号，称为确定性信号。确定性信号又分为周期信号、非周期信号和准周期信号。

①周期信号

周期信号是按一定的时间间隔周而复始重复出现的信号，可表达为

式中　T0——周期，T0＝2π/ω0；

ω0——基频。

图1.1　单自由度振动系统

A—质点m的静态平衡位置

例如，如图1.1所示的集中参量的单自由度振动系统作无阻尼自由振动时，其位移x（t）就是确定性的，它可用下式来确定质点的瞬时位置，即

式中　x0，φ0——初始条件的常数；

m——质量；

k——弹簧刚度。

其周期，圆频率。

余弦信号、三角波、方波和调幅信号都是典型的周期信号，如图1.2所示。

周期信号可分为简单周期信号和复杂周期信号。简单周期信号是由单一频率构成的信号，如谐波信号；复杂周期信号是由不同频率的谐波信号组成的。

②非周期信号

非周期信号指的是确定性信号中不具有周期重复性的信号，主要指的是瞬变信号。瞬变信号具有瞬变性，或在一定时间区间内存在，或随时间的增长而衰减至零。锤子的敲击力、承载缆绳断裂时的应力变化、热电偶插入加热炉中温度的变化过程等，这些信号都属于瞬变非周期信号，并且可用数学关系式描述。如图1.1所示的振动系统，若加阻尼装置后，其质点位移x（t）则为

图1.2　典型的周期信号（余弦信号、三角波、方波和调幅信号）

其图形如图1.3所示。它是衰减振动信号，随时间的无限增加而衰减至零，属于非周期信号。常见的非周期信号有三角形脉冲、矩形脉冲等，如图1.4所示。

图1.3　衰减振动信号

图1.4　瞬变信号　　

③准周期信号

准周期信号和复杂周期信号一样，也是由两种以上的周期信号合成的，但各周期信号的频率相互之间不是公倍关系，没有公有周期，其合成信号不满足周期信号的条件，因而无法按某一时间间隔周而复始重复出现。例如，信号x（t）＝sin ω0t＋sin ω0t就是准周期信号，如图1.5所示。在工程实际中，由不同独立振动激励的系统响应，往往属于这一类。这种信号往往出现于通信、振动系统，应用于机械转子振动分析、齿轮噪声分析、语音分析等场合。准周期信号的频谱具有周期信号的特点。

图1.5　准周期信号

2）非确定性信号

非确定性信号也称随机信号，是一种不能准确预测其未来瞬时值，也无法用数学关系式来描述的信号，描述的物理现象是一种随机过程。随机信号任意一次观测值只代表在其变化范围中可能产生的结果之一，但其值的变化服从统计规律，具有某些统计特征，可用概率统计方法由其过去来估计其未来。

随机信号可分为平稳随机信号和非平稳随机信号。所谓平稳随机信号，是指其统计特征参数不随时间而变化的随机信号，其概率密度函数为正态分布（见图1.12（d）），否则就为非平稳随机信号。(www.daowen.com)

如果一个平稳随机信号的统计平均值等于该信号的时间平均值，则称该信号为各态历经的。对于各态历经随机信号，则可用一个样本的时间平均来代替其集合平均。

（2）能量信号与功率信号

1）能量信号

在非电量测量中，常把被测信号转换为电压和电流信号来处理。当电压信号x（t）加到电阻R上，其瞬时功率P（t）＝x2（t）/R。若电阻为单位电阻，即R＝1时，则P（t）＝x2（t）。瞬时功率对时间的积分就是信号在该积分时间内的能量。因此，若不考虑信号实际的量纲，可把信号x（t）的平方x2（t）及其对时间的积分分别称为信号的功率和能量。当x（t）满足

时，则认为信号的能量是有限的，并称为能量有限信号，简称能量信号，如矩形脉冲信号、指数衰减信号、三角形脉冲信号等。

2）功率信号

若信号在区间（–∞，∞）的能量是无限的，即

但它在有限区间（t1，t2）的平均功率是有限的，即

则被称为功率有限信号，简称功率信号。

如图1.1所示的单自由度振动系统。其位移信号就是能量无限的正弦信号，但在一定时间区间内其功率是有限的。因此，该位移信号为功率信号。如果该系统加上阻尼装置，其振动能量随时间而衰减（见图1.3），这时的位移信号就为能量有限信号。但是必须注意，信号的功率和能量，不一定具有真实功率和真实能量的量纲。一个能量信号具有零平均功率，而一个功率信号具有无限大能量。

（3）时限信号与频限信号

1）时限信号

时限信号是指在时域有限区间（t1，t2）内定义，而其外恒等于零的信号。例如，矩形脉冲、三角脉冲、余弦脉冲等；反之，若信号在时域无穷区间内定义则被称为时域无限信号，如周期信号、指数衰减信号、随机信号等。

2）频限信号

频限信号是指在频域内占据一定的带宽（f1，f2），而其外恒等于零的信号。例如，正弦信号、sin c（t）、限带白噪声等的频域函数。若信号在频域内的带宽延伸至无穷区间，则称为频域无限信号。

时间有限信号的频谱，在频率轴上可延伸至无限远处；同理，一个有限带宽信号，也在时间轴上延伸至无限远处。一个信号不能够在时域和频域上都是有限的，可阐述为以下定理：一个严格的频限信号，不能同时是时限信号；一个严格的时限信号，不可能同时是频限信号。

（4）连续时间信号与离散时间信号

按信号函数表达式中的独立变量取值是连续的还是离散的，可将信号分为连续信号和离散信号。通常独立变量为时间，相应地对应连续时间信号和离散时间信号。

1）连续时间信号

在所讨论的时间间隔内，对任意时间值，除若干个第一类间断点外，都可给出确定的函数值，此类信号称为连续时间信号或模拟信号。常见的正弦、直流、阶跃、锯齿波、矩形脉冲及截断信号等都属连续时间信号。

2）离散时间信号

离散时间信号又称时域离散信号或时间序列。它是在所讨论的时间区间内，在所规定的不连续的瞬时给出函数值，如图1.6所示。

图1.6　离散时间信号

离散时间信号又可分为两种：采样信号与数字信号。采样信号是时间离散而幅值连续的信号；数字信号是时间离散幅值量化的信号。计算机或信号分析仪所接收的一般是数字信号。

（5）物理可实现信号与物理不可实现信号

1）物理可实现信号

物理可实现信号又称为单边信号，满足条件：t＜0时，x（t）＝0，即在时刻小于零的一侧全为零，信号完全由时刻大于零的一侧确定。

在实际中出现的信号，大量的是物理可实现信号，因为这种信号反映了物理上的因果律，故也被称为因果信号。实际中所能测得的信号，许多都是由一个激发脉冲或某种激励作用于一个物理系统之后所输出的信号。

2）物理不可实现信号

物理不可实现信号也称为非因果信号，它在事件发生之前，即t＜0时就预知信号。

（6）其他分类

在对信号做频谱分析时，还常常根据信号的能量或功率的频谱来将信号分为低频信号、高频信号、窄带信号、宽带信号、带限信号等；根据信号的波形相对于纵轴对称性将信号分为奇信号和偶信号；根据信号的函数值是实数还是复数将信号分为实信号和复信号等。