Signal tasnifi
Aniq ma'lumotni uzatishdagi roliga ko'ra signallarni foydali va interferentsiyaga bo'lish
mumkin. Foydali signallar ma'lum ma'lumotlarni olib yuradi va shovqin uni buzadi, garchi u boshqa ma'lumotlarni ham olib yurishi mumkin.
Kutilayotgan signal qiymatlarining aniqlik darajasiga ko'ra, barcha signallarni deterministik signallarga va tasodifiy signallarga bo'lish mumkin. Signal deterministik deb ataladi, uning qiymati istalgan vaqtda aniq belgilanishi mumkin. Deterministik signallar davriy yoki davriy bo'lmagan bo'lishi mumkin. Davriy - bu shart bo'lgan signal s (t) = s (t + kT), bu erda k - har qanday butun son, T - chekli vaqt davri bo'lgan davr. Davriy signalga misol garmonik tebranishdir. Mana U m, T, f 0, w 0, va j 0- mos ravishda tebranishning amplitudasi, davri, chastotasi, burchak chastotasi va boshlang'ich fazasi.
Murakkab davriy signallarga kiradi impuls signallari turli shakllar (elektr impulslari) Elektr impulsi - bu elektr kuchlanish yoki oqimning qisqa muddatli keskin o'zgarishi.
Yuqori chastotali tebranishlarni o'z ichiga olmaydigan oqim yoki kuchlanishning (unipolyar) elektr impulslari video impulslar deb ataladi (2.2-rasm). Vaqt chegaralangan yuqori chastotali yoki o'ta yuqori chastotali elektromagnit tebranishlar bo'lgan, konverti video impuls shaklida bo'lgan elektr impulslari radio impulslar deb ataladi.
Vaqt o'zgarishining tabiati bo'yicha elektr impulslari to'rtburchaklar, arra tishli, eksponensial, qo'ng'iroq shaklidagi va boshqa shakllarda farqlanadi. Haqiqiy video puls juda murakkab shaklga ega bo'lishi mumkin, bu A amplitudasi, zarba davomiyligi bilan tavsiflanadi t va , ko'tarilish vaqti t f va kuzning davomiyligi t bilan , D cho'qqisining yorilishining o'lchami A. Har qanday murakkab davriy signal asosiy chastotaga karrali chastotalar bilan garmonik tebranishlar yig'indisi sifatida ifodalanishi mumkin. Davriy bo'lmagan signal odatda vaqt bilan cheklangan.
Tasodifiy signal - bu vaqt funktsiyasi bo'lib, uning qiymatlari oldindan noma'lum va faqat ma'lum bir ehtimollik bilan bashorat qilinishi mumkin. Asosiy xususiyatlar sifatida tasodifiy signallar qabul qiling:
a) ehtimollik taqsimoti qonuni (ma'lum bir intervalda signal kattaligining nisbiy yashash vaqti);
b) signal kuchining spektral taqsimot
Sensorlarning chiqish signallari ba'zi jismoniy jarayonlarning aksidir. Ular odatda uzluksizdir, chunki ko'pchilik jismoniy jarayonlar tabiatda uzluksizdir. Bunday signallar analog signallar deb ataladi.
Analog signal uzluksiz (yoki qismli uzluksiz) funksiya x bilan tavsiflanadi A (t) va funktsiyaning o'zi, uning argumenti kabi, belgilangan chegaralar ichida har qanday qiymatlarni qabul qilishi mumkin. Analog signallarni yaratish va qayta ishlash juda oddiy, ammo ular nisbatan oddiy texnik muammolarni hal qilish imkonini beradi. Zamonaviy ish elektron tizimlar diskret va raqamli signallardan foydalanishga asoslangan.
Vaqtli diskret signal uzluksiz funksiyani diskret vaqtlarda uning oniy qiymatlari bilan almashtirishni ifodalovchi uzluksiz funktsiyani diskretlashtirish natijasida olinadi. Bunday signal panjara funksiyasi (ketma-ket vaqt seriyasi) S (n? T) bilan tavsiflanadi. U ma'lum bir oraliqda har qanday qiymatlarni qabul qilishi mumkin, mustaqil o'zgaruvchi n esa diskret qiymatlarni oladi n = 0, ± 1, ± 2, ... va? T - tanlab olish oralig'i.
Darajali kvantlangan signal kvantlash operatsiyasi natijasida olinadi. Darajani kvantlash operatsiyasining mohiyati shundan iboratki, analog signalning uzluksiz dinamik diapazonida kvantlash darajalari deb ataladigan bir qator diskret darajalar o'rnatiladi. Analog signalning joriy qiymatlari eng yaqin kvantlash darajalari bilan aniqlanadi.
Diskret vaqtli signal darajasida kvantlash diskret kvantlangan signalni olish imkonini beradi. Raqamli signal diskret kvantlangan signalning kvantlash darajalarini ikkilik raqamlar (ikkilik sanoq tizimidagi raqamlar) bilan raqamlash natijasida olinadi va shuning uchun diskret kvantlangan signalning namunaviy qiymatlarini quyidagi shaklda ifodalaydi. raqamlar. Orasida deterministik signallar alohida o'rinni sinov signallari egallaydi, ularning mavjudligi ishlab chiqilayotgan elektron qurilmalarning xususiyatlarini sinab ko'rish ehtiyojlari bilan bog'liq.
Garmonik tebranish. Eng keng tarqalgan sinov signali harmonik tebranish bo'lib, u o'lchash amaliyotida turli maqsadlar uchun asboblarning chastota xususiyatlarini baholash uchun ishlatiladi.
Birlik sakrashi o'lchovsiz kattalikdir, shuning uchun signalni s (t) birlik sakrash funktsiyasiga ko'paytirish t = 0 vaqtida bu signalni yoqishga teng:
t ³ uchun s (t). 0; (t) 1 (t) = da tDelta funktsiyasi. A-prior ?-funktsiya quyidagi shartlarga javob beradi:
t ¹ uchun 0 t 0; d (t - t 0) =
t = t0 uchun ;
Shunday qilib, ?-funktsiya argumentning nolga teng bo'lmagan barcha qiymatlari uchun nolga teng va t = 0 nuqtasida cheksiz katta qiymatni oladi. Egri chiziq ostidagi maydon, cheklangan ?-funksiya bir ga teng.
Vaqt funktsiyasi sifatida signal modellari birinchi navbatda to'lqin shakllarini tahlil qilish uchun mo'ljallangan. Murakkab shakldagi signallarni har qanday qurilmalar orqali o'tkazish masalalarini hal qilishda bunday signal modeli ko'pincha mutlaqo qulay emas va qurilmalarda sodir bo'layotgan jismoniy jarayonlarning mohiyatini tushunishga imkon bermaydi.
Shuning uchun signallar ko'pincha ortogonal garmonik (sinusoidal va kosinus) funktsiyalar sifatida qo'llaniladigan elementar (asosiy) funktsiyalar to'plami bilan ifodalanadi. Aynan shunday funktsiyalarni tanlash, ular matematik nuqtai nazardan, vaqtning o'zgarmas chiziqli tizimlarining (parametrlari vaqtga bog'liq bo'lmagan tizimlar) o'z funktsiyalari, ya'ni. ushbu tizimlardan o'tgandan keyin ularning shaklini o'zgartirmang. Natijada signal turli xil amplitudalar, fazalar va garmonik funksiyalarning chastotalari bilan ifodalanishi mumkin, ularning kombinatsiyasi signal spektri deb ataladi.
Shunday qilib, ixtiyoriy deterministik signalni ifodalashning ikkita shakli mavjud: vaqt va chastota (spektral).
Taqdimotning birinchi shakli t vaqt funksiyasi sifatida signalning matematik modeliga asoslanadi:
ikkinchisi - chastota f funksiyasi ko'rinishidagi signalning matematik modeli bo'yicha va bu juda muhim, bu model faqat murakkab funktsiyalar sohasida mavjud:
S = (f) = S (jf). Xulosa:
Xulosa qilib aytganda, Analog signallarni qayta ishlaydigan qurilmalar (analog ishlov berish) analog (analog protsessorlar) deb ataladi.
Raqamli signallarni qayta ishlaydigan qurilmalar (raqamli ishlov berish) raqamli (raqamli protsessorlar) deb ataladi.
Ba'zi hollarda ishlov berish usulini tanlash aniq, boshqa hollarda tanlashda aniqlik yo'q va shuning uchun yakuniy qaror ushbu usullarning afzalliklari va kamchiliklariga asoslangan muayyan mulohazalarga asoslanadi.
Raqamli signalni qayta ishlash usullarining asosiy afzalliklari quyidagilardan iborat:
· analog texnologiya yordamida amalga oshirish qiyin va ko'pincha imkonsiz bo'lgan signallarni qayta ishlashning murakkab algoritmlarini amalga oshirish qobiliyati;
· "moslashish" yoki o'z-o'zini sozlash tamoyilini amalga oshirish imkoniyati, ya'ni qurilmani jismoniy qayta qurmasdan signalni qayta ishlash algoritmini o'zgartirish imkoniyati (masalan, filtr kirishiga kiradigan signal turiga qarab);
· bir vaqtning o'zida bir nechta signallarni qayta ishlash imkoniyati;
· asosan erishish mumkin bo'lgan signalni qayta ishlashning yuqori aniqligi;
· haroratning o'zgarishi, qarish, nol drift, ta'minot kuchlanishining o'zgarishi va boshqa sabablarga ko'ra raqamli protsessorlar parametrlarining beqarorligi signalni qayta ishlash "sifatiga" sezilarli ta'sir ko'rsatmaydi;
· raqamli qurilmalarning shovqinga chidamliligi va raqamli signallarni uzatish uchun kamroq energiya, vaqt va chastota "xarajatlari" (analog signallarni uzatish bilan solishtirganda);
· raqamli qurilmalar rivojlanishining yuqori darajasi.
Raqamli protsessorlarning kamchiliklari quyidagilardan iborat:
· analog qurilmalarga nisbatan katta murakkablik va hali ham yuqori narx; · biz xohlagan darajada yuqori emas, ishlash;
· hisob-kitoblar jarayonida namuna olish, signalni kvantlash va yaxlitlash natijasida yuzaga kelgan aniq xatolarni bartaraf etishning mumkin emasligi.
Bugungi texnik signalni qayta ishlash muammosini hal qilish uchun analog va raqamli usullarning to'g'ri kombinatsiyasini tanlash bilan duch keladi. Jismoniy analog signallarni faqat raqamli usullar yordamida qayta ishlash mumkin emas, chunki barcha datchiklar (mikrofonlar, termojuftlar, deformatsiyalar, piezoelektrik kristallar, magnit disklarning boshlari va boshqalar) analog qurilmalardir. Shuning uchun signallarning ba'zi turlari analog yoki raqamli usullar bilan keyingi qayta ishlash uchun normalizatsiya sxemalarini talab qiladi. Haqiqatda, signalni konditsioner qilish sxemalari quyidagi ishlarni bajaradigan analog protsessorlardir:
· o'lchash va dastlabki (bufer) kuchaytirgichlarda signallarni kuchaytirish);
· yuqori aniqlikdagi umumiy rejim kuchaytirgichlari bilan shovqin fonida signalni aniqlash; · dinamik diapazonni siqish (logarifmik kuchaytirgichlar, logarifmik DAC va dasturlashtiriladigan daromad kuchaytirgichlari);
· filtrlash (passiv va faol). Foydalanilgan adabiyot
1.Volinskiy V.A. va boshqa elektrotexnika / BA. Volinskiy, E.N. Zane, V.E. Shaternikov: Darslik. universitetlar uchun qo'llanma. - M .: Energoatomizdat, 2011 .-- 528 b., Ill.
|
