Квантование сигнала по уровню. Погрешность квантования.
квантование – преобразование непрерывного сигнала в дискретный, состоящий из множества квантов (квантование по уровню). При квантовании любое значение в интервале заменяется одной величиной, называемой уровнем квантования. Погрешность не превышает половины интервала (если рассматривать всего один интервал);
Дискретизация и восстановление сигнала
дискретизация – замена непрерывной функции на функцию точечного аргумента (квантование по времени). Шаг дискретизации ¬– интервал между двумя измерениями;
Методы восстановления сигнала и теорема Котельникова.
Существует
универсальный метод, позволяющий
восстанавливать дискретные сигналы.
Он основан на теореме Котельникова и
носит название метода Котельникова.
Теорема гласит: если
функция х(t),
удовлетворяющая условию Дирихле и
обладающая ограниченным спектром,
дискретизирована циклически, то ее
можно восстановить по этой совокупности
без погрешности.
Формула для восстановления:
.
Фильтрация сигнала. Типы фильтров.
фильтрация – выделение из спектра определенной полосы частот. Бывает аналоговой (RC-цепочка) и цифровой (с разложением в ряд Фурье);
Полосовые фильтры – комбинация верхних и нижних частот.
Пассивные фильтры – сигнал идёт на убыль.
Активные фильтры – используются операционные усилители; в таких усилителях коэффициент усиления зависит от частоты.
Заграждающие фильтры – ставятся в цепях питания; на частотах 50 - 100 Гц.
Модуляция сигнала с периодической несущей. Спектр модулированного сигнала. Импульсная модуляция.
модуляция – воздействие измерительного (полезного) сигнала на какой-либо стационарный (несущий) переменный.
Стационарный сигнал при модуляции – носитель, несущий сигнал.
Обратный процесс – демодуляция (детектирование). Применяется, когда нужно повысить точность измерения и уберечься от помех.
Выделение полезного сигнала из модулируемого, называется детектированием (повышение точности измерений, сберегает от помех).
Детектирование амплитудной модуляции бывает «линейным» (на самом деле оно всегда нелинейное; несущую по модулю, затем через фильтр низкой частоты, срезая все частоты, не меньшие удвоенной несущей) и квадратичным (несущую в квадрат, затем также). Детектирование частотно-модулированного сигнала основана на использовании гетеродина;
Детектирование сигнала. Квадратичное и «линейное» детектирование.
Линейное детектирование – полученный сигнал берется по модулю
Квадратичное детектирование – сигнал подаётся на полупроводниковую лампу; на выходе квадрат входного сигнала.
Структуры и алгоритмы основных видов ис.
Многомерные системы – системы для системного измерения взаимосвязанных величин. Если датчики не обладают селективностью, то на выходе датчики будут давать сигнал, зависящий от разных измеряемых величин. Возникает задача выделения вклада каждой величины в этот сигнал. Если между параметрами объекта имеется внутренняя связь, то чтобы создать многомерную ИИС, об объекте необходимо иметь априорную информацию.
Измерительные системы, позволяющие получать коэффициенты аппроксимирующих функций, называются аппроксимирующими ИИС.
Адаптивная дискретизация. ИИС обладают избыточностью – обычно информации измеряется больше, чем необходимо. Поэтому применяют АД – частота дискретизации меняется в зависимости от скорости изменения сигнала.