31195

Принципы квантования сигналов по времени амплитуде

Доклад

Информатика, кибернетика и программирование

Точность представления аналоговых сигналов в дискретной форме тем выше чем меньше интервал квантования. В теории передачи информации для обоснования выбора шага квантования аналоговых сигналов обычно используют теорему В.5 fmx где fmx максимальная частота спектра сигналов.

Русский

2013-08-25

36 KB

5 чел.

Принципы квантования сигналов по времени амплитуде

Принципы квантования сигналов по времени.

Для того, чтобы аналоговый сигнал мог быть оцифрован, необходимо представить его в виде дискретных значений амплитуд через определенные промежутки времени. Это означает, что

непрерывный аналоговый сигнал должен быть представлен в виде дискретной временной

последовательности отсчетов. При этом расстояние по времени между отсчетами – шаг квантования по времени - принято выбирать постоянным на весь цикл записи сейсмограммы. В момент выборки (опроса) измеренное значение амплитуды сигнала совпадает с истинным значением. В промежутках между отсчетами истинную амплитуду сигнала принято считать равной тому значению, которое может быть получено путем линейной интерполяции между двумя соседними отсчетами. Точность представления аналоговых сигналов в дискретной форме тем выше, чем меньше интервал квантования. В теории передачи информации для обоснования выбора шага квантования аналоговых сигналов обычно используют теорему В. А. Котельникова (СССР). Из этой теоремы следует, что для однозначной передачи по линии связи непрерывной функции с ограниченным спектром частот достаточно передавать ее отдельными значениями, взятыми с интервалом дельта t:  дельта t=0.5/fmax, где fmax - максимальная частота спектра сигналов. Дискретизация, осуществляемая с выбранным таким образом временным интервалом, позволяет сохранить в кодируемом сигнале все гармонические составляющие, частоты которых меньше половины частоты дискретизации. Частоту, равную половине частоты дискретизации, принято называть частотой Найквиста fN, в честь американского физика, впервые обратившего внимание на ее роль в теории передача сигналов. По определению, fN=0.5/дельта t=0.5*fкв,

где fкв - частота квантования.  Поскольку строгое определение максимальной частоты спектра сейсмического сигнала всегда затруднительно, то помимо теоремы В. А. Котельникова принимают во внимание еще одно условие - погрешность кусочно-линейной аппроксимации амплитуды квазигармонических сигналов |сигмаА|max=|1-cos(омега*дельта t/2)|. Практическую частоту квантования выбирают в четыре раза выше максимальной частоты регистрируемых колебаний:

fкв=4fmax. При обратном процессе - процессе получения аналоговых сигналов из дискретных цифровых записей возникают особые искажения, обусловленные проникновением помех из высокочастотной части спектра регистрируемых сейсмических колебаний. В области части спектра сигналов, ограниченных сверху частотой Найквиста fN, могут регистрироваться помехи,

обусловленные существованием компонент спектра аналогового сигнала на частотах выше fN.Для устранения помех, связанных с явлением такого наложения периодических спектров, сейсмические сигналы до квантования по времени должны быть подвергнуты низкочастотной фильтрации. Для этого во всех сейсморазведочных станциях имеются фильтры низкой частоты, называемые также антиаляйсинг-фильтрами. Эти фильтры должны иметь граничную частоту, существенно меньшую частоты квантования и значительную крутизну среза амплитудно-частотной характеристики.

Квантование сигналов по амплитуде.

Процесс измерения амплитуды выборки аналогового сигнала и представление измеренного значения в виде двоичного кода называется квантованием сигнала по уровню (амплитуде). Это преобразование осуществляется устройством, которое принято называть преобразователем аналог-код (ПАК). Любой сигнал можно измерить лишь с точностью до половины величины последнего разряда ПАК. Эта величина называется разрешающей способностью ПАК. Она представляет собой наименьшее различимое преобразователем приращение аналогового сигнала, способное вызвать изменение выходного кода сигнала на единицу младшего разряда. Чем выше разрядность ПАК, тем выше его разрешающая способность. Число разрядов ПАК определяет так называемый теоретический динамический диапазон сейсморазведочной станции, дБ:  D=20lg*(Amax/Amin)=20lg(Uo/(Uo/2^n))=20lg2^n=6n, где Amах и Amin - максимальный и минимальный сигналы, которые может регистрировать данная сейсморазведочная станция.

Динамический диапазон 14-разрядного ПАК достаточно велик (84 дБ), но все-таки заметно меньше возможного динамического (порядка 120 дБ) диапазона обычно регистрируемых

отраженных волн. Поэтому в цифровых сейсморазведочных станциях с таким типом ПАК

вынуждены были применять еще и специальные расширители динамического диапазона – усилители с системами мгновенной автоматической регулировки усиления - МАРУ. Только совместная работа таких усилителей и ПАК позволяла иметь в сейсморазведочных станциях общий теоретический динамический диапазон, гарантирующий неискаженную регистрацию отраженных волн.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

59150. Написання рядкової літери н (ен), складів, слів із нею 30.5 KB
  Мета: Вчити учнів писати малу букву н, склади та слова з нею; розвивати вміння правильно розміщувати букви на рядках, закріплювати знання назв елементів букв, виховувати у дітей увагу, старанність, спостережливість.
59151. Уроки з розвитку звязного мовлення. А вже весна, а вже красна... 58.5 KB
  Як правило на цих уроках більше говорить учитель навчаючи дітей переказувати а учні слухають як це робити. Учитель при необхідності коректує відповіді допомагає та згадує батьків тих учнів які працюють у журналістиці акцентуючи увагу на тому що робить спеціаліст кожного профілю.
59152. Козацькі забави. Уроки з фізичної культури 75.5 KB
  Вихідне положення руки зчеплені внизу 12 руки вгору піднятися на носки і потягнутися 34 опускаючи руки через сторони повернутися у вихідне положення. Вихідне положення ноги нарізно руки на пояс 1 нахил вправо з одночасним поворотом тулуба вправо 2 вихідне положення 34 те ж але в іншу сторону.
59153. Якими є моральні норми і правила співжиття у людському суспільстві 61 KB
  Хід: Звучить пєса Боккерині Менует Вчитель: Ми з вами діти живемо в оточенні інших людей і нам не байдуже те як вони відносяться до нас. Вчитель: До питань співіснування в суспільстві зверталися ще в Стародавній Греції.
59155. Урок читання 56 KB
  На швидкість читання впливають багато факторів: рівень мовленнєвого розвитку кут зору читця вміння артикулювати постановка дихання характер тексту образ слова розвиток периферичного зору...
59157. Усі ми - діти своїх матерів 46.5 KB
  Стоїть на видноколі світла мати У неї вчись. Мати Що може бути на світі прекраснішим священним за це імя Учениця У нашім раї на землі Нічого кращого немає Ніж тая мати молодая З своїм дитяточком малим. Учень Чуєте Хто там З дороги Мати іде молода...
59158. Утворення Української козацької держави - Гетьманщини 40.5 KB
  В програмі висунутій гетьманом геніально систематизовані ідеї старої княжої Київської Русі з новою ідеєю козацької держави Запорізької Січі. 2ий учень дослідник: Найвищим органом влади Війська Запорізького вважали...