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

61979. British Traditions and Customs 22.04 KB
  British nation is considered to be the most conservative in Europe. It is not a secret that every nation and every country has its own customs and traditions. In Great Britain people attach greater importance...
61982. А. Гайдар «Тимур и его команда» 19.58 KB
  Цели: познакомить учащихся с жизнью и творчеством Гайдара его повестью Тимур и его команда продолжить работу над совершенствованием качеств полноценного навыка чтения и умения работать с текстом произведения.
61983. Совершенствование прыжка в длину с места 74.73 KB
  Воспитание волевых качеств целеустремлённости Место проведения: спортивный зал Оборудование: свисток скакалки Содержание Дозировка Организационно-методические указания Вводная часть Построение приветствие сообщение темы и задач урока...
61984. Наложение повязок на конечности 101.24 KB
  Применение теоретических знаний в практической деятельности умение накладывать повязки. В зависимости от цели накладывания повязок различают: защитные повязки защищающие раны от высыхания и механического раздражения...
61985. Сталинградская битва 21.13 KB
  Предполагалось сначала изморить противника оборонительными боями сорвать его летнее наступление и подготовить условия для последующего наступления Красной Армии. Положение войск Приморской армии с каждым днём становилось всё тяжелее.