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

6 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

23274. Історичні романи В.Скотта 18.43 KB
  Історизм Скотта не тільки антикварний а й те як люди виявляли себе в той чи інший період. Позиція Скотта ніколи не переміщувати обєкт погляду на історію власний погляд на рух історії історія ніколи не йде крайнощами вона завжди знайде десь серединний шлях. В його пригодах найбільше приваблює читача не розповідь про кохання до шляхетної і цнотливої леді Ровени з якою Айвенго врештірешт щасливо одружується а його романтична закоханість у красунюєврейку Ревекку один з найпривабливіших жіночих характерів у Скотта дівчину із...
23275. Гофман 20.18 KB
  Гротескнофантастичний романтизм Гофмана На останньому етапі творчості Гофмана остаточно визначається його гротескнофантастичний романтизм. Але найуживанішим і найефективнішим художнім засобом стає у Гофмана гротескгротеск це вільне й примхливе поєднання різних образів і мотивів вільна гра з ними викличне ігнорування раціоналістичної розсудливості й зовнішньої правдоподібності. У цьому плані дуже характерним твором Гофмана є повістьказка Малюк Цахес яка повністю складається з образівгротесків гротескних ситуацій і вся є...
23276. Гюго 22.53 KB
  Гюго Оди й різні вірші 1822 до якої ввійшли вірші створені переважно за правилами класицизму. Відкинувши класицистичну нормативність Гюго ввів у французьку поезію нові форми й розміри створив нову систему віршування велику увагу приділив звуковій організації вірша його ритмомелодиці. останній роман Гюго присвячений революції 93 рік 1874 р. Поезія Гюго.
23277. Диккенс 23.65 KB
  Діккенса можна поділити на чотири періоди. Показовим для цього періоду творчості Діккенса є побудований на матеріалах побутового нарису роман Посмертні нотатки Піквікського клубу 1837. Другий період творчості Чарлза Діккенса Другий період творчості письменника значною мірою пов'язаний з закордонними подорожами письменника по Італії Швейцарії Франції США. У цей час ще яскравіше проявився талант Діккенсапубліциста Американські замітки майстра нарисів Картини Італії .
23278. Едгар По Творчий доробок 19.49 KB
  По 373839 Творчий доробок його талант багатогранний це проза поезія літкритичні статті рецензії науковоастрономічна поема засновник детективного жанру у літру ввійшов як новеліст 64 новели перша Рукопис знайдений у пляшці одне з найкращий оповідань Золотий жук двотомна збірка оповідань Гротески та арабески поезія Крук Оповідання По відрізняються одне від одного сюжетом настроєм тональністю так що здається важко знайти для них якийсь тематичний і стилістичний спільний знаменник за яким ми пізнаємо руку того...
23279. Творчість Еспронседи (байронізм) 20.43 KB
  Еспронседа не відразу знайшов свій поетичний шлях. Другий період творчості ЕспронседаіДельґадо розпочався у 1833 р. ЕспронседаіДельґадо поет пов'язаний з іспанською національною традицією. У своїй творчості ЕспронседаіДельґадо звертався до змалювання сучасного йому суспільства особливо яскраво це прослідковується у таких його поезіях як Злочинець засуджений до страти Кат Злидар.
23280. Естетичні засади романтизму 43 KB
  Якщо епоха Просвітництва найбільшим своїм здобутком вважала відкриття людини мислячої мірилом людяності якої є розум здатність мислити бажання пізнати таємниці землі та неба то найбільшим здобутком нового літературного напряму романтизму стало відкриття внутрішньої людини природу якої визначає не стільки її інтелект скільки багатство та глибина її душі. Індивідуальне Я людини було цінним для Просвітництва в тій мірі в якій воно було корисним для суспільства. Воно цікавило просвітителів не саме по собі а як засіб інструмент...