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

4 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

22400. Системы и технологии управления проектированием и жизненным циклом изделия (PDM-, PLM-, CALS-технологии) 147 KB
  Однако попытки использовать имевшиеся в то время СУБД не приводили к удовлетворительным результатам в силу разнообразия типов проектных данных распределенного и параллельного характера процессов проектирования с одной стороны и недостаточной развитости баз данных с другой стороны. Однако они не учитывали или в недостаточной степени удовлетворяли требованиям обеспечения целостности данных управления потоками проектных работ многоаспектного доступа пользователей к данным. Они предназначены для информационного обеспечения проектирования и...
22401. CASE-технологии компьютерного проектирования 94.5 KB
  1 Введение CASEтехнологии; 7.2 CASEсредства.4 Структурный подход к проектированию ИС CASE средствами.
22402. CASE-средства анализа и синтеза проектных решений информационных систем 238 KB
  Взаимодействие блоков друг с другом описываются посредством интерфейсных дуг выражающих ограничения которые в свою очередь определяют когда и каким образом функции выполняются и управляются; строгость и точность. отделение организации от функции т. Методология SADT может использоваться для моделирования широкого круга систем и определения требований и функций а затем для разработки системы которая удовлетворяет этим требованиям и реализует эти функции. Диаграммы главные компоненты модели все функции ИС и интерфейсы на них...
22403. Основные понятия и методология проектирования сложных объектов и систем. Методология системного подхода к проблеме проектирования сложных систем 233 KB
  Сущность процесса проектирования Методология системного подхода к проблеме проектирования сложных систем 1. Сущность процесса проектирования Сущность процесса проектирования заключается в разработке конструкций и технологических процессов производства новых изделий которые должны с минимальными затратами и максимальной эффективностью выполнять предписанные им функции в требуемых условиях [70 71]. Результатом проектирования как правило служит полный комплект документации содержащий достаточные сведения для изготовления объекта в...
22404. Основные понятия и методология проектирования слож 171.5 KB
  План Понятия инженерного проектирования; 2. Цели проектирования; 3. Объекты проектирования; Процессы проектирования.
22405. Введение в математический анализ 1.32 MB
  Числовые множества 1. Числовые множества. Числовые функции Числовые множества. Числовая последовательность и ее предел Числовая последовательность и свойства последовательностей.
22406. Непрерывность функции в точке 383 KB
  Функция f называется непрерывной в точке a если она определена в точке a и ее некоторой окрестности и если существует предел этой функции f при x при x  a и он равен fa т. Функция f называется непрерывной слева в точке a если она определена в точке a и в левой половине некоторой окрестности точки a если левый предел этой функции f при x  a0 существует и равен fa т. Функция f называется непрерывной справа в точке a если она определена в точке a и в правой половине некоторой окрестности точки a если правый предел этой функции...
22407. Дифференцируемость и производные функции 291 KB
  Дифференцируемость и производные функции Приращение аргумента и приращение функции. Понятие функции дифференцируемой в точке. Дифференциал функции. Производная функции.
22408. Производные высших порядков. Формулы Тейлора. Применение производной. Производные и дифференциалы высших порядков 652 KB
  Линеаризация функции. Приближенное вычисление значений функции. Исследование функции с помощью производной. Возрастание и убывание функции на промежутке.