Название: Метрология - Сергеев А.Г.

Жанр: Маркетинг

Рейтинг:

Просмотров: 2176

 .

 После преобразования

где

Cигналы, дискретизированные по времени и непрерывные по размеру получаются из непрерывных по времени и размеру сигналов посредством дискретизации. Дискретизация — измерительное преобразование непрерывного во времени сигнала Y(t) в последовательность мгновенных значений этого сигнала Yk=Y(kDt), соответствующих моментам времени kDt, где k =1; 2; ... Интервал времени Dt называется шагом дискретизации, а обратная ему величина f =l/Dt — частотой дискретизации.

Процесс дискретизации непрерывного сигнала показан на рис. 10.14. Математически он описывается с помощью дельта-функции 5(t-kAt), которая, как известно, обладает стробирующим действием. Идеальный дискретизированный сигнал Yfl является последовательностью импульсов нулевой длительности и аналитически может быть представлен в виде

где Y(kDt) — значение непрерывного сигнала в k-й точке дискретизации.

Рис. 10.14. Дискретизация непрерывного сигнала (а) и погрешность

                   восстановления (б):

1 — исходный непрерывный сигнал; 2— сигнал, дискретизированный-по времени и непрерывный по размеру; 3 — восстановленный с помощью полинома Лагрзнжа нулевой степени непрерывный во времени сигнал

Дискретизация бывает равномерной (At = const) и неравномерной (At — переменная величина). Частота дискретизации выбирается на основе априорных сведений о характеристиках дискретизируемого сигнала. На практике наибольшее распространение получила равномерная дискретизация. Это объясняется тем, что алгоритмы дискретизации и последующего восстановления сигнала и соответствующая аппаратура относительно просты. Однако при недостаточности априорных данных о характеристиках сигнала или их некорректности возможна значительная избыточность отсчетов.

По способу получения дискретных значений различают физичс скую и аналитическую дискретизации.

При физической дискретизации, т.е. дискретизации, осуществляемой аппаратными средствами электроники (рис. 10.15, а), преобразование непрерывного сигнала в последовательность мгновенных значений осуществляется с помощью стробирующего импульса конечной (ненулевой) длительности тс (рис. 10.15, б). Поэтому амплитуда дискретизированных значений может находиться в диапазоне от YBbIX(ti) до YBbIX(ti - tc). Поскольку дискретизированное значение относят, как правило, к моменту времени ti, то возникает погрешность датирования отсчета Dд =YBbIX(ti) — Ycp, максимальное значение которой Dдm = Yвых(ti + tc) - Yвых(ti), где Ycp — некоторое значение сигнала Ycp Î [Yвыx(ti);Yвых(ti+tc)], зависящее от аппаратной реализации устройств, дискретизирующих измерительный сигнал.

Рис 10.15. Структурная схема процесса физической дискретизации (а)

                 и основные сигналы в укрупненном временном масштабе (б)

Дискретизация имеет место в расчетах процессов, проводимых с помощью вычислительной техники. В этом случае она называется аналитической (математической, расчетной, условной). При такой дискретизации длительность стробирующего импульса равна нулю; следовательно, погрешность датирования принципиально отсутствует и дискретизированное значение относится к заданному моменту времени, т.е. определяется мгновенное значение сигнала.

В дискретизированном сигнале отсутствуют промежуточные значения, которые содержались в исходном непрерывном сигнале. Однако часто принципиально необходим непрерывный сигнал. Поэтому во многих случаях дискретизированный сигнал требуется преобразовать в непрерывный, т.е. восстановить его промежуточные значения. Задача восстановления дискретизированных сигналов в общем случае аналогична задаче интерполирования функций. При восстановлении исходного сигнала Y(t) по совокупности выборок Yд(kDt) формируется обобщенный многочлен

где Ci(t) — система базисных функций, которая обычно является ортогональной или ортонормированной; ai — коэффициенты ряда. Его значения в точках дискретизации совпадают со значениями непрерывной функции. В ряде случаев при формировании восстанавливающего многочлена накладывается условие совпадения производных до заданного порядка п включительно.