Miernictwo cyfrowe
Download
1 / 19

Miernictwo cyfrowe - PowerPoint PPT Presentation


  • 158 Views
  • Uploaded on

Miernictwo cyfrowe. Artur Zieliński Katedra Elektrochemii, Korozji i Inżynierii Materiałowej pokój 311. Miernictwo cyfrowe: fragment znacznie bardziej rozległej gałęzi nauki, znanej powszechnie jako Digital Signal Processing , czyli Cyfrowa obróbka sygnałów.

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about ' Miernictwo cyfrowe' - cathal


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript

Miernictwo cyfrowe

Artur Zieliński

Katedra Elektrochemii, Korozji i Inżynierii Materiałowej

pokój 311


Miernictwo cyfrowe: fragment znacznie bardziej rozległej gałęzi nauki, znanej powszechnie jako

Digital Signal Processing,czyli

Cyfrowa obróbka sygnałów


Interdyscyplinarny charakter DSP gałęzi nauki, znanej

Wojskowość : radar, sonar, sterowanie pocisków, bezpieczna komunikacja.

Medycyna: tomografia i inne formy obrazowania medycznego, ulrasonografia, analiza EKG i EEG.

Przemysł: poszukiwania minerałów, sterowanie procesami technologicznymi, systemy CAD.

Nauka: analiza sejsmiczna, gromadzenie danych, analiza widmowa, symulacje komputerowe.

Komunikacja: komórki, Cyfra+ itp..

Sztuka: Matrix, Toy Story, Gwiezdne Wojny, Forrest Gump, itd.............


Jaki jest cel/sens naszych spotkań? gałęzi nauki, znanej

Przede wszystkim: utylitarny charakter DSP.

Podstawowym celem badań (elektrochemicznych) jest określenie wartości pewnych parametrów fizykochemicznych (pojemność, impedancja). W tym celu konieczne jest wykonanie pomiaru a następnie obróbki danych doświadczalnych. Zgodnie z powyższym podstawowym założeniem, zajmować się będziemy zagadnieniem w jaki sposób należy pomiar i obróbkę danych wykonać, a nie co jest mierzone i jaki parametr jest uzyskiwany.


Podstawowe definicje: gałęzi nauki, znanej

Sygnał: nośnik informacji.

Z perspektywy miernictwa ważniejszy jest sposób reprezentacji informacji niż ona sama. Z tego względu operuje się (niestety) na abstrakcyjnych modelach matematycznych nie odwołujących się do żadnej konkretnej wielkości fizycznej.


Sygnał gałęzi nauki, znanej (banalny przykład)

Z punktu widzenia babki najbardziej (jedynie) istotne są treści niesione w przekazie radiowym. Z drugiej strony dla fizyka interesujące są zmiany pola elektromagnetycznego wędrującego w atmosferze. Nas z kolei nie będą interesowały groźne treści ani pole elektromagnetyczne a funkcja (czyli modulowana sinusoida) reprezentująca model omawianej transmisji.


Układ gałęzi nauki, znanej (drugie ważne pojęcie)

Ponieważ sygnał zprowadzony został do abstrakcyjnego pojęcia matematycznego, wprowadzamy operatory działające na sygnały które nazwiemy układami. Układy mogą być odpowiednikami na przykład rzeczywistych elementów elektronicznych.

wzmacniacz audio (cała masa skomplikowanej elektroniki)


Sygnały analogowe i cyfrowe gałęzi nauki, znanej

„Termin analogowy używany jest w celu przedstawienia przebiegu (sygnału), który jest ciągły w czasie i może przyjmować ciągły zakres wartości amplitud” (Lyons).

Zatem jest to sygnał ciągły w określony w ciągłej dziedzinie (czasie).

Przykłady: radiofonia, telewizja i telefonia analogowa, muzyka zapisana na płytach winylowych.

Pytanie czy czas rzeczywiście jest wielkością ciągłą zostawmy fizykom kwantowym.


Sygnały analogowe i cyfrowe (przykład) gałęzi nauki, znanej

Ogólnie wiadomo jest że Paździoch i Ferdek współzawodniczą o toaletę oskarżając się wzajemnie o działanie z premedytacją „bo panu zawsze się chcę wtedy kiedy mnie się chce”. Dlatego też Komisja Śledcza powołała Boczka aby przez pewien okres czasu notował momenty wejść do WC obu sąsiadów. W omawianym przypadku sygnałem będą zbiory wartości czasu wejść odpowiednio dla Ferdka i Paździocha.


F gałęzi nauki, znanej

wartości dyskretne (ktoś wchodzi / nie wchodzi)

P

17:00

18:00

19:00

czas

Wynik rejestracji

Nowy typ sygnału: sygnał dyskretny o czasie ciągłym. Wielkość dyskretna jest to wielkość, której wartości przebiegają zbiór przeliczalny. Zbiór wartości może zostać ponumerowany za pomocą liczb naturalnych. Przykładowo: ktoś akurat wchodzi do WC: 1, nikt nie wchodzi: 0.


F gałęzi nauki, znanej

P

17:00

18:00

19:00

czas

Omawiany sygnał z powodzeniem może być reprezentowany jako sygnał dystrybucyjny z wykorzystaniem „funkcji” Delta Diraca. Należy zauważyć, że pomimo iż wartości omawianego sygnału są różne od zera jedynie dla określonych chwil czasu to czas pozostaje dziedziną ciągłą.


Kiepski przykład – ciąg dalszy gałęzi nauki, znanej

Załóżmy, że pan Boczek po pewnym czasie był tak zmęczony, że zaczął przysypiać. Kiedy się budził natychmiast sprawdzał stan zajętości WC (momenty oznaczone zielonymi kreskami).

Ze względu na przysypianie, oczywiście obserwator nie zna stanu toalety poza oznaczonymi chwilami. Sygnał jest określony jedynie dla zbioru wybranych momentów czasu. Jest to sygnał dyskretny o czasie dyskretnym.


Przykład dla osób zniesmaczonych prymitywizmem Kiepskich gałęzi nauki, znanej

ciśnienie krwi

ups!

czas

W szpitalu w Leśnej Górze zabrakło prądu. Dzielny doktor Bruno Łysy oczywiście jest na stanowisku i samodzielnie mierzy powiedzmy ciśnienie najbardziej chorego pacjenta. Ponieważ w przeciwieństwie do Arnolda Boczka jest nadludzko wręcz sumienny pomiary dokonuje dokładnie co minutę zapisując wynik. Oto przykładowy rezultat:

T – okres próbkowania, 1/T – częstotliwość próbkowania


Podsumowanie gałęzi nauki, znanej

  • Abstrakcja pojęć miernictwa od fizycznych wielkości stanowiących przedmiot pomiaru.

  • Sygnały i układy: podstawowe pojęcia stanowiące przedmiot rozważań.

  • Wielkości dyskretne – określone dla przeliczalnych (skwantowanych) zbiorów wartości.

  • Sygnał dyskretny o czasie dyskretnym (cyfrowy) – podstawowy przedmiot zainteresowania.

  • Sygnał o czasie dyskretnym powstaje z sygnału o czasie ciągłym w wyniku procedury rejestracji jego wartości w określonych chwilach czasu (próbkowania).

  • Próbkowanie zachodzące dla stałych interwałów pomiędzy kolejnymi rejestracjami nazywa się próbkowaniem równomiernym.


Znaczenie sygnałów cyfrowych gałęzi nauki, znanej

Przy zachowaniu założeń twierdzenia Shannona-Kotielnikowa, na podstawie znajomości sygnału cyfrowego możliwe jest dokładne odtworzenie macierzystego sygnału analogowego. Innymi słowy zachowywana jest informacja dotycząca badanego obiektu fizycznego.


Ogólny schemat pomiaru gałęzi nauki, znanej i obróbki sygnału

obiekt fizyczny

czujnik (sensor)

układ kondycjonujący

przetwor-nik A/D

sygnał analogowy

sygnał cyfrowy

to nas w zasadzie nie interesuje ...


Obiekt – czujnik gałęzi nauki, znanej

(przykłady)


Układy kondycjonujące gałęzi nauki, znanej

Cecha wspólna:

operują na sygnale ANALOGOWYM

napięcie

prąd

Przetwornik prąd napięcie

Filtry analogowe...

...w tym filtry ANTYALAISINGOWE


Karta pomiarowa. Dokonuje próbkowania oraz gałęzi nauki, znanej kwantyzacji sygnału analogowego.

Przekształcenie A/D

Analog/Digital

częstotliwość próbkowania


ad