Материал: Содержание
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Петербургский государственный университет путей сообщения
Электротехнический факультет
Кафедра «Методы и приборы неразрушающего контроля»
ОБРАБОТКА И ОБНАРУЖЕНИЕ АКУСТИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ
Методические указания
ккурсовой работе по дисциплине
«Обнаружение и фильтрация сигналов в неразрушающем контроле»
САНКТ-ПЕТЕРБУРГ
2014
|
|
Содержание |
|
Обозначения и сокращения ......................................................................... |
3 |
||
1 |
Исследование параметров случайного процесса..................................... |
4 |
|
|
1.1 |
Расчет числовых характеристик......................................................... |
4 |
|
1.2 |
Спектральный анализ сигнала............................................................ |
5 |
2 |
Выбор метода предварительной обработки сигнала............................... |
7 |
|
|
2.1 |
Спецификация требований к фильтру ............................................... |
7 |
|
2.2 |
Вычисление коэффициентов фильтра................................................ |
9 |
|
2.3 |
Реализация фильтра в среде Matlab.................................................. |
12 |
3 |
Разработка алгоритма обнаружения сигнала......................................... |
14 |
|
4 |
Разработка блок-схемы устройства цифровой обработки сигнала ...... |
15 |
|
|
4.1 |
Расчет параметров аналого-цифрового тракта ................................ |
16 |
|
4.2 |
Расчет объема внутренней памяти для хранения данных............... |
16 |
Основные результаты и выводы................................................................ |
16 |
||
Список литературы .................................................................................... |
16 |
||
2
Обозначения и сокращения
с.в. |
- |
случайная величина |
СКО |
- |
среднее квадратическое отклонение |
ФНЧ |
- |
фильтр нижних частот |
ФВЧ |
- |
фильтр верхних частот |
ПФ |
- |
полосовой фильтр |
РФ |
- |
режекторный фильтр |
КИХ |
- |
конечная импульсная характеристика |
АЧХ |
- |
амплитудно-частотная характиристика |
ФЧХ |
- |
фазо-частотная характеристика |
БПФ |
- |
быстрое преобразование Фурье |
3
1 Исследование параметров случайного процесса
Определение случайного процесса, статистические характеристики случайного процесса.
1.1 Расчет числовых характеристик
Оценка для математического ожидания ~ дискретного сигнала mx
(1)
~
Оценка дисперсии Dx рассчитывается по выражению
(2)
Среднее квадратическое отклонение
(3)
Энергия сигнала по временной области
(4)
В таблице 1.1 приведены результаты расчета параметров
исходного сигнала по выражениям (1), (2), (3) и (4).
Таблица 1.1 – Числовые параметры исходного сигнала
Параметр сигнала |
Значение |
Оценка математического ожидания ̃x |
|
Оценка дисперсии ̃x |
|
Оценка СКО |
|
Энергия сигнала |
|
Длительность сигнала Т, с |
|
Построить график исходного сигнала с указанием на нем значения
̃x и .
Оценка строится на гафике в виде двух линий:
̃ |
и |
̃ |
. |
4
|
|
|
Зависимость <<Амплитуда-время>> |
|
|
||
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Исходный сиганал |
|
|
|
|
|
|
0.8 |
Оценкаx m |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Оценка |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.4 |
|
|
|
|
|
|
В |
0.2 |
|
|
|
|
|
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
Амплитуда |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-0.2 |
|
|
|
|
|
|
|
-0.4 |
|
|
|
|
|
|
|
-0.6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-0.8 |
|
|
|
|
|
|
|
-10 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
|
|
|
Время, с |
|
|
|
|
|
Рисунок 1.1– График исходного сигнала |
|
|
|||
Текст программы в Matlab для расчета значений таблицы 1.1 и построения графика на рисунке 1.1.
% сохранить значения save('fx.mat', 'fx', 'fd', 't');
Выводы по п.1.1
1.2 Спектральный анализ сигнала
Дать определение амплитудного и фазового спектра сигнала.
Описание дискретного преобразования Фурье.
График амплитудного спектра представлен на рисунке 1.2. На графике спектра отмечены составляющие, соответствующие гармоникам полезного сигнала1.
1Положения гармоник определяется исходя из задания, диапазон спектра сигнала следует ограничить до 10 КГц
5