Метод цифровых фильтров

Поскольку аналоговые фильтры, рассчитанные на частоты 2<0,1 Гц, достаточно сложны и дороги, фильтрацию столь низкочастотных шумов следует осуществлять с использованием цифровых методов. Цифровые фильтры низких частот рассматриваются в первой части этого раздела. Затем мы обсудим высокочастотные цифровые фильтры, а также некоторые специальные Типы дискретных алгоритмов фильтрации. [c.462]

Книга посвящена основам теории цифрового представления волновых полей, их преобразованиям, алгоритмам вычисления этих преобра,зований, синтезу и записи голограмм, пространственным фильтрам для оптических систем обработки данных, визуализации информации, методам цифрового восстановления голограмм и интерферограмм, цифровому моделированию голографических процессов. Показано применение методов в оптике, акустике, измерительной технике, при неразрушающем контроле. [c.2]

В первых экспериментах по оптической пространственной фильтрации использовались комбинированные фильтры, состоящие из двух отдельных фильтров чисто амплитудного и чисто фазового [173, 204]. Методы цифровой голографии позволяют синтезировать оптические пространственные фильтры с комплексной функцией пропускания, записанные на одном физическом носителе. [c.142]

Книга написана на базе лекций, прочитанных в Лондонском имперском колледже известными специалистами в области цифровой обработки сигналов. В доступной форме изложены основы математического аппарата, используемого при работе с дискретными сигналами и системами, рассмотрены характеристики и методы синтеза цифровых фильтров, проанализированы основные ограничения, связанные с дискретным представлением данных. [c.576]

Помимо выбора соответствующих алгоритмов управления и их подстройки к объекту для обеспечения высокого качества управления с помощью циф, о-вых вычислительных устройств необходимо рассмотреть ряд важных аспектов. В гл. 26 рассматривается влияние квантования сигналов по уровню в преобразователе аналог/код, центральном процессоре и преобразователе код/аналог на работу системы управления с точки зрения выбора необходимой длины слова ЭВМ. Другим требованием является приемлемая фильтрация возмущений, которые не могут быть компенсированы с помощью алгоритмов управления. В связи с этим в гл. 27 исследованы вопросы фильтрации высоко-и среднечастотных сигналов с помощью непрерывных и цифровых фильтров. Комбинации алгоритмов управления с различными типами исполнительных устройств исследуются в гл. 28. В этой же главе рассматривается задача линеаризации исполнительного устройства с ограничениями по скорости и положению. Гл. 29 посвящена автоматизации расчета алгоритмов управления с помощью ЭВМ. В последней главе методы идентификации и цифрового управления демонстрируются на примерах управления теплообменником, сушильной центрифугой и паровым котлом. [c.441]

В методе синтеза цифровых фильтров [237] используются эффективные алгоритмы для получения весовых коэффициентов. Передаточная функция цифровых фильтров хорощо согласуется с заданной, однако процесс реализации такого ВШП связан с погрешностями, которые обесценивают преимущества метода. [c.372]

Возможности программного обеспечения (1) Задание структурной схемы системы, расчет переходных характеристик, годографа Найквиста, логарифмических характеристик, построение корневого годографа. (2) Анализ и проектирование цифровых фильтров с использованием различных методов. Расчет параметров фильтра, импульсной и частотной характеристик. (3) Анализ наблюдаемости, управляемости и устойчивости многосвязных систем в пространстве состояния, с использованием передаточной матрицы и дифференциальных уравнений. Вычисление и построение переходных функций, логарифмических частотных характеристик. Проектирование по заданному расположению полюсов, расчет наблюдателя, проектирование стационарных регулятора и фильтра Калмана. Подпрограммы для матричных операций. [c.313]

Возможности программного обеспечения аналитические команды позволяют выполнить следующие операции вычисление собственных векторов и собственных значений, арифметические действия над матрицами, обращение матриц, решение линейных уравнений, идентификацию по методу наименьших квадратов, декомпозицию по вырожденным значениям, быстрое Фурье-преобразование, расчет цифровых фильтров, статистические расчеты и др. Команды анализа и проектирования линейных систем управления определены как опции. Графические команды позволяют получать графики разных типов логарифмические, полулогарифмические, в полярных координатах, трехмерные. [c.333]

В основу акустико-эмиссионного метода контроля положен тот факт, что в конструкции при росте дефекта или возникновении пластических деформаций происходит излучение механических волн, которые, достигая поверхности конструкции, преобразуются пьезоэлектрическим преобразователем (датчиком) в электрические сигналы (рис. 22). Электрические сигналы усиливаются в 10 -10 раз, фильтруются, анализируются, обрабатываются и отображаются в цифровом или аналоговом виде регистрирующей аппаратурой. [c.52]

Повышение качества анализа может быть достигнуто сокращением времени анализа, уменьшением методических погрешностей н улучшением технических характеристик анализаторов. Большие возможности открываются при использовании методов ускоренного анализа. Время анализа можно существенно сократить, если расширить исследуемый спектр. Расширение спектра в п раз позволяет также н п раз увеличить полосу пропускания анализирующего фильтра или существенно увеличить разрешающую способность при его неизменной полосе пропускания. Использование цифровой вычислительной техники позволила успешно решать задачу многократного сжатия исследуемых сигналов. Принцип сжатия заключается в записи информации, ее запоминании и ускоренном воспроизведении. Этот принцип может быть реализован следующим образом. Исследуемый сигнал преоб- [c.309]

Для получения исходных данных, необходимых для применения численного разложения в ряды Фурье, использовался метод импульсов. К патрубку прикладывался импульс внешней силы, причем одновременно замерялись величина этого импульса с помощью динамометрического датчика и динамическая реакция системы в этой же точке с помощью акселерометра. Входной и выходной сигналы затем пропускались через фильтры, преобразовывались в цифровую форму и использовались для численного преобразования Фурье, в результате чего были получены зависимости амплитуд и фаз от частоты колебаний. Затем вычислялось отношение динамической реакции к возбуждающей колебания силе и получали зависимость податливости от частоты колебаний, т. е. динамическую реакцию. Типичная зависимость податливости от частоты колебаний в точке приложения возмущающей силы показана на рис. 6.73. Вследствие большого числа наблюдаемых форм колебаний в дальнейшем были рассмотрены лишь типичные резонансные частоты колебаний и соответствующие им формы. Этими частотами были 52,7 84 207 и 339,8 Гц. Формы колебаний получались методом импульсов путем построения графиков передаточных функций для различных точек выхлопной трубы. Известно, что построе- [c.359]

Современный этап развития аппаратуры высококачественного воспроизведения характеризуется все более широким использованием микроэлектроники и цифровой техники, применяемых как для улучшения сервисных возможностей аппаратуры, так и для хранения и обработки звукового сигнала. Очевидно, что в будущем развитие техники разделительно-корректирующих фильтров в АС будет характеризоваться применением цифровых методов фильтрации и коррекции сигнала, так как эти методы обладают значительно большими возможностями. [c.102]

В цифровой системе преобразования сигналов возникают и влияют на качество их передачи [62] следующие виды ошибок погрешность, вносимая входным ФНЧ из-за конечной длительности переходов уровня сигнала в верхней части звукового диапазона и за ним недостаточная фильтрация высокочастотных входных сигналов шум, создаваемый входным ФНЧ или усилителем выборки-хранения ошибки входного усилителя выборки-хранения, обусловленные временем установления сигнала погрешность из-за недостаточного времени установления процесса при преобразовании методом последовательных приближений ошибки значений уровней квантования ЦАП, применяемого в составе АЦП шум компаратора ЦАП ошибка из-за переменного эффективного времени выборки во входном устройстве выборки-хранения погрешность, обусловленная временными флуктуациями входных и выходных синхроимпульсов выборки погрешность из-за диэлектрического поглощения в конденсаторах входных и выходных усилителей выборки-хранения ошибка из-за уменьшения значения сигнала в течение фазы хранения нелинейности низкочастотной части характеристик аналоговых цепей, обусловленные неравномерным нагреванием большими токами ле-ментов входных каскадов шумы источника питания и плохого заземления неравномерность уровней квантования в выходном ЦАП производные искажения высокого порядка в выходном устройстве выборки (интегрирования-хранения) шум выходного фильтра, обусловленный ограничением динамического диапазона интегрирующей цепи изменение характеристик в зависимости от температуры и времени. [c.26]

При ультразвуковом контроле применяются и другие методы, заимствованные из радарной техники, например методы улучшения разрешающей способности по глубине, т. е. искусственного сужения эхо-импульса. Поскольку истинное укорочение импульса связано с повышением частоты, что у большинства материалов ограничивается затуханием, при возбуждении посылаемого импульса и последующем анализе получаемого эха применяются электронные схемы. При посылке импульса учитывая изменения, которые импульс претерпит в материале, можно ввести некоторую компенсацию если высокие частоты затухают в материале сильнее низких, то посылаемый импульс должен содержать более сильно выраженные высокие частоты ( S, методика контролируемого сигнала). Такие и аналогичные мероприятия, рассмотрение которых здесь невозможно (фильтры Вайнера, код Барка [234, 233, 1434, 1090]), требуют для переработки данных цифровую вычислительную технику с мини-, а еще лучше с микропроцессорами. [c.267]

Цифровые методы позволяют обеспечить качество звукопередачи, недоступное для аналоговых систем. Так, нелинейные искажения сигнала могут составлять сотые доли процента, динамический диапазон 96.. .100 дБ, детонация в цифровых системах звукозаписи отсутствует вовсе. Поэтому и требования к полосе пропускания цифровых систем вещания определяются из условия обеспечения соответствующего высокого качества звучания. Методом субъективно-статической экспертизы был проведен ряд экспериментов для определения заметности слушателями ограничения спектра реальных вещательных сигналов в области верхних частот звукового диапазона. Исследования показали, что, во-первых, на частотах выше 15 кГц порог слышимости уха резко возрастает и, во-вторых, в диапазоне 15... 20 кГц энергия вещательного сигнала быстро убывает. Поэтому только сравнительно небольшая группа слушателей, преимущественно молодых, способна заметить разницу в звучании при ограничении спектра сигнала частотами 15 и 20 кГц. Исходя из этого, признано, что полоса частот до 15 кГц достаточна для высококачественной передачи сигналов ЗВ и значение / чакс=15 кГц принято за расчетное при аналого-цифровом представлении таких сигналов в системах первичного и вторичного распределения. Однако в студийном и бытовом оборудовании (пультах, магнитофонах, проигрывателях) принята -Рмакс=20 кГц. При этом удовлетворяются требования самых взыскательных слушателей не накапливаются амплитудно-частотные искажения в основной полосе частот при многократной перезаписи с использованием аналоговых фильтров, а возрастание скорости цифрового потока при кодировании сигнала с 20 кГц по сравнению с / макс=15 кГц в данном случае несущественно, так как специфика работы студийных и бытовых устройств не связана с передачей сигналов по линиям связи. [c.215]

При определении цвета штрихов кода прожекторным методом используется датчик цвета, основными элементами которого являются три цветовых фильтра (красный, синий, зеленый) и расположенные за ними три фотодиода. Объект, цвет которого подлежит определению, освещается прожектором, а отраженный световой луч падает на чувствительную поверхность датчика. Три выходных сигнала преобразуются в цифровую информацию и обрабатываются [c.83]

Предлагается трехэтапный метод наименьш их квадратов. Алгоритм процедуры оценивания вектора параметров цифрового фильтра (I этап) по массиву данных и. и и начальных значений векторов с, л с учетом коррелированного шуд1а на выходе описан в [41. На II и III этапах используется одна и та же процедура. В качестве критерия наилучшего приближения к искомым параметрам используется функционал вида [c.134]

Прецизионная роторная система (ПРС), составной частью которой является HKG, — типичный и широко распространенный объект ответственного назначения. Его основным элементом является быстровращающийся сбалансированный жесткий ротор, установленный в шарикоподшипниковых опорах и герметизированном корпусе. Качество сборки определяется пространственной изотропией жесткостей с у). Последние при размеш ении объекта в ориентированном вибрационном поле начинают коррелировать с информативными резонансными частотами (ш , <о ) и добротностью ф. Оценка технического состояния реализуется на дихотомическом уровне ( годен—негоден ) по измеренному значению информативной частоты и добротности. Задача в цепом осложняется нелинейностью системы на основном резонансе, зашумленностью и недоступностью для непосредственного измерения (наблюдения) всех компонент вектора фазовых координат. Для решения задачи оценивания уиругодиссинативных связей ПРС достаточно эффективным оказался метод тестовой вибродиагностики, предложенный в [3] и основанный на комбинации методов идентификации и диагностического подхода. В качестве экспериментальной информации используются отклонения от номинальных значений параметров введением в рассмотрение функциональной модели. На этапе обучения составляется математическая модель (ММ), идентифицируется, одновременно предлагается функциональная модель (ФМ). В качестве функциональной модели используется линейный цифровой фильтр с предварительным нелинейным безынерционным коэффициентом (модель Гаммерштейна). Уравнения связи записываются так, что они разрешены непосредственно относительно контролируемых параметров — коэффициентов математической мо- [c.138]

Перспективными являются цифровые системы управления внброиспытаниями на случайную вибрацию использующие методы цифровой фильтрации случайных процессов [4, ]0], В таких системах формирование частотных характеристик управляемого фильтра выполняется с помощью цифровых нерекурсивных фильтров [10]. Многомерный цифровой формирующий фильтр МЦФ (рис. 7) является по существу специализированным процессором (СП), содержащим устройство управления (УУ), оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), блок сопряжения (БС) с управляющей мини-ЭВМ, генератор псевдослучайных тестовых сигналов (ГТС) и блок генераторов белого шума (ГБШ). ГТС служит для определения динамических характеристик внбросистем в режиме идентификации, а ГБШ — для генерирования белого шума в режимах испытаний и итерационного управления. Благодаря быстродействию такого СП алгоритмы нерекурсивной цифровой фильтрации работают в реальном времени, что позволяет, с одной стороны, произвольным образом изменять форму спектральной [c.470]

Таким образом, как гидроволна, так и выделяемая нами волна - назовем ее неоднородно-поперечной - относятся к классу поверхностных неоднородных волн. Характерной особенностью этих волн является их полная разрешенность в частотой области, что позволяет простейшими методами частотной фильтрации выделять или подавлять нужный тип волны при проведении сейсмоакустического каротажа. Пример такого разделения с помощью цифровых фильтров ФНЧ и ФВЧ приведен на рис. 3.4, [c.88]

Второй раздел программы посвящен проектированию фильтров низких частот и предоставляет пользователю возможность выбора алгоритма проектирования. После выбора метода проектирования с помощью светового пера и меню, задания полосы пропускания, граничной частоты и ограничений на пульсации программа вычисляет передаточну1р функцию фильтра и может вывести частотную характеристику. Третий раздел программы позволяет вычислить реакцию цифрового фильтра, заданного дифференциальным уравнениек. [c.244]

Возможности программного обеспечения интерактивная программа (1) предназначена для анализа и проектирования линейных систем, содержащих блоки прямых и обратных связей. Пользователь может задать до 15 передаточных функций, описывающих блоки прямых и обратных связей, последовательные и параллельные соединения. На основе передаточных функций отдельных блоков (порядок не более 16) рассчитывается передаточная функция всей системы. Пользователь может получить в виде графиков импульсную и переходную характеристики, логарифмические частотные характеристики, годограф Найквиста, корневой годограф. Программа позволяет найти корни характеристических полиномов, вычислить запасы устойчивости по модулю и фазе. Интерактивная программа (2) предназначена для анализа и проектирования цифровых фильтров различных типов и дискретных систем, для которых пользователь может задать технические требования. Для проектирования фильтров используются метод окон Кайзера, взвешенный метод наимёньших квадратов и билинейное г-преобразование. Программа позволяет проектировать дискретные системы в частотной области, преобразовывать аналоговые модели к цифровой форме. Пользователь может получить графики переходных и частотных характеристик. [c.326]

Аппаратура при возбуждении гармоиической силой. Наиболее распространенный метод измерения частотных характеристик заключается в приложении к объекту синусоидальных сил, медленно изменяющих свою частоту, и в получении основных результатов (амплитуды и фазы отклика) в графической или табличной форме. Преимущества этого метода перед другими в том, что соответствующая аппаратура хорошо отработана-, достигается (с сопровождающими фильтрами) высокое отношение сигнал/шум малы нелинейные искажения обеспечивается широкий диапазон нагрузок. Подача на ЭВМ данных, обработанных аналоговой аппаратурой, существенно упрощает цифровую обработку, что важно на первых этапах внедрения цифровой техники в эту область измерений. [c.323]

Подход к формированию широкополосной нагрузки, имитирующей эксплуатационную вибрацию, в виде суммы зависимых случайных процессов [9] основан на разложении корреляционной функции моделирующего процесса в ряд по ортонормированной или биортонормированной системам функций. Эти системы строятся на основе специально выбираемых базисов. При этом учитывается реальная форма спектральных плотностей суммируемых зависимых процессов. По сравнению с традиционными методами повышается точность формирования энергетического спектра и уменьшается (примерно в 10 раз) число выделяющих фильтров. Полученные результаты являются методологической основой для построения цифровых и гибридных звеньев в системах формирования широкополосных случайных вибраций. [c.365]

Первые работы но цифровой голографрги появились почти сразу же за первыми работами по оптической голографии [152, 210, 93, 94, 15, 66]. Поначалу это были попытки повторения па цифровых моделях оптических схем записи голограмм для получения оптических пространственных фильтров и моделирования годографических процессов. Несколько позднее была поставлена задача визуализации информации с помощью синтезированных голограмм [67, 42, 13], цифрового восстановления акустических и радноголо-грамм [2, 4, 66], измерения диаграмм направленности антенн [8], автоматического анализа ннтерферограмм. В настоящее время цифровая голография складывается в достаточно самостоятельное направление со своими задачами и методами. Цель предлагаемой книги — очертить это направление, обобщить результаты, накопленные к настоящему времени и разбросанные во множестве статей, и дать обзор известных и намечающихся практических применений цифровой голографии. [c.4]

Развитие цифровой голографии, машинных методов синтеза пространственных фильтров - два новых наувдых направления, способствующих решению проблемы распознавания, поскольку благодаря им открылись возможности создания гибридных систем, имеющих в своем составе цифровой, электронный и оптический процессоры. В сочетании с голографическими устройствами эти два направления приближают ученых и инженеров к построению высокоинтеллектуальных машинных систем с высокой производительностью и практически неограниченной памятью. [c.138]

Валяными элементами аналогового регулятора являются схемы интерфейса, осуществляю.щие аналого-цифровые преобразования (вычислительная машина воспринимает только цифровую информацию, т. е. обрабатывает сигналы именно в той форме, которая адекватна количественному описанию состояния исследуемого объекта дефект 10%, сварочный ток 500 А и т. д.). Эту функцию наилучшим образом выполняет частотная потокочувствительная магнитная головка (см. стр. 185 и 200), так как осуществляемый ею метод преобразования магнитного поля ленты в частоту обеспечивает невосприимчивость к шуму, которая недостижима обычным способам линейного опорного напряжения и поразрядного уравновешивания. Согласованная работа частотной потокочувствительной головки с аналого-цифровым преобразователем, функцию которого выполняет система скользящий фильтр (см. стр. 195), обеспечивает центральному процессору возможность работы с сигналами дефектоскопа, а также управления передачей информации между дефектоскопом и вычислительной машиной. Скользящий фильтр принимает на вход сигналы в аналоговой форме, характеризующей изменение намагниченности ленты в поперечном направлении (вдоль сечения исследуемого сварного соединения), и обеспечивает их представление в цифровом виде. При этом цифровые сигналы автоматически представляются в форме определенной команды, характеризующей дефектность исследуемого участка сварного шва. [c.241]

При оптической peaJшзaции РКЛ наиболее общие методы синтеза пространствен-ных фильтров дает цифровая голография. Функция Ж(1/) из (10.3), описывающая фильтр, является, вообще говоря, комплексной. Соответственно, для синтеза комплексных пространственных фильтров применимы методы синтезированных голо- [c.606]

За последние годы в проектировании высококачествеипых АС шолучилн развитие в основном такие направления, как применение методов оптимального синтеза с использованием ЭВМ для расчета основных элементов АС (излучателей, разделительных фильтров корпусов), использование синтетических материалов для изготовления элементов громкоговорителей, применение новых, более совершенных метрологических средств, использующих цифровую обработку сигналов, установление и уточнение субъективных порогов восприятия различных видов искажений. Результаты этих работ позволяют сформулировать задачи, ва решение которых, по-видимому, будут направлены в ближайшие годы основные усилия специалистов. [c.161]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...