Министерство образования и науки Украины

КИЕВСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТЕХНОЛОГИИ И ДИЗАЙНА

Кафедра автоматизации и компьютерных систем

РЕФЕРАТ

Из курса: "Интеллектуальные сенсорные системы"

на тему:

"Виды сигналов, их спектры. Приборы для анализа спектров сигналов"

Подготовила:

Ст. гр. Бак-3-06 Алёша А.А.

Проверил: Кущинский О.А.

Киев 2010

1) Сигнал -это материальный носитель информации. В природе он проявляется в виде некоторого физического процесса.

Обычно сигнал, независимо от его физической природы, представляют как некоторую функцию времени x (t). Такое представление есть общепринятая математическая абстракция физического сигнала .

Каждый сигнал характеризуется некоторыми параметрами. Например, функция x (t) имеет два параметра - уровень или значение “x” и время “t”. Для непрерывного или аналогового сигнала оба параметра являются непрерывными величинами, т.е. имеют бесконечное множество значений.

Дискретизированным называют сигнал, у которого хотя бы один параметр является дискретной величиной, т.е. имеет конечное множество значений.

Спектр (лат. spectrum от лат. specter - виде́ние, призрак) в физике - распределение значений физической величины (обычно энергии, частоты или массы). Графическое представление такого распределения называется спектральной диаграммой [источник не указан 180 дней]. Обычно под спектром подразумевается электромагнитный спектр - спектр частот (или, что то же самое, энергий квантов) электромагнитного излучения. В научный обиход термин спектр ввёл Ньютон в 1671-1672 годах для обозначения многоцветной полосы, похожей на радугу, которая получается при прохождении солнечного луча через треугольную стеклянную призму.

На рис.1 (слева) представлены основные виды сигналов, используемых в ультразвуковых диагностических системах.

Вид сигналов, используемых в ультразвуковой диагностике (слева), и соответствующих им амплитудно-частотных спектров (справа).

Сигналы и их спектры связаны между собой преобразованием Фурье,

а - В-режим,

б - CW-режим,

в - PW-режим - одиночный импульс,

г - PW-режим - пачка из N импульсов.

спектр сигнал радиочастотный цифровой

Эти сигналы излучаются датчиками, а получаемые в результате отражения в тканях эхо-сигналы принимаются теми же датчиками и далее усиливаются и преобразуются в системе. Каждый из сигналов может быть представлен в виде суммы синусоидальных (гармонических) колебаний с различными частотами, амплитудами и фазами. Такое представление называется спектром сигнала. Спектр характеризует распределение интенсивности сигнала по частотам, т.е. определяет, какие частотные составляющие представлены больше или меньше в сигнале. Спектр - очень важная характеристика сигнала и связана с временным видом сигнала взаимно-однозначной зависимостью. Если известен вид сигнала, то спектр сигнала может быть вычислен с помощью так называемого преобразования Фурье. И наоборот - зная амплитудно-фазовый спектр, можно определить вид сигнала на оси времени путем вычисления обратного преобразования Фурье. Естественно, принимаемые эхо-сигналы также характеризуются спектром, который может быть вычислен с помощью преобразования Фурье.

Рассмотрим импульсный сигнал, используемый для получения двухмерного серошкального изображения в В-режиме (рис.1 а). Длительность этого сигнала τи очень мала, что обусловлено стремлением получить хорошее продольное разрешение. Амплитудный спектр G (f) этого сигнала, напротив, очень широкий. Вообще для сигналов простой формы существует четкая связь между длительностью сигнала τи и шириной его спектра Δf: чем короче импульс, тем шире его спектр, и наоборот, чем длиннее сигнал, тем уже спектр. Ширина спектра (по уровню 0,5 от максимума спектра GM) приближенно равна Δf = 1/τи

В реально используемых датчиках сигналы в В-режиме имеют ширину спектра Δf не менее 40÷50% от центральной частоты f0. Например, при работе с датчиком 3,5 МГц (f0 = 3,5 МГц), ширина спектра - не менее 1,4 МГц. Длительность сигнала τи при этом не более 0,7 мкс. В современных системах все чаще используются сигналы с еще более широким спектром частот, что обеспечивает высокую разрешающую способность.

Непрерывно-временное преобразование Фурье

Определение: Непрерывно-временным преобразованием Фурье называется функция

В спектральном анализе переменная в комплексной синусоиде соответствует частоте, измеряемой в герцах, если переменная измеряется в единицах времени (в секундах). По сути дела, непрерывно-временное преобразование Фурье идентифицирует частоты и амплитуды тех комплексных синусоид, на которые разлагается некоторое произвольное колебание.

--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--