Материал: Курсовая Оифс

Скачать

Заказать новую работу

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

федеральное агентство железнодорожного транспорта

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Петербургский государственный университет путей сообщения

Императора Александра I»

(ФГБОУ ВО ПГУПС)

Факультет «Автоматизация и интеллектуальные технологии»

Кафедра «Методы и приборы неразрушающего контроля»

Пояснительная записка

к курсовой работе

на тему: «Обработка и обнаружение акустических сигналов»

Обучающийся группы ПБ-713

________________

Сабитов И.А.

Подпись, дата

Преподаватель

________________

Чурова В.В.

Подпись, дата

Санкт-Петербург

2020

Содержание

Исходные данные Error: Reference source not found

Приложение 1 3

№ 3

№ раздела работы 3

1.1 3

1.2 3

2.2 3

2.3 3

4.1 3

4.2 3

Имя файла 3

Имя файла 3

,дБ 3

3

,Гц 3

,Гц 3

Функция 3

,дБ 3

T,мс 3

N,байт 3

9 4

Data8.txt 4

Data8.png 4

50 4

0.6 4

60 4

110 4

filter 4

-80 4

450 4

3 4

4

Обозначения и сокращения 4

Приложение 2 4

1 Исследование параметров случайного процесса 5

1.1 Расчет числовых характеристик 5

1.2 Спектральный анализ сигнала 7

2 Выбор метода предварительной обработки сигнала 9

2.1 Спецификация требований к фильтру 9

2.2 Вычисление коэффициентов фильтра 10

2.3 Реализация фильтра в среде Matlab 13

3 Разработка алгоритма обнаружения сигнала 14

4 Разработка блок-схемы устройства цифровой обработки сигнала 16

4.1 Расчет параметров аналого-цифрового тракта: 18

4.2 Расчет объема внутренней памяти для хранения данных 18

Список литературы 20

Приложение 1

№

№ раздела работы

1.1

1.2

2.2

2.3

4.1

4.2

Имя файла

Имя файла

,дБ

,Гц

,Гц

Функция

,дБ

T,мс

N,байт

9

Data8.txt

Data8.png

50

0.6

60

110

filter

-80

450

3

Обозначения и сокращения

Приложение 2

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 характеристика

ФЧХ

-

фазо-частотная характеристика

БПФ

-

быстрое преобразование Фурье

1 Исследование параметров случайного процесса

Случайным процессом X(t) называется процесс, значение которого при любом значении аргумента t является случайной величиной.

Cтатистические характеристики случайного процесса: математическое ожидание, дисперсия и корреляционная функция(СКО).

1.1 Расчет числовых характеристик

Оценка для математического ожидания дискретного сигнала

(1.1)

Оценка дисперсии рассчитывается по выражению

(1.2)

Среднее квадратическое отклонение

 =

(1.3)

Энергия сигнала по временной области

(1.4)

В таблице 1.1 приведены результаты расчета параметров исходного сигнала по выражениям (1.1), (1.2), (1.3) и (1.4).

Таблица 1.1 – Числовые параметры исходного сигнала

Параметр сигнала

Значение

Оценка математического ожидания x

Оценка дисперсии x

Оценка СКО

0,0082

Энергия сигнала

Длительность сигнала Т, с

7,5000

Оценка строится на гафике в виде двух линий:

и .

Рисунок 1.1– График исходного сигнала

Текст программы в Matlab для расчета значений таблицы 1.1 и построения графика на рисунке 1.1.

fx=load('Data8.txt');

n=length(fx);

s=sum(fx);

s=0;

for i =1:n;

s=s+fx(i);

end

mx=s/n;

a=0;

for i =1:n;

a=a+(fx(i)-mx).^2;

end

Dx=a/(n-1);

sigma=sqrt(Dx);

E=0;

for i =1:n;

E=E+fx(i)^2;

end

fd=44100;

dt=1/fd;

T=dt*(n-1);

t=0:dt:T;

plot(t,fx);

grid

title('Зависимость <<Амплитуда-Время>>');

xlabel ('Время, c');

ylabel ('Амлитуда, B');

set(gcf, 'color', 'w');

y2=sigma-mx;

y3=-sigma+mx;

y1=0;

hold on;

plot([t(1) t(end)], [y1,y1], 'G');

plot([t(1) t(end)], [y2,y2], 'R');

plot([t(1) t(end)], [y3,y3], 'R');

hold off

legend('Исходный сигнал', 'Оценка mx', 'Оценка \sigma');

save('fx.mat', 'fx', 'fd', 't');

1.2 Спектральный анализ сигнала

Амплитудно-частотный спектр (АЧС) негармонической периодической функции – это дискретная функция частоты, значения которой равны амплитудам гармоник при соответствующих частотах, входящих в заданный ряд Фурье

Фазовый спектр – спектр колебаний, в котором величинами, характеризующими гармонические составляющие колебаний, являются их начальные фазы

Дискретное преобразование Фурье – одно из преобразований Фурье, которое требует в качестве исходного сигнала дискретную функцию, которая создаётся путём дискретизации.

График амплитудного спектра представлен на рисунке 1.2. На графике спектра отмечены составляющие, соответствующие гармоникам полезного сигнала1.

←1

←2

Рисунок 1.2 – График амплитудного спектра

В таблице 1.2 определены точные значения максимума для выделенных гармоник.

Таблица 1.2 – Таблица гармоник полезного сигнала

№

Значение, Гц

Амплитуда

f1

2658

0,001129

f2

4772

0,001977

Текст программы в Matlab для построения графика на рисунке 1.2.

data = load('fx.mat');

fx = data.fx;

N = length(fx);

T = data.t(length(data.t));

Y = fft(fx);

f = 1/T * (0:N/2-1);

Y = 2 * abs(Y(1:N/2)) / N;

plot(f,Y);grid;

xlim ([0 6000]);

ylim ([0 0.0025]);

ylabel('|Y|')

xlabel('Частота, Гц')

title('Амплитудный спектр исходного сигнала')

2 Выбор метода предварительной обработки сигнала

Этапы разработки цифрового фильтра:

1.Спецификация требований к фильтру

2.Вычисление подходящих коэффициентов фильтра.

3.Представление фильтра подходящей структурой

4.Анализ влияние конечной разрядности на производительность.

5.Реализация фильтра на программном и/или аппаратном уровне.

2.1 Спецификация требований к фильтру

Амплитудно-частотная характеристика полосового КИХ-фильтра задается следующими параметрами2:

– затухание в полосе подавления;

– неравномерность в полосе пропускания;

– ширина полосы пропускания относительно центральной частоты фильтра ;

– ширина полосы спада относительно граничной частоты среза фильтра.

Расчет граничных частот фильтра выполняется по формулам (2.1,2.2)

, (2.1)

, (2.2)

где: – нижняя граничная частота полосы пропускания;

– верхняя граничная частота полосы пропускания;

– нижняя граничная частота полосы подавления;

– верхняя граничная частота полосы подавления.

На основании формул (2.1,2.2) для каждой центральной частоты из таблицы 1.2 заполняется таблица 2.1.

Таблица 2.1 – Частоты фильтра

Частота, Гц

Полоса пропускания, Гц

Полоса подавления, Гц

2598

2718

2488

2828

4712

4832

4602

4942
Источник: https://studfile.net/preview/16683111/

Смотрите также:

_1-тема-СтрМетал
_1966(~1
_files_materials_5053_prog.ntr
_Антонян Ю.М., Сексуальные преступления. Чикатило и другие
_РГР № 1 (2)
- Габариты и масса 27
!Фармакология препаратов для терапии заболеваний дыхательных путей