• Гідрологія і Гідрометрія
• Господарське право
• Економіка будівництва
• Економіка природокористування
• Економічна теорія
• Земельне право
• Історія України
• Кримінально виконавче право
• Медична радіологія
• Методи аналізу
• Міжнародне приватне право
• Міжнародний маркетинг
• Основи екології
• Предмет Політологія
• Соціальне страхування
• Технічні засоби організації дорожнього руху
• Товарознавство продовольчих товарів

Застосування ДПФ

1. В багатьох випадках для аналізу сигналів недостатньо використовувати часову область їх подання. З погляду на це часто використовується частотна область. Перехід до якої здійснюється за допомогою перетворення Фур’є. Найбільш вживаною формою ПФ є його дискретна форма, тобто ДПФ. З допомогою ДПФ представляється можливим виявити частоти, які містяться в сигналі. ДПФ – є найбільш ефективним для аналізу періодичних сигналів, для цього з таких сигналів робляться відповідні вибірки, які запам’ятовуються а потім, за певним алгоритмом здійснюється обчислення. В результаті обчислень отримується спектр сигналу. З отриманого спектру сигналу також можна відтворити з допомогою оберненого ДПФ (ОДПФ) оригінальний сигнал в часовій області.

2. Використання ДПФ

1) ДПФ служить для аналізу сигналів, звуку та зображення.

2) На основі ДПФ будуються усі пристрої для аналізу частот – електроаналізатори .

3) ДПФ широко використовується в геології для визначення корисних копалин.

4) Дефектоскопія – по спектру який отримується з досліджуваних деталей, можна судити про наявність в них дефектів.

5) Медицина – ультразвукова діагностика.

ДПФ обмеженого в часі сигналу

- частота дискретизації.

Приведемо наступні закони:

1)

2)

3)

4)

В результаті цього отримуємо

ДПФ не передбачає перемноження на Та. Співвідношення між НПФ і ДПФ має наступний вигляд

F(jw)=Fd(jw)

Оскільки ДПФ має дисперсний спектр то і визначити спектральні лінії В дискретно моменти часу при цьому кінцеве ДПФ буде виглядати наступним чином:

ДПФ ;

Властивості ДПА

1. f_n=- f_n , якщо вхідна функція є парна, то перетворення Фур’є є також функцією парною і дійсною F(jw)=-F(jw)

2. f_n=- f_-n , якщо вхідна функція є непарна, то перетворення Фур’є є функцією непарною і уявною F(jw)=-F(-jw)

3. Якщо Fd(jw)=-Fd(jw) є комплексно спряженими функціями.

Особливості ДПФ

1. ДПФ є періодичною функцією

2. Зв’язок між неперервними перетвореннями Фур’є НПФ і ДПФ передбачає перемноження на F(jw)=Fd(jw)

3. Спектральні лінії для ДПФ обчислюються лише в дискретні моменти s w:val="28"/><w:lang w:val="UK"/></w:rPr><m:t>w</m:t></m:r></m:e><m:sub><m:r><w:rPr><w:rFonts w:ascii="Cambria Math" w:h-ansi="Cambria Math"/><wx:font wx:val="Cambria Math"/><w:i/><w:sz w:val="28"/><w:sz-cs w:val="28"/><w:lang w:val="UK"/></w:rPr><m:t>k</m:t></m:r></m:sub></m:sSub></m:oMath></m:oMathPara></w:p><w:sectPr wsp:rsidR="00000000"><w:pgSz w:w="12240" w:h="15840"/><w:pgMar w:top="1134" w:right="850" w:bottom="1134" w:left="1701" w:header="720" w:footer="720" w:gutter="0"/><w:cols w:space="720"/></w:sectPr></wx:sect></w:body></w:wordDocument>"> .

З періодичностті ДПФ випливає, що спектри, які повторюються неповинні перекриватися, оскільки перекриття спектру приводить до втрати інформації, а значить неможливості відтворення оригінального сигналу з спектральних ліній.

Для запобігання накладання спектру, частота дискретизації повинна бути більша ніж максимальна частота в його сладовой в 2 рази.

На практиці ,

ДПФ необмеженого в часі сигналу.

(1)

, якщо то (1) не сходиться (збігається). Такі труднощі можна обійти, якщо розглядати сигнал через деяке вікно, тобто через деякі множини функцій f(t) на функцію деякого вікна w(t), поза межами якого сигнал дорівнює нулеві. Множення в часовій області відповідає діоржниці спектру сигналів зі спектром вікна. Це відповідає розширенню спектру.

Спектр необмеженого в часі сигналу з накладанням часового вікна.

1) f(t)=1

2) W(t) – це функція вікна

3) nTa – вибірки беруться через проміжки часу nTa

4) n міняється від до

5) W(t)=1 коли nTa буде в межах >

6) Функція W(t) для усіх інших значень

(2)

Використовуємо формулу обчислення суми геометричного ряду.

Отримаємо:

Даний вираз не що інше як:

(4)

Де х= ; Максимальне значення цієї функціональної залежності буде коли w=0

Таким чином спектр постійного сигналу неперервного в часі буде описуватись:

Спектр необмеженого в часі неперіодичного сигналу з накладанням часового вікна.

Виходячи з р-ня (4)

(5)

Якщо записати синусоїдальну ф-цію через різницю експоненціальних функцій:

- , то можна сказати, що перший вираз ми маємо
за аналогією з виразом (5)

Кінцево для необмеденого в часі періодичного сигналу у вигляді синусоїдального сигналу можна записати наступним чином.

(6)

Таким чином ми отримали вираз для спектра необмеженого в часі синусоїдального сигналу з накладанням часового вікна.

Порівняння ДПФ з апроксимацією ряду Фур’є

при вимірюванні вибірками. періодичної функції у межах вікна і обчислено при цьому ДПФ виникає розширення спектра, якщо час спостереження є кратнім основному періоду То. При цьому То або повинні бути відомими, якщо вони відомі то немає необхідності обчислювати ДПФ, а можна апроксимувати дискретизовану функцію за допомогою ряду Фур’є і обчислити коефіцієнт за допомогою згладжування. Таке обчислення дає точні дані амплітуди спектру без появи розширення спектру. Виникає питання, що краще використовувати ДПФ чи алгоритм обчислення коефіцієнтів пов’язаний із згладжуваннями рядами Фур’є. Відповідь така: ДПФ виражає загальний випадок і містить в собі також обчислення згладжування.

;

; ;

NTa=To

дає нам зв‘язок між обчисленнями амплітудами С_к ряду Фур’є та ДПФ.

Відтворення залежної від часу функції з послідовності вибірок.

Розглянемо деякий імпульсний відгук, який є реакцією нашого пристрою на наш одиничний стрибок.

Si=

імпульсний відгук містить в собі функцію з аргументом

З теорії систем відомо, що в прийнятій тут лінійній інваріантній системі часосистемі залежна від часу функції є добуток згортки залежної від часу вхідної функції та імпульсного відгуку. Дана теорема про згортку дає змогу обчислити залежну від часу вхідної функції для цього необхідно лише виконати операцію згортки вхідної функції з імпульсним відгуком.

Алгоритм обчислення перетворення

Такий метод обчислення перетворення Фур’є є коректним, якщо число вибірок N<1000, якщо N>1000 – то кількість обчислень зростає.

Читайте також:

1. V. Виконання вправ на застосування узагальнювальних правил.
2. А.1 Стан , та проблемні питання застосування симетричної та асиметричної криптографії.
3. Автомобільні ваги із застосуванням цифрових датчиків
4. Акти застосування норм права в механізмі правового регулювання.
5. Акти застосування юридичних норм: поняття, ознаки, види.
6. Акти правозастосування, їх види
7. Акти правозастосування.
8. Алгоритм із застосування річної процентної ставки r.
9. Алгоритм із застосуванням річної облікової ставки d.
10. Аміноглікозиди (стрептоміцину сульфат, гентаміцину сульфат). Механізм і спектр протимікробної дії, застосування, побічні ефекти.
11. Аналіз зображувальних засобів. Застосування цілісного аналізу
12. Антисептики ароматичного ряду (фенол чистий, іхтіол, дьоготь, мазь Вількінсона, лінімент за Вишневським). Особливості протимікробної дії та застосування.

Переглядів: 1266