Реферат: Измерения "сигнал - шум" - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

Измерения "сигнал - шум"

Банк рефератов / Технологии

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Архив Zip, 34 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникального реферата

Узнайте стоимость написания уникальной работы

Измерение отношения сигнал /шум. 1. Введение. Разрабатываемое средство измерения - модуль измерения отношения сигнал /шум (в дальнейше м модуль измерения ОСШ ) является стационарным , рабочим средством измерения , предназначенн ое для замены морально устаревшего и не экономичного модуля измерения отношения сигнал /шум ИСШ -4, методическая база которого легл а в основу данного проекта. 2. Назначение и область применения разраб атываемого моду ля измерения отношения сиг нал /шум. Модуль измерения ОСШ предназначе н для автоматического цифрового измерения отн ошения размаха видеосигнала к эффективному зн ачению помехи на деталях статического телевиз ионного изображения , а также в ин терва ле кадрового гасящего импульса во время п ередачи телевизионной программы . Величина отношен ия сигнал /шум (ОСШ ) может быть измерена относительно размаха видеосигнала между уровня ми : а )гашения и белого ; б )черного и белого ; в )гашения и белого в интервале кадрового гасящего импульса . Модуль измерения ОСШ может быть использован для измерения ОСШ в сигнале монохромного телев идения на выходе любого источника видеосигнал а или любого участка тракта изображения а ппаратно-студийного комплекса телевизионного центр а или передвижной телевизионной ста нции ; в первичных сигналах (R,G,B) цветного телевид ения на соответствующих выходах камерного кан ала или декодирующего устройства ; на выходе телекинопроекционной аппаратуры видеомагнитной зап иси ; на выходах оконечных и про м ежуточных пунктов телевизионных линий свя зи в процессе передачи телевизионной программ ы и при передаче типовых испытательных си гналов . Кроме того модуль измерения ОСШ мо жет быть использован в лабораториях и на заводах-изготовителях при разработке и прове р к е телевизионной передающей аппарату ры . Предназначение данной разработки состоит в модернизации находящегося в эксплуатации на теле-визионных центрах Украины модуля измере ния ОСШ - ИСШ -4, перевод блоков прибора на современную элементную базу с другими схем а тическими решениями , изменении функц иональных и принципиальных схем блоков сущест венно влияющих на погрешность измерения. 3. Анализ метода определения отношения си гнал /шум . Отношение сигнал /шум в те левидении определяют как отн ошение размах а видеосигнала между уровнями белого и га шения (или черного ) к эффективному значению шума . Отношение сигнал /шум выражают в дециб елах в соответствии с выражением (3.1): где U c -размах видеосигнала U э.ш . -эффек тивная величина шума. Под эффективной величиной шума подразумев ается средне-квадратическое значение амплитуды шу ма. Выражение (3.1) имеет в правой своей част и две переменные величины , в следствии чег о вычисления потреб уют больших затрат , чем если бы в правой выражения (3.1) была бы одна переменная величина . Поэтому есть смысл пронормировать одну из величин и таким образом облегчить процесс обработки информации . Так как видеосигнал является боле е стационарным по сравнен и ю с шумом , есть смысл нормировать именно его . Таким образом автоматическое поддержание посто янным размаха видеосигнала заменяет собой изм ерение размаха видеосигнала . При этом измерен ие отношения сигнал /шум сводится к измере нию величины шума , и алгоритм (3. 1) преобр азуется в алгоритм : где В о -константа. Обработка шума с целью опр еделения эффективной величины шума в формуле (3.2) осуществляется с помощью стробоскопического метода [ 1 ] , су ть которого состоит в в ыборке мгновенных некоррелированных значений шум а с частотой повторения сигнала и в з апоминании выбранных значений на время между выборками . Таким образом , период выборки должен быть равен периоду повторения кадров , длительность инт е рвала выборки д олжна быть менее длительности изображения. Возможность использования стробоскопического метода основана на том , что шум принимает ся эргодическим стационарным случайным процессом , а статистические характеристики (среднее зна чение и дисперсия ) такого случайного п роцесса , полученные в результате усреднения е го во времени на отрезке реализации , совпа дают с полученными в результате усреднения по совокупности его выборочных мгновенных значений. Таким образом дальнейшее измерение эффект ивной величин ы шума производится в со ответствии с алгоритмом (3.3): где U k - а мплитуда k выборки k = 1...n , а n - число выборок мгновенных некорре лированных значений за цикл измерения. При ис пользовании алгоритма (3.3) нет необходимости производить как промежуточную опер ацию определение среднего значения или центри рование шума. Алгоритм измерения ОСШ (3.2) принимает с учетом алгоритма (3.3) вид : где R=2В - констант а. Затем полученные результаты преобразуется в цифровой код и алгоритм (3.4) принимает в ид : где F-константа , К - коэффициент преобразова ния аналог-код. Таким образом данный алгоритм вычисления отношения сигнал /шум является простым , эф фективным , и удобным в реализации аппаратными средствами . Так как целью разра ботки является модернизация модуля измерения ОСШ - ИСШ - 4 реализующего данный метод , то в основу разработки ложится именно этот метод. 4. Обзор и анализ аналогичных устройств. Разрабатываемое СИ является пр ибором с узкой специали зацией , предназнач енное , в основном , только для работы в аппаратных телевизионных центров . Поэтому дополне ние его функций как измерителя отношения сигнал /шум какими-либо дополнительными функциями является нецелесообразным , так как необходим ость этих функ ц ий в условиях передвижных телестанций не велика , а в ста ционарных условиях вообще мала . Таким образом использование на телевидении Украины измерит еля ОСШ фирмы “Роде и Шварц” (“ Rohde&Schwarz” ), превосходящего по своим характеристикам разра батываемый модул ь является непозволител ьной роскошью ввиду высокой стоимости , необхо димости специальной подготовки оператора (знание немецкого языка , вычислительной техники ), спец иальной подготовки персонала для технического обслуживания на фоне более высокой , но не всегд а необходимой , точности изме рения и не всегда необходимой многофункционал ьности . Таким образом можно прийти к вывод у , что продукция таких известных производител ей измерительной техники , как “ TESLA” и “ HEWLETT-PACKARD” не будет применяться в АСБ теле центров Украины пока не возникнет острая необходимость в приборах такой точност и. Альтернативой метода описанного выше може т быть метод который решает задачу измере ния ОСШ прямо . Под этим подразумевается то , что для измерения ОСШ производится измер ение амплитуды в идеосигнала , одновременно измерение величины среднеквадратического значения амплитуды шума , затем производится операция деления результатов измерения , после чего п роизводится накапливание и результатом измерения ОСШ принимается математическое ожидание сов о купности результатов вычисления форм улы 3.1 для каждой выборки. Недостатки этого метода по сравнению с описаным выше методом очевидны : необходимость двух измерительных каналов , что , естественно нежелательно с точки зрения надежности , схемотехники и даже эк оно мики ; наличие операции деления в которой од ин операнд значительно больше другого (как минимум в 10 раз ), что приведет к увеличен ию погрешности ; также недостатком можно считать отсутстви е преймуществ перед описаным выше методом. Отечественным аналогом р азрабатываемого модуля измерения ОСШ является прибор ИСШ -4. Структурная схема измерителя ИСШ -4 состоит из аналоговой измерительной части (блоки ус иления и модуляции ), цифровой измерительной ча сти (блок автоматической регулировки усиления , арифметический б л ок , буферный счетчик , блок дешифраторов ) и вспомогательной части (блок управления , блок выделения синхросигнала ,блок синхронизации ). Структурная схема модуля измерения ОСШ изображена на рисунке 4.1. Функциональная схема модуля измерения ОСШ изображена на рисунке 4.2. Видеосигнал (рис . 4.3 а ) со входа измерите ля “Вход видео” поступает на входные каск ады 1, где усиливается до требуемого для по дачи на блок фильтра 11 уровня . С выхода блока фильтра 11 видеосигнал , отфильтрованный в требуемой полосе частот пос тупает на вход усилителя с регулируемым коэффициентом передачи 2, на выходе которого размах видеос игнала поддерживается постоянным и равным эта лонной величине В о . Импульсный сигнал управления коэффициентом передачи усилителя 2 “Сигнал АРУ” формируется цифр овым устройством АРУ 8 блока авто матической регулировки усиления в результате сравнения видеосигнала “Видео сравн.” с выход а усилителя 2 с эталонным напряжением В о . Автоматическое по ддержание постоянным размаха видеосигнала входе измерительного тракта заме няет собой измерение размаха видеосигнала . При этом из мерение отношения сигнал /шум сводиться к измерению величины шума , и алгоритм (3.1) преобраз уется в алгоритм (3.2). Видеосигнал , размах которого между уровня ми гашения и белого (или черного и бел ого ) рав ен величине В о , поступает через потенциометр оперативной калибровки “Калибр” на один вх од строб-схемы 3. На другой вод схемы 3 с выхода формирователя поступают строб-импульсы (рис .3г ), частота повторения которых - 25Гц , а длительность - примерно 4 мкс . Мес тоположение строб-импульсов можно менять вручную в пред елах всего растра . Строб-импульсы подаются так же на вход схемы замешивания метки 25 селек тора , где суммируются с видесигналом . С вы хода схемы 25 видеосигнал поступает на коаксиал ьное гнездо “Видео ВКУ ” , к котор ому подключается видеоконтрольное устройство (ВКУ ). Замешанный в видеосигнал строб-импульс индиц ируется на экране ВКУ в виде яркостной метки , по положению которой на растре о пределяют участок изображения , выбранный для измерения на нем уровня шум а . Эт от участок изображения должен иметь постоянну ю яркость на всем протяжении яркостной ме тки , а соответствующий участок видеосигнала - н еизменный размах во временном интервале строб -импульса . На выходе схемы 3 в интервале стр об-импульса выделяется сигнал, представляющий собой пьедестал , размах которого пропорционален размаху видеосигнала в интервале стробирован ия , с наложенным на него шумом (рис .4.3д ). Пьедестал с наложенным на него шумом подается на усилитель 4, на входе которого происходит автокомпенсац и я пьедестала . Стробирование видеосигнала с последующей ав токомпенсацией пьедестала , т.е . с устранением и нформации о видеосигнале , позволяет выделить шум из видеосигнала , а также использовать линейную часть динамической характеристики каска дов 4 и 6 целико м для обработки шу ма. Обработка пакета шума на выходе усили теля 4 с целью определения эффективной величин ы шума в формуле (3.2) осуществляется с помощ ью стробоскопического метода , суть которого с остоит в выборке мгновенных некоррелированных значений шума с частотой повторения с игнала и в запоминании выбранных значений на время между выборками . Таким образом , период выборки должен быть равен периоду повторения кадров , длительность интервала выбор ки должна быть менее длительности элемента изображения . Возможн о сть использования стробоскопического метода основана на том , что шум является эргодическим стационарным случайным процессом , а статические характеристи ки (среднее значение и дисперсия ) такого с лучайного процесса , полученные в результате у среднения его во в ремени на отр езке реализации , совпадают с полученными в результате усреднения по совокупности его выборочных мгновенных значений. Выборка мгновенных некоррелированных значени й шума и запоминание их на время межд у выборками производится следующим образом . П акеты усиленного шума (рис .4.3е ) с вы хода каскада 4 поступают на один вход ампл итудно-импульсного модулятора (АИМ ) 6, на другой его вход поступают импульсы выборки с вых ода формирователя 5 (рис 4.3ж ). Частота повторения импульсов выборки - 25Гц ., а длител ь ность на уровне амплитуды - приблизительно 20нс . Формирователь 5 запускается строб-импульсами с выхода формирователя 7 и обеспечивает поло жение импульса выборки посередине временного интервала строб-импульса. На выходе АИМ образуются импульсы , мод улирован ные по амплитуде шумом (рис .3 з ), т.е . размах каждого из этих импульсов U к пропорционален мгновенной величине шума в момент выборк и Модулированные шумом импульсы поступают н а пиковый детектор 7, который осуществляет “зап оминание” размаха каждого очередног о импу льса до прихода последующего , т.е . в момент прихода k-го импульса на выходе пикового детектора формируется напряжение U k , а предыдущее напряжение принудительно сбрасывается (рис .4.3и ; рис .4.4б ). В момент прихода (к +1)-ого импульса сбр асывается напря жение U k и формируется U k+1 . Таким образом , на выходе детектора 7 фо рмируется преобразованный шум - дискретный случайн ый процесс , име-ющий те же статистические характеристики (среднее значение и дисперсию ), что и шум на входе измерителя. Дальнейшее измерен ие эффективной вели чины шума производится в соответствии с а лгоритмом (3.3), при использовании которого нет не обходимости производить , как промежуточную операц ию , определение среднего значения , или центрир ование , преобразованного шума . Алгоритм измерения О СШ (3.2) принимается с учетом алго ритма (3.3) вид (3.4). Операция вычитания , возведения в квадрат , суммирование и логарифмирование в последова тельности , определенной алгоритмом (3.4), осуществляют цифровые блоки измерителя . Предварительную трансф ормацию пр еобразованного шума в цифровой код производят широтно-импульсный модулятор 10, расположенный в блоке автоматической регулировк и усиления , и преобразователь длительность-код 12, расположенный на плате вычитателя и квадр атора арифметического блока. Широтно-и мпульсный модулятор запускается строб-импульсами с выхода формирователя 9. На выходе модулятора 10 образуется широтно-модулирова нные импульсы (рис .4.4в ), длительность которых пропорциональна размаху преобразованного шума в момент запуска модулятора 10. 5. Обоснование выбора структурной схе мы модуля измерения ОСШ. Так как метод измерения в разрабатыва емом приборе будет такой же как в при боре ИСШ -4, то принципиально схема не измен яется . Структурная схема модуля измерения ОСШ изображена на рисунке 5.1. Для обеспечения точости обработки сигнала и требований предъявляемых в ТЗ к вх одным параметрам разрабатываемого прибора входно й сигнал подается на элемент структурной схемы - входной усилитель . Задачей которую долж ен решить этот блок являе тся усиление входного сигнала и его отбор для дал ьнейшей обработки по выделению синхросигналов , а также обеспечение соответствия входного сопротивления и емкости данным указанным в ТЗ. Для обеспечения работы всей схемы обр аботки алгоритма 3.5 вводится блок выделения синхросигналов . Блок выполняет задачу синхрониз ации всего процесса измерения либо с внеш ним источником синхронизации либо внутренне о т импульсов синхронизации кадров и строчных синхроимпульсов входящих в состав полного видеосигнала . В функции э т ого б лока входит также вывод на внешнее видеок онтрольное устройство (ВКУ ) яркостной метки , ук азывающей место растра , где происходит измере ние величины ОСШ . Выходными сигналами блока является синхроимпульс строки в которой пр оизводится измерение величины О С Ш и синхроимпульс по которому производится с тробирование сигнала. После блока входного усилителя полный видеосигнал попадает на первый коммутатор , задачей которого является выделение из полног о видеосигнала сигнала строки в которой п роизводится измерение. Затем сигнал выделенной строки подается на устройство линейного сравнения и комп енсации (УЛСК ) которое производит нормировку в соответствии с формулой 3.2 и компенсацию в еличины В о в составе сигнала выделенной строки. После этого сигнал подается на второй коммутатор , который должен произвести с тробирование при поступлении синхронизирующего и мпульса от блока выделения синхро-сигналов . Вы ходной величиной блока является U k . Для обеспечения дальнейшей обработки выбо рок шума , которая является уже чисто матем ати чески-статистической , производится преобразован ие аналог-код . Для этого вводится блок ана лого-цифрового преобразования (АЦП ) результатом раб оты которого является код соответствующий U k - N k . В дальнейшем N k подается на блок цифровой обработ ки и управлени я (БЦОиУ ). Функциями блок а является накопление массива N k , вычисление ОСШ по ф ормуле 3.5 по совокупности выборок N k , управление УЛСК , выдача результата измерения на отображающее устройс тво. И последним блоком структурной схемы является устройство отображе ния результата измерения (УОРИ ). 7. Разработка функциональной схемы модуля измерения ОСШ. Функциональная схема разрабатываемого модуля измерения ОСШ будет содержать многие общ ие с прибором ИСШ -4 детали , но ввиду из менения прин ципа обработки сигнала есть необходимость полностью пересмотреть функционал ьную схему измерительной части. До какой-либо обработки видеосигнала пред усматривается усиление его величины . Это необ ходимо для того , чтобы дальнейшая обработка производилась с сиг налом достаточно бо льшого уровня , что обеспечит большую точность при преобразовании сигнала другими блоками . Для этого на входе схемы установлен предварительный усилитель с фиксированным коэффи циентом усиления . Затем сигнал поступает на блок выделения син х росигналов и на устройство линейного сравнения и компен сации (УДСК ). Блок УЛСК состоит из дифферен циального усилителя , компаратора напряжения (КН ), меры , генератора линейно изменяющегося напряже ния (ГЛИН ), устройства выборки и хранения (У ВХ ). Все эти элем е нты предназначен ы выполнить задачу приравнивания величины вид еосигнала к постоянной величине В о . На этом этапе веде тся обработка уже не полного видео сигнал а , а только сигнала строки в которой п роизводится измерение ОСШ . Поэтому перед вход ом дифференциальн ого усилителя включается ключ , управляемый от блока выделения синхро сигналов и открытый только на время прохо ждения сигнала строки в которой измеряется ОСШ . Автоматическое регулирование уровня сигнал а строки происходит таким образом : в начал ьном состоянии ГЛИН сброшен в ноль и на один вход дифференциального усилите ля приходит ноль . Выход усилителя подключен ко входу компаратора напряжения , который ср авнивает полученный сигнал с постоянной велич иной В о . Cигна л несущий информацию сравнения управляет ГЛИН ом . В тот момент когда сигнал строки станет равным В о , сигнал управления с компаратора п ропадет и величина напряжения на выходе Г ЛИНа будет храниться в УВХ до конца ц икла измерения . Таким образом пронормированный сигнал поступает в измерительный блок . Изме рител ьный блок состоит из аналого-цифрово го преобразователя (АЦП ), генератора опорного н апряжения и генератора тактовых импульсов . Та кже для реализации стробоскопического метода перед АЦП стоит ключ управляемый от схемы перемещения по строке блока выделения си н хросигналов . После преобразования ан алог-код информация о сигнале поступает в блок цифровой обработки сигнала состоящий из регистра хранения данных , арифметико-логического устройства (АЛУ ), постоянного запоминающего ус тройства (ПЗУ ), оперативного запомина ю щ его устройства (ОЗУ ). В этом блоке происход ит реализация алгоритма (3.5) и вычисление резуль тата измерения , который в дальнейшем выводить ся на отображающее устройство.
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
Это на Кавказе трудно стать долгожителем:до 100 лет редко кто доживает.
В России всё гораздо проще - удалось дожить до 60-ти! Всё - долгожитель!!
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru