Спектральный анализ и синтез периодического сигнала - Дипломная работа

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР) Кафедра Информационно-Измерительной Техники (ИИТ) Спектральный анализ и синтез периодического сигнала К ЗАЩИТЕ ДОПУСТИТЬ Заведующий кафедрой ИИТ, доктор технических наук профессор А. А. ПЕРИОДИЧЕСКИЙ СИГНАЛ, АНАЛИЗ, СИНТЕЗ, РЯД ФУРЬЕ, СПЕКТР, ВРЕМЕННЫЕ ДИАГРАММЫ.Компьютеры внедряются практически во все сферы человеческой деятельности. Образование - одна из таких сфер, где компьютерные технологии могут дать и дают значительный эффект. Через компьютерные сети появляется доступ к библиотекам, престижным учебным заведениям, высококлассным специалистам имеют учащиеся как крупных городов, так и небольших поселков и селений. Однако сами по себе компьютеры ничего не дают, если в них нет соответствующих программ. ЭВМ, обеспечивающие возможность организации диалоговых режимов работы студентов, и АОС, созданные на базе этих ЭВМ, уже стали важным фактором повышения эффективности и качества обучения.Во многих областях науки и техники перед исследователем возникает задача, как на основе денных, полученных на конечном интервале времени или пространства (в непрерывной или дискретной форме), сформировать максимально достоверное представление об исходном образе, с которыми связаны эти данные, т.е. о его основных характеристиках. Поскольку «спектр» (от лат. spectrum) по определению означает «образ», то оценка спектра по данным конечной протяженности также принадлежит к числу указанных задач. История науки и ее много численные приложения дают нам много примеров использования оценки спектра, в том числе, например, для формирования представлений о строении вещества. Качество и достоверность оценки спектра оказывают решающее влияние на формирование наших представлений об исходном образе.С древних времен у людей возникло представление о циклических, или повторяющихся, процессах, т.е. иными словами, сформировались те фундаментальные понятия, которые лежат в основе современных методов спектрального оценивания. Без выполнения точного математического анализа древние цивилизации не смогли бы составлять календари и измерять время по результатам своих наблюдений периодичностей в длительности суток и года, сезонных изменений, фаз Луны и движения других небесных тел, таких как планеты. В VI веке до нашей эры Пифагор установил соотношение между периодичностью чисто синусоидальных колебаний, соответствующих музыкальным звукам, порождаемым струной постоянного натяжения, и числом, характеризующим длину этой струны. Математические основы современных методов спектрального оценивания берут свое начало в XVII веке в работах Исаака Ньютона. Осиротев весьма рано, Фурье восьми лет отроду получил приют в доме Палле, органиста и учителя музыки при соборе в Оксерре, и у него в пансионе получил первоначальное образование.Термин “сигнал” часто встречается не только в научно-технических вопросах, но и в повседневной жизни. Иногда, не задумываясь о строгости терминологии, мы отождествляем такие понятия, как сигнал, сообщение, информация. Тем не менее, приступая к систематическому изучению теоретической радиоэлектроники, следует по возможности уточнить содержательный смысл понятия “сигнал”. В соответствии с принятой традицией сигналом называют процесс изменения во времени физического состояния какого-либо объекта, который служит для отображения, регистрации и передачи сообщений. Для того чтобы сделать сигналы объектом теоретического изучения и расчетов, следует указать способ их математического описания, т.е. создать математическую модель исследуемого сигнала.Спектральный анализ заключается в том, что любое периодическое колебание сложной формы заменяется суммой конечного или бесконечного числа синусоидальных колебаний с соответствующими амплитудами, частотами и фазами. По определению, периодический сигнал тот, мгновенные значения которого повторяются через интервалы времени Т, называемые периодом, на всей бесконечной оси времени: s(t) = s (t ± n?T), n = 0,1,2,3, ... Частотное или спектральное представление гармонического сигнала (спектр) содержит единственную составляющую (линию) величиной А на частоте W. Сложный периодический сигнал, описываемый гладкой или кусочно-непрерывной функцией с конечным числом разрывов первого рода и абсолютно интегрируемый на периоде Т, т.е. , (2.5) может быть представлен тригонометрическим рядом Фурье по системе ортогональных функций синуса и косинуса кратных аргументов: s(t) = а1? COSW1? t b1?SINW1? t а2? cos2?W1? t b2?sin2?W1?t … Подобное колебание, часто называемое меандром, находит особенно широкое применение в измерительной технике. На рисунке 2.3 изображены суммы 1, 3, и 5-ой гармоник.На рисунке 2.4 изображено периодическое колебание треугольной формы.С подобными функциями часто приходится иметь дело в устройствах для развертки изображения в осциллографах. Так как эта функция является нечетной, ряд Фурье содержит для нее только синусоидальные члены.

Содержание

Введение

1. Описание предметной области

1.1 Историческая перспектива

1.2 Классификация радиотехнических сигналов

1.3 Спектральный синтез и анализ периодического сигнала

1.3.1 Пример прямоугольного колебания

1.3.2 Пример периодического колебания треугольной формы

1.3.3 Пример периодического колебания пилообразной формы

1.4 Обоснование необходимости создания программного продукта

2. Постановка задачи

2.1 Цель работы

2.2 Функции автоматизированной системы

2.3 Требования к аппаратному обеспечению

3. Обоснование выбора средства реализации системы

4. Краткие сведения о среде программирования Delphi 5.0

5. Описание работы программы

6. Технико-экономическое обоснование проекта

6.1 Целесообразность разработки

6.1.1 Выбор и обоснование базового варианта

6.1.2 Технико-экономическое обоснование целесообразности разрабатываемой программы

6.1.3 Расчет эксплуатационно-технического уровня

6.2 Планирование комплекса работ по разработке темы

6.3 Расчет затрат на разработку проекта

6.3.1 Расчет сметы затрат на проектирование

6.3.2 Расчет эксплутационных затрат

6.3.2 Расчет годового экономического эффекта от разработки и использования программных продуктов

6.4 Экономический эффект от внедрения

7. Вопросы охраны труда и безопасности жизнедеятельности

7.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов на рабочем месте инженера-программиста

7.2 Основные санитарно - технические требования к помещениям ВЦ

7.3 Микроклимат

7.4 Шум в ВЦ и мероприятия по его снижению

7.5 Организация и оборудование рабочих мест

7.6 Электромагнитное излучение при работе на ВЦ

7.7 Электробезопасность

7.8 Пожаробезопасность

7.9 Требования к организации режима работы с ВДТ и ПЭВМ

7.10 Действия в чрезвычайных ситуациях

7.11 Освещенность

7.11.1 Естественное освещение

7.11.2 Искусственное освещение

7.12 Инструкция по технике безопасности

8. Рекламный ролик

Заключение

Список использованных источников

Приложение А Приложение Б