АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

Цифровая обработка сигналов

В современной технике сущест­вуют два основных метода обработ­ки сигналов: аналоговый и цифро­вой. На примере электрокардио­граммы (ЭКГ) рассмотрим основ­ные различия этих методов обра­ботки сигнала. Потенциалы, сни­маемые электродами кардиографа, в каждый момент времени характе­ризуются некоторой величиной. Графическая запись этой величины во времени представляет собой ЭКГ: определенной величине потенциа­ла соответствует вполне определен­ное смещение пера самописца (как правило 10мм соответствует 1 мВ). В любой момент времени нам из­вестна величина зарегистрирован­ного потенциала. Такой непрерыв­ный сигнал называется аналого­вым. Техника, используемая для его обработки, также называется аналоговой. В таких системах в любой момент времени присутствует об­раз, точно соответствующий исход­ному сигналу.

Предположим, что мы смогли достаточно часто, через определенные малые промежутки времени, и очень точно из­мерять значения этого сигнала. Поскольку сигнал изменяется во времени и измерения производятся достаточно часто, то в результате мы получим последовательность отдельных (дискретных) измерений (отсчетов), которые будут ха­рактеризовать текущие значения сигнала. Компьютер с обработкой таких последовательностей чисел справляется гораздо легче, нежели с непрерывным аналоговым сигналом.

Процесс, в результате которого из непрерывного (аналогового) сигнала получают последовательность числовых значений, носит название дискретизации или ана­логово-цифрового преобразования. Если в процессе таких преобразований соблюдались определенные правила, оба сигнала будут полно­стью соответствовать друг другу. Пример аналогово-цифрового преобразовнаия электрокардиограммы представлено на рисунке 1. Дискретный сигнал, помимо досто­инства, связанного с простотой его компьютерной обработки, обладает еще несколькими преимущества­ми. Например, его удобнее передавать по линиям связи, он более ус­тойчив к искажениям, а при опре­деленных условиях его можно даже восстанавливать, или, по крайней мере, обнаруживать сбои, проис­шедшие во время трансляции.

Какие же параметры процесса дискретизации оказывают наи­большее влияние на точность вза­имного соответствия аналогового и цифрового сигналов? Таких пара­метров два: частота, с которой про­изводится измерение сигнала, и точность этих измерений. Первый параметр носит название частоты дискретизации или частоты вы­борок (sampling rate). Конечно, чем выше частота дискретизации и чем точнее измерения, тем в большей степени результат преобразования соответствует исходному сигналу. Однако увеличение значений обо­их параметров приводит к сущест­венному возрастанию количества передаваемой или обрабатываемой информации. Поэтому на практике ограничиваются некоторыми при­емлемыми в данной конкретной си­туации значениями показателей частоты дискретизации и точности измерений. Существуют специаль­ные стандарты, которые устанавли­вают минимальные требования на точность преобразования для раз­личных сигналов.

Некоторое время назад вся диаг­ностическая аппаратура вообще не содержала в себе цифровых эле­ментов, а работала с аналоговыми сигналами. Однако с внедрением микропроцессоров, т.е. с того мо­мента, когда появились достаточно миниатюрные электронно-вычис­лительные блоки (приблизительно с середины 70-х годов), произошли существенные изменения в техно­логии обработки сигналов. Способ­ность в течении очень небольшого времени и с приемлемым уровнем затрат (цена микропроцессоров не очень высока, поскольку они выпус­каются сотнями тысяч) произво­дить большие объемы вычислений оказалась настолько новой, что ста­ло возможно говорить, по сущест­ву, о новом качестве всей техники.

Дата добавления: 2015-09-27 | Просмотры: 652 | Нарушение авторских прав