zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Kỹ Thuật - Công Nghệ

» Điện - Điện tử

Bài giảng Nhập môn cơ điện tử: Chương 6 - TS. Nguyễn Anh Tuấn

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:16

Báo xấu

13
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng "Nhập môn cơ điện tử: Chương 6 - Xử lý tín hiệu" được biên soạn bao gồm các nội dung chính sau: Khái niệm và phân loại xử lý tín hiệu số; Quá trình xử lý tín hiệu số; Phương pháp xử lý tín hiệu số. Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết bài giảng tại đây.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Nhập môn cơ điện tử: Chương 6 - TS. Nguyễn Anh Tuấn

12/9/2018 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Nhập môn Cơ điện tử Introduction to Mechatronics Giảng viên: TS. Nguyễn Anh Tuấn Bộ môn Cơ điện tử – ĐHBK Hà Nội Email: bktuan2000@gmail.com Content Introduction to Mechatronics Chương 6. Xử lý tín hiệu 6.1. Khái niệm 6.2. Phân loại 6.3. Quá trình xử lý tín hiệu 6.4. Phương pháp xử lý tín hiệu 1
12/9/2018 6.1. Introduction to Signal • Tín hiệu (signal) - Tín hiệu là vật mang thông tin (information) - Về mặt vật lý: Tín hiệu là dạng biểu diễn vật lý của thông tin - Ví dụ: + Các tín hiệu ta nghe thấy là do âm thanh nén, dãn không khí truyền đến tai + Ánh sáng ta nhìn được là do sóng ánh sáng chuyển tải thông tin về màu sắc, hình khối đến mắt - Về mặt toán học: Tín hiệu được biểu diễn là hàm của một hoặc nhiều biến số độc lập - Ví dụ: + Tín hiệu âm thanh x(t) là hàm 1 biến + Tín hiệu ảnh x(i,j) là hàm 2 biến 6.1. Introduction to Signal • Biểu diễn tín hiệu Biểu diễn tín hiệu liên tục bằng hàm toán học x(t) Biểu diễn tín hiệu rời rạc x(n) 2
12/9/2018 6.1. Introduction to Signal • Xử lý tín hiệu (signal processing) Xử lý tín hiệu là quá trình dùng các mạch điện, điện tử, máy tính,…tác động lên tín hiệu tạo ra tín hiệu theo cách mong muốn. - Là việc cần thiết cho việc sử dụng thông tin (khuếch đại, lọc, đồng bộ tín hiệu, …) - Liên quan tới mô hình toán học của tín hiệu và các thuật toán để mang chính xác thông tin - Nâng cao chất lượng quá trình truyền và xử lý tín hiệu 6.1. Introduction to Signal • Xử lý tín hiệu (signal processing) Có 2 cách xử lý: Xử lý tương tự ASP ( Analog Signal Processing) Xử lý số DSP ( Digital Signal Processing) 3
12/9/2018 6.1. Introduction to Signal • Xử lý tín hiệu (signal processing) Xử lý tín hiệu số được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực: • Không gian: nén ảnh, nâng cao chất lượng ảnh, phân tích cảm biến thông minh bằng các máy thăm dò; • Y học: tạo ảnh chẩn đoán (CT, MRI, siêu âm, v.v.), phân tích điện não, điện tim, v.v., lưu trữ và truy vấn ảnh y học. • Thương mại: nén ảnh và âm thanh, hiệu ứng đặc biệt trong phim ảnh, hội nghị qua video; • Thoại: nén tiếng nói và dữ liệu, giảm độ vọng, hợp kênh tín hiệu, lọc; • Quân sự: radar, sonar, dẫn đường, truyền thông bảo mật; • Công nghiệp: thăm dò khoáng sản, giám sát và điều khiển quá trình, kiểm tra sản phẩm, công cụ thiết kế CAD. • Khoa học: đo đạc và phân tích động đất, thu thập dữ liệu, phân tích phổ, mô hình hóa và mô phỏng. 6.2. Classification of Signal TÍN HIỆU -TH xác định -TH ngẫu nhiên Tín hiệu liên tục Tín hiệu rời rạc Biến: liên tục Biến: rời rạc Biên độ: liên tục hoặc rời rạc Biên độ: liên tục hoặc rời rạc Tín hiệu tương tự Tín hiệu lượng tử hoá Tín hiệu lấy mẫu Tín hiệu số Biến: liên tục Biến: liên tục Biến: rời rạc Biến: rời rạc Biên độ: liên tục Biên độ: rời rạc Biên độ: liên tục Biên độ: rời rạc Phân loại tín hiệu 4
12/9/2018 6.2. Classification of Signal • Tín hiệu xác định (Deterministic signal) - Là một hàm xác định của biến y=f(x) - Có thể là các hàm dao động điều hòa như hàm sin(t), cos(t),… Hàm tín hiệu liên tục tuyến tính 6.2. Classification of Signal • Tín hiệu tuần hoàn Hàm tín hiệu liên tục Hàm tín hiệu rời rạc 5
12/9/2018 6.2. Classification of Signal • Tín hiệu năng lượng Hàm tín hiệu liên tục Hàm tín hiệu rời rạc 6.2. Classification of Signal • Tín hiệu ngẫu nhiên (Random signal) - Không thể xây dựng hàm giá trị của tín hiệu theo thời gian - Chỉ có thể miêu tả thông qua hàm xác suất thống kê - Nhiễu, dao động, độ bất ổn định,… Hàm tín hiệu ngẫu nhiên 6
12/9/2018 6.2. Classification of Signal • Tín hiệu ngẫu nhiên Hàm tín hiệu liên tục Hàm tín hiệu rời rạc 6.2. Classification of Signal 6.2.1. Tín hiệu liên tục (Continuous-time signal) - Là tín hiệu mà biến độc lập liên tục. Luôn xác định trong miền thời gian. Biên độ liên tục hoặc rời rạc - Là một hàm quan hệ liên tục của biến y=f(x(t)) và phụ thuộc vào biến t thời gian 1. Tín hiệu tương tự (Analog signal) - Là tín hiệu liên tục có biên độ liên tục - Tín hiệu tương tự liên tục theo cả biến và hàm 7
12/9/2018 6.2. Classification of Signal 2. Tín hiệu lượng tử hóa - Là tín hiệu liên tục có biên độ rời rạc - Tín hiệu tương tự liên tục theo biến và rời rạc theo biên độ q: mức lượng tử Lượng tử hóa là làm gần đúng giá trị của tín hiệu với các mức lượng tử 6.2. Classification of Signal 6.2.2. Tín hiệu rời rạc/ gián đoạn (Discrete-time signal) - Là tín hiệu có biến độc lập rời rạc. Chỉ xác định trong từng khoảng thời gian - Có thể thu được trong quá trình lấy mẫu tín hiệu liên tục - Xử lý tín hiệu số yêu cầu việc biểu diễn tín hiệu gián đoạn Ts: thời gian lấy mẫu 8
12/9/2018 6.2. Classification of Signal 1. Tín hiệu lấy mẫu - Nếu biên độ của tín hiệu rời rạc là liên tục và không bị lượng tử hóa thì gọi là tín hiệu lấy mẫu. - Tín hiệu lấy mẫu rời rạc theo biến, liên tục theo hàm Ts: thời gian lấy mẫu 6.2. Classification of Signal 2. Tín hiệu số (Digital signal) - Tín hiệu số đồng thời gián đoạn theo thời gian và lượng tử hóa biên độ - Tín hiệu số rời rạc theo cả biến và hàm q: mức lượng tử Ts: thời gian lấy mẫu 9
12/9/2018 6.3. Signal Processing Operation 6.3. Quá trình xử lý tín hiệu • Tín hiệu tương tự, quá trình xử lý TH hoạt động trong miền thời gian • Tín hiệu rời rạc, cả miền thời gian và miền tần số được áp dụng • Quá trình xử lý thông thường bao gồm: - Quá trình lấy mẫu trong miền thời gian (Sampling) - Lọc (Filtering) - Quá trình khuếch đại (Amplitude modulation) 6.3. Signal Processing Operation • Tín hiệu liên tục (continuous waveforms) - Sử dụng hệ thống tuyến tính bất biến thời gian thực (LTI) (LTI: Linear Time Invariant) Sơ đồ tổng quát hệ thống xử lý tín hiệu tuyến tính liên tục • Tín hiệu gián đoạn (Discrete) - Lấy mẫu các giá trị của tín hiệu gốc theo thời gian - Sử dụng card chuyển đổi tương tự-số (A/D converter) Sơ đồ tổng quát hệ thống xử lý tín hiệu tuyến tính rời rạc 10
12/9/2018 6.3. Signal Processing Operation • Lọc (Filter) - Bộ lọc được thiết kế nhằm mục đích giảm nhiễu, phân tách các dải tần số,… ảnh hưởng tới độ chính xác thông tin tín hiệu gốc. Sơ đồ khối chức năng lọc trong hệ thống 6.3. Signal Processing Operation • Lọc (Filter) 11
12/9/2018 6.3. Signal Processing Operation • Lọc tín hiệu điện não EEG Biểu đồ (Volt) của một đoạn tín hiệu điện não người đo trong khoảng 5s a- Tín hiệu EEG thô, được trích từ máy đo với tần số lấy mẫu 256Hz và số mẫu là 2048. Rõ ràng ta không thấy rõ tín hiệu này chứa đựng thông tin gì, vì nó bị tác động bởi tần số điện lưới (50Hz). a) Tín hiệu EEG thô, 2048 mẫu b- Tần số này được loại bỏ bằng cách sử dụng một bộ lọc triệt tần số 50Hz, để có kết quả như sau b) Tín hiệu EEG được loại bỏ tần số 50 Hz, 2048 mẫu 6.3. Signal Processing Operation • Lọc tín hiệu điện não EEG c- Tiếp theo, các tín hiệu lớn hơn 70 Hz được lọc do bác sỹ không quân tâm đến dải tần này c) Tín hiệu EEG được lọc thông thấp, tần số cắt 70 Hz, 2048 mẫu d- Các tín hiệu thấp hơn 1 Hz cũng được lọc do không ảnh hưởng đến tín hiệu phân tích não. Các bác sỹ có thể chẩn đoán bệnh trên tín hiệu này d) Tín hiệu EEG qua bộ lọc thông cao, tần số cắt 1 Hz, 2048 mẫu 12
12/9/2018 6.3. Signal Processing Operation • Lọc tín hiệu điện não EEG e- Để tăng hiệu quả chẩn đoán cho bác sỹ. Tín hiệu EEG tiếp tục được thay đổi vận tốc lấy mẫu (bằng xử lý số) thành 140 Hz và 1120 mẫu. Số mẫu giảm làm cho các bước xử lý tiếp theo thuận lợi hơn e) Tín hiệu EEG qua bộ lọc đa vận tốc, từ 256 Hz xuống 140 Hz, 1120 mẫu 6.3. Signal Processing Operation • Chuyển đổi A-D (Analog-to-digital conversion process) - Tín hiệu tương tự nhạy cảm với nhiễu. Trong khi đó các tín hiệu số, giá trị được xác định, có thể copy, lưu trữ, tái tạo và biến đổi không bị mất mát. 13
12/9/2018 6.3. Signal Processing Operation • Chuyển đổi A-D (Analog-to-digital conversion process) Quá trình số hóa tín hiệu thành chuỗi bit a) Tín hiệu liên tục b) Lấy mẫu với chu kỳ T 6.3. Signal Processing Operation • Chuyển đổi A-D (Analog-to-digital conversion process) Quá trình số hóa tín hiệu thành chuỗi bit c) Tín hiệu rời rạc x(n) d) Chọn các mức lượng tử 14
12/9/2018 6.3. Signal Processing Operation • Chuyển đổi A-D (Analog-to-digital conversion process) Quá trình số hóa tín hiệu thành chuỗi bit e) Tín hiệu đã lượng tử hóa f) Biểu diễn nhị phân các mức g) Chuỗi các bit nhị phân x 6.4. Signal Processing Method 4. Phương pháp xử lý tín hiệu 4.1. Lọc Liên tục thụ động (Passive Continuous Filters) • Thông thường sử dụng mạch gồm các phần tử R-L-C Mạch lọc R-L-C • Hoặc các mạch cơ-điện tử sử dụng cho các thiết bị quay Mạch cách ly trong thiết bị quay 15
12/9/2018 6.4. Signal Processing Method 4.2. Lọc Liên tục chủ động (Active Continuous Filters) • Các bộ lọc hiện đại sử dụng bộ khuếch đại thuật toán Khuếch đại thuật toán 4.3. Bộ xử lý tín hiệu số (Digital Signal Processor) Bộ xử lý tín hiệu số 6.4. Signal Processing Method - Lấy mẫu: fn =f(nT) Gián đoạn tín hiệu liên tục – Lấy mẫu - Tính toán: tại mỗi giá trị mẫu sẽ được tính toán lại phù hợp với thuật toán sử dụng trong bộ xử lý - Tái cấu trúc: Các giá trị sau khi xử lý sẽ được tái cấu trúc để tạo lại dạng tín hiệu liên tục Lưu đồ hoạt động của bộ xử lý 16

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí

65 tài liệu

2418 lượt tải

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.