11. Цифровая обработка сигналов

Аналоговый сигнал, снимаемый с датчика в АСУ, может подвергаться цифровой обработке. Для этого он сначала превращается в аналогово-цифровом преобразователе (АЦП) в цифровую форму. Затем обрабатывается в цифровом фильтре, которым, как правило, является ЭВМ. После чего может использоваться или преобразовываться в нужную форму сигнала.

Цифровая обработка сигналов (ЦОС) – это обработка цифровых сигналов цифровыми методами и цифровыми средствами.

Процесс преобразования сигналов наз. фильтрацией, а у-во, выполняющее фильтрацию, наз. фильтром. Поскольку отсчёты сигналов поступают с постоянной скоростью, фильтр должен успевать обрабатывать текущий отсчёт до поступления следующего, то есть обрабатывать сигнал в реальном времени. Для обработки сигналов (фильтрации) в реальном времени применяют специальные вычислительные у-ва — цифровые сигнальные процессоры.

Всё это полностью применимо не только к непрерывным сигналам, но и к прерывистым, а также к сигналам, записанным на запоминающие у-ва. В последнем случае скорость обработки непринципиальна, так как при медленной обработке данные не будут потеряны.

При цифровой обработке интервал между импульсами выбирают по теореме Котельникова. Она устанавливает возможность сколь угодно точного восстановления мгновенных значений сигнала с ограниченным спектром исходя из отсчетных значений (выборок), взятых через равные промежутки времени.

Схема цифровой обработки информации:

Обработка сигналов во временной области широко используется в современной электронной осциллографии и в цифровых осциллографах. Для представления сигналов в частотной области используются цифровые анализаторы спектра. Для изучения математических аспектов обработки сигналов используются пакеты-расширения (чаще всего под именем Signal Processing) систем компьютерной математики MATLAB, Mathcad.