516-0869/01 – Metody zpracování signálu (MZS)

Garantující katedraInstitut fyzikyKredity7
Garant předmětuprof. Ing. Libor Hlaváč, Ph.D.Garant verze předmětudoc. Ing. Jan Valíček, Ph.D.
Úroveň studiapregraduální nebo graduálníPovinnostpovinný
Ročník3Semestrletní
Jazyk výukyčeština
Rok zavedení2003/2004Rok zrušení2010/2011
Určeno pro fakultyHGFUrčeno pro typy studiabakalářské
Výuku zajišťuje
Os. čís.JménoCvičícíPřednášející
MAD20 prof. RNDr. Vilém Mádr, CSc.
VAL30 doc. Ing. Jan Valíček, Ph.D.
Rozsah výuky pro formy studia
Forma studiaZp.zak.Rozsah
prezenční Zápočet a zkouška 2+2
kombinovaná Zápočet a zkouška 6+12

Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi

Seznámit se s analýzou signálů, přenosem signálů a se senzorovou a převodovou technikou získávání signálů. Aplikovat teoretické základy včetně vybraných aplikačních možností interpretace.

Vyučovací metody

Přednášky
Cvičení (v učebně)

Anotace

Předmět je koncipován jako předmět teoretického i aplikačního charakteru základu technického bakalářského studia. Tento předmět je úvodem do teorie analýzy a přenosu signálů, především lineárními přenosovými soustavami. Předmět navazuje a souvisí s jednotlivými partiemi matematiky, a to s teorií pravděpodobnosti a statistické matematiky. Představuje senzorovou a převodovou techniku získávání signálů a teoretické základy včetně aplikačních možností interpretace.

Povinná literatura:

1. Randall, R. B.: Frequency Analysis, Brüel & Kjaer, 1987 2. Jan, J.: Číslicová filtrace, analýza a restaurace signálů, VUT Brno, 2002 3. Jan, J., Kozumplík, J.: Systémy, procesy a signály, VUT Brno, 2000 4. Prchal, J.: Signály a soustavy, SNTL Praha, 1987 5. Nevřiva, P.: Analýza signálů a soustav, BEN Praha, 2000 6. Smékal, Z., Vích, R.: Zpracování signálů pomocí signálových procesorů, Radix Praha, 1998 7. Balátě, J. a kol.: Technické prostředky automatického řízení, SNTL Praha, 1996 8. Balátě, J.: Automatické řízení, BEN Praha, 2003 9. Navrátil, M., Pluhář, O.: Měření a analýza mechanického kmitání (Metody a přístroje),SNTL Praha,1986 10.Tůma, J.: Zpracování signálů získaných z mechanických systémů užitím FFT. Sdělovací technika, Praha 1997 11.Bach, P., Urbánek, S.: Automatizace měření, ČVUT Praha, 1993 12.Pospíšil, J.: Analýza a přenosové aspekty signálů. PRFUP Olomouc, 1994 13.Pospíšil, J.: Teorie zpracování signálů. PRFUP Olomouc, 1994 14.Uhlíř, J., Sovka, P.: Číslicové zpracování signálů, ČVUT Praha, 1995

Doporučená literatura:

Tůma, J.: Zpracování signálů získaných z mechanických systémů užitím FFT. Sdělovací technika, Praha 1997

Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta

E-learning

Další požadavky na studenta

Prerekvizity

Předmět nemá žádné prerekvizity.

Korekvizity

Předmět nemá žádné korekvizity.

Osnova předmětu

M ě ř i c í s y s t é m y . Číslicové měřicí přístroje. Analogový signál a jeho vstup do číslicového zpracování (základní princip AD převodníků). Praktická digitalizace signálu. Sampling rate vs. šířka frekvenčního spektra. Předzesílení signálu. Filtrace analogová, digitální a jejich vlastnosti. Aliasing. Nyquistovo kritérium. Synchronní detekce signálů (lock-in amplifier). N a p o j e n í r ů z n ý c h d r u h ů s n í m a č ů na číslicové zpracování signálů. Například: zpracování signálů z piezoelektrických akcelerometrů, optické snímače (vibrometr, triangulační snímače a jejioch napojení na PC). S n í m á n í k o n k r é t n í c h s i g n á l ů : signály akustické, optické, vibrační, použití relativních jednotek - hluku a vibrací (B, dB). Z á k l a d n í p r i n c i p y matematického zpracování signálů. Fourierova analýza signálu (Fourierova řada, Fourierův integrál-Fourierova transformace). Rychlá Fourierova transformace. Transformace v měřicích a řídících systémech. Haarova transformace. Okenní transformace. Waveletova transformace. K o r e l a č n í a n a l ý z a . Autokorelace. Vzájemná korelace. Z p r a c o v á n í m ě ř e n ý c h d a t f i l t r a c í . Pozadí. Filtr. Frekvenční analýza filtračního procesu. Restaurace skutečného spektra. Z á k l a d y e x p e r i m e n t á l n í modální analýzy. Modální analýza. Měření modálních modelů (tvorba geometrického modelu, kontrolní měření, zpracování výsledků, animace modů). Modifikace konstrukce. Identifikace. I n t e r p r e t a č n í m e t o d y a jejich výběr ve vztahu k aplikacím v různých oborech vědy a techniky. OSNOVA CVIČENÍ: využití systému MATLAB resp. MATHEMATICA, ORIGIN. 1. Úvodní cvičení pro seznámení se s programem využívaným pro zpracování signálů. 2. Seznámení se základními typy snímačů podle jejich fyzikálního principu. Vzorkování signálů, principy vzorkování. Praktická digitalizace signálu. Sampling rate vs. šířka frekvenčního spektra. Předzesílení signálu. Filtrace analogová, digitální a jejich vlastnosti. Aliasing. Nyquistovo kritérium. 3. Seznámení se základními metodami zpracování signálů. 4. Zpracování harmonického a periodického signálu. Fourierova řada periodického signálu. 5. Aperiodické signály, spektrální funkce a Fourierova transformace. 6. Zpracování harmonických a periodických diskrétních signálů. Fourierova řada diskrétního periodického signálu. 7. Aperiodické diskrétní signály. Spektrální funkce. 8. Korelační funkce periodických signálů. 9. Korelační funkce aperiodických signálů. Základní aperiodické signály – jednotkový skok a jednotkový impuls. 10.Korelační funkce aperiodických diskrétních signálů. 11.Zpracování měřených dat filtrací. 12.Naměření signálů pomocí vytypovaných snímačů fyzikálních veličin. 13.Zpracování naměřených signálů pomocí spektrální analýzy, filtrací a korelační analýzy.

Podmínky absolvování předmětu

Prezenční forma (platnost od: 1960/1961 letní semestr)
Název úlohyTyp úlohyMax. počet bodů
(akt. za podúlohy)
Min. počet bodů
Zápočet a zkouška Zápočet a zkouška 100 (145) 51
        Zkouška Zkouška 100  0
        Zápočet Zápočet 45  0
Rozsah povinné účasti:

Zobrazit historii

Výskyt ve studijních plánech

Akademický rokProgramObor/spec.Spec.FormaJazyk výuky Konz. stř.RočníkZLTyp povinnosti
2010/2011 (B2102) Nerostné suroviny (3911R001) Aplikovaná fyzika materiálů P čeština Ostrava 3 povinný stu. plán
2009/2010 (B2102) Nerostné suroviny (3911R001) Aplikovaná fyzika materiálů P čeština Ostrava 3 povinný stu. plán
2008/2009 (B2102) Nerostné suroviny (3911R001) Aplikovaná fyzika materiálů P čeština Ostrava 3 povinný stu. plán
2007/2008 (B2102) Nerostné suroviny (3911R001) Aplikovaná fyzika materiálů P čeština Ostrava 3 povinný stu. plán
2006/2007 (B2102) Nerostné suroviny (3911R001) Aplikovaná fyzika materiálů P čeština Ostrava 3 povinný stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku