516-0869/02 – Metody zpracování signálu (MZS)
Garantující katedra | Institut fyziky | Kredity | 4 |
Garant předmětu | prof. Ing. Libor Hlaváč, Ph.D. | Garant verze předmětu | doc. Ing. Jan Valíček, Ph.D. |
Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | Povinnost | povinný |
Ročník | 3 | Semestr | letní |
| | Jazyk výuky | čeština |
Rok zavedení | 2010/2011 | Rok zrušení | 2014/2015 |
Určeno pro fakulty | HGF | Určeno pro typy studia | bakalářské |
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
xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
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
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky
Předmět neobsahuje žádné hodnocení.