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2.1 信号处理

20世纪60年代,贝尔实验室及麻省理工学院用电子计算机对电路与滤波器设计进行了仿真,奠定了数字滤波器的发展基础。20世纪70年代开始,数字信号处理这个专用名词在科技领域问世。

所谓“信号处理”,就是要把记录在某种媒体上的信号进行处理,以便抽取出有用信息的过程,它是对信号进行提取、变换、分析、综合等处理过程的统称。

目前,对于实时分析系统,高速浮点运算和数字信号处理已经变得越来越重要。这些系统被广泛应用到生物医学数据处理、语音识别、数字音频和图像处理等各种领域。数据分析的重要性在于消除噪声干扰,纠正由于设备故障而遭到破坏的数据,或补偿环境影响。图2-1所示是一个信号处理的例子。

图2-1 信号处理实例

用于信号分析和处理的虚拟仪器执行的典型测量任务如下。

◆计算信号中存在的总的谐波失真。

◆决定系统的脉冲响应或传递函数。

◆估计系统的动态响应参数,如上升时间、超调量等。

◆计算信号的幅频特性和相频特性。

◆估计信号中含有的交流成分和直流成分。

所有这些任务都要求在数据采集的基础上进行信号处理。数据采集(Data Acquisition,DAQ),就是将被测对象的各种参量(物理量、化学量、生物量等)通过各种传感器进行适当转换后,再经信号调理、采样、量化、编码、传输等步骤送到控制器进行数据处理或记录的过程,如图2-2所示。

图2-2 数据采集

由采集得到的测量信号是等时间间隔的离散数据序列,包含专门描述它们的数据类型——波形数据。由它提取出所需要的测量信息,可能需要经过数据拟合抑制噪声,减小测量误差,然后在频域或时域经过适当地处理才会得到所需的结果。另外,一般来说,在构造这个测量波形时已经包含了后续处理的要求(如采样率的大小、样本数的多少等)。 vPh4PkHcD/X2an2BIJEPoKhWYguZh4U/Qt/8EFslIDsoKem0CuGMB64HOzmQB+ol

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