Отчет по лабораторной работе № 3
«ВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ СОВОКУПНОСТИ «СИГНАЛ+АДДИТИВНАЯ ПОМЕХА», ФИЛЬТРАЦИЯ (УСРЕДНЕНИЕ) И ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ПОДАВЛЕНИЯ ПОМЕХИВоспроизведение совокупности «Сигнал+аддитивная помеха», фильтрация (усреднение) и оценка эффективности подавления помехи
Воспроизведение совокупности «Сигнал+аддитивная помеха», фильтрация (усреднение) и оценка эффективности подавления помехи
Воспроизведение совокупности «Сигнал+аддитивная помеха», фильтрация (усреднение) и оценка эффективности подавления помехи
Исследование характеристик АЦП
Исследование характеристик АЦП
Исследование характеристик АЦП
Исследование характеристик АЦП
Исследование характеристик АЦП
Исследование характеристик АЦП
Исследование характеристик АЦП
Исследование характеристик АЦП
»
Цель работы: Воспроизведение совокупности «сигнал + аддитивная помеха», фильтрация (усреднение) и оценка эффективности подавления помехи. Экспериментальное определение характеристик погрешностей результатов.
Задание:
0 – 10В.
0 - 2,5В.
Сопоставьте полученные результаты. Цель работы: Воспроизведение совокупности «сигнал + аддитивная помеха», фильтрация (усреднение) и оценка эффективности подавления помехи. Экспериментальное определение характеристик погрешностей результатов.
Задание:
0 – 10В.
0 - 2,5В.
Сопоставьте полученные результаты. Цель работы: Воспроизведение совокупности «сигнал + аддитивная помеха», фильтрация (усреднение) и оценка эффективности подавления помехи. Экспериментальное определение характеристик погрешностей результатов.
Задание:
0 – 10В.
0 - 2,5В.
Сопоставьте полученные результаты.
Цель работы: Воспроизведение совокупности «сигнал + аддитивная помеха», фильтрация (усреднение) и оценка эффективности подавления помехи. Экспериментальное определение характеристик погрешностей результатов.
Задание:
1. Воспроизвести на базе исходной схемы совокупность «сигнал+аддитвная помеха»: сигнал фиксированный, а аддитивная помеха распределена по закону распределения Симпсона (диапазон: 0,3-0,7В).
2. Получить данные с АЦП и ЦАП при подаче на вход фиксированного напряжения (5В), в диапазоне: 0 – 10В.
3. По полученным данным без фильтрации и с фильтрацией рассчитать характеристики погрешностей результатов.
4. Сопоставить результаты с фильтрацией и без фильтрации.
Теоретические сведения:
Полезный сигнал постоянен на всем протяжении измерения (его значение задается с лицевой панели и равно, например, номеру бригада, например, 3В), а помеха меняется от отсчета к отсчету случайным образом. На интервале одного измерения формируется Ns отсчетов (количество отсчетов задается с лицевой панели LabView). В работе необходимо провести измерения напряжений с АЦП и ЦАП, которые записываются в txt-файл: C:\Student\NI_Lab\Lab3\acp.txt(cap.txt).
Априорные знания необходимые для имитации совокупности «сигнал + аддитивная помеха» в процессе воспроизведения процедуры измерений (1):
|
(1) |
Процедура для имитации совокупности «сигнал + аддитивная помеха» с оценкой погрешности можно представить в следующем образом (2):
|
(2) |
Данная процедура реализуется на настольной рабочей станции NI ELVIS и LabVIEW.
Структурная схема измерительной цепи, реализующей процедуру (2) представлена на рис. 1.
Помеха
АЦП
К1113ПВ1
(10-разрядный;
исп. 8-разрядов)
ЦАП
(16-разрядный)
Процессор
Бит запуска
Рис.1 . Общий вид структурной схемы измерительной цепи
Процессор обеспечивает считывание, сформированной аналого-цифровым преобразователем (квантователем) кодовой комбинации и умножение считанной кодовой комбинации на (масштабирование), а также усреднение.
АЦП имеет динамический диапазон и соответственно (- разрядность АЦП.
В случае, когда измерения приходится выполнять при наличии аддитивных помех, последние порождают дополнительные погрешности, уровень которых может превышать остальные компоненты полной погрешности.
Полная погрешность результата измерения при наличии аддитивной помехи можно представить в виде суммы:
|
(3) |
Теоретические сведения:
Полезный сигнал постоянен на всем протяжении измерения (его значение задается с лицевой панели и равно, например, номеру бригада, например, 3В), а помеха меняется от отсчета к отсчету случайным образом. На интервале одного измерения формируется Ns отсчетов (количество отсчетов задается с лицевой панели LabView). В работе необходимо провести измерения напряжений с АЦП и ЦАП, которые записываются в txt-файл: C:\Student\NI_Lab\Lab3\acp.txt(cap.txt).
Априорные знания необходимые для имитации совокупности «сигнал + аддитивная помеха» в процессе воспроизведения процедуры измерений (1):
|
(1) |
Процедура для имитации совокупности «сигнал + аддитивная помеха» с оценкой погрешности можно представить в следующем образом (2):
|
(2) |
Данная процедура реализуется на настольной рабочей станции NI ELVIS и LabVIEW.
Структурная схема измерительной цепи, реализующей процедуру (2) представлена на рис. 1.
Помеха
АЦП
К1113ПВ1
(10-разрядный;
исп. 8-разрядов)
ЦАП
(16-разрядный)
Процессор
Бит запуска
Рис.1 . Общий вид структурной схемы измерительной цепи
Процессор обеспечивает считывание, сформированной аналого-цифровым преобразователем (квантователем) кодовой комбинации и умножение считанной кодовой комбинации на (масштабирование), а также усреднение.
АЦП имеет динамический диапазон и соответственно (- разрядность АЦП.
В случае, когда измерения приходится выполнять при наличии аддитивных помех, последние порождают дополнительные погрешности, уровень которых может превышать остальные компоненты полной погрешности.
Полная погрешность результата измерения при наличии аддитивной помехи можно представить в виде суммы:
|
(3) |
где - составляющая полной погрешности, обусловленная отличием выполняемых при измерениях преобразований от гипотетических,
- составляющая полной погрешности, обусловленная воздействием аддитивной помехи.
|
(4) |
Теоретические сведения:
Полезный сигнал постоянен на всем протяжении измерения (его значение задается с лицевой панели и равно, например, номеру бригада, например, 3В), а помеха меняется от отсчета к отсчету случайным образом. На интервале одного измерения формируется Ns отсчетов (количество отсчетов задается с лицевой панели LabView). В работе необходимо провести измерения напряжений с АЦП и ЦАП, которые записываются в txt-файл: C:\Student\NI_Lab\Lab3\acp.txt(cap.txt).
Априорные знания необходимые для имитации совокупности «сигнал + аддитивная помеха» в процессе воспроизведения процедуры измерений (1):
|
(1) |
Процедура для имитации совокупности «сигнал + аддитивная помеха» с оценкой погрешности можно представить в следующем образом (2):
|
(2) |
Данная процедура реализуется на настольной рабочей станции NI ELVIS и LabVIEW.
Структурная схема измерительной цепи, реализующей процедуру (2) представлена на рис. 1.
Помеха
АЦП
К1113ПВ1
(10-разрядный;
исп. 8-разрядов)
ЦАП
(16-разрядный)
Процессор
Бит запуска
Рис.1 . Общий вид структурной схемы измерительной цепи
Процессор обеспечивает считывание, сформированной аналого-цифровым преобразователем (квантователем) кодовой комбинации и умножение считанной кодовой комбинации на (масштабирование), а также усреднение.
АЦП имеет динамический диапазон и соответственно (- разрядность АЦП.
В случае, когда измерения приходится выполнять при наличии аддитивных помех, последние порождают дополнительные погрешности, уровень которых может превышать остальные компоненты полной погрешности.
Полная погрешность результата измерения при наличии аддитивной помехи можно представить в виде суммы:
|
(3) |
где - составляющая полной погрешности, обусловленная отличием выполняемых при измерениях преобразований от гипотетических,
- составляющая полной погрешности, обусловленная воздействием аддитивной помехи.
|
(4) |
Теоретические сведения:
Полезный сигнал постоянен на всем протяжении измерения (его значение задается с лицевой панели и равно, например, номеру бригада, например, 3В), а помеха меняется от отсчета к отсчету случайным образом. На интервале одного измерения формируется Ns отсчетов (количество отсчетов задается с лицевой панели LabView). В работе необходимо провести измерения напряжений с АЦП и ЦАП, которые записываются в txt-файл: C:\Student\NI_Lab\Lab3\acp.txt(cap.txt).
Априорные знания необходимые для имитации совокупности «сигнал + аддитивная помеха» в процессе воспроизведения процедуры измерений (1):
|
(1) |
Процедура для имитации совокупности «сигнал + аддитивная помеха» с оценкой погрешности можно представить в следующем образом (2):
|
(2) |
Данная процедура реализуется на настольной рабочей станции NI ELVIS и LabVIEW.
Структурная схема измерительной цепи, реализующей процедуру (2) представлена на рис. 1.
Помеха
АЦП
К1113ПВ1
(10-разрядный;
исп. 8-разрядов)
ЦАП
(16-разрядный)
Процессор
Бит запуска
Рис.1 . Общий вид структурной схемы измерительной цепи
Процессор обеспечивает считывание, сформированной аналого-цифровым преобразователем (квантователем) кодовой комбинации и умножение считанной кодовой комбинации на (масштабирование), а также усреднение.
АЦП имеет динамический диапазон и соответственно (- разрядность АЦП.
В случае, когда измерения приходится выполнять при наличии аддитивных помех, последние порождают дополнительные погрешности, уровень которых может превышать остальные компоненты полной погрешности.
Полная погрешность результата измерения при наличии аддитивной помехи можно представить в виде суммы:
|
(3) |
где - составляющая полной погрешности, обусловленная отличием выполняемых при измерениях преобразований от гипотетических,
- составляющая полной погрешности, обусловленная воздействием аддитивной помехи.
|
(4) |
Теоретические сведения:
Полезный сигнал постоянен на всем протяжении измерения (его значение задается с лицевой панели и равно, например, номеру бригада, например, 3В), а помеха меняется от отсчета к отсчету случайным образом. На интервале одного измерения формируется Ns отсчетов (количество отсчетов задается с лицевой панели LabView). В работе необходимо провести измерения напряжений с АЦП и ЦАП, которые записываются в txt-файл: C:\Student\NI_Lab\Lab3\acp.txt(cap.txt).
Априорные знания необходимые для имитации совокупности «сигнал + аддитивная помеха» в процессе воспроизведения процедуры измерений (1):
|
(1) |
Процедура для имитации совокупности «сигнал + аддитивная помеха» с оценкой погрешности можно представить в следующем образом (2):
|
(2) |
Данная процедура реализуется на настольной рабочей станции NI ELVIS и LabVIEW.
Структурная схема измерительной цепи, реализующей процедуру (2) представлена на рис. 1.
Помеха
АЦП
К1113ПВ1
(10-разрядный;
исп. 8-разрядов)
ЦАП
(16-разрядный)
Процессор
Бит запуска
Рис.1 . Общий вид структурной схемы измерительной цепи
Процессор обеспечивает считывание, сформированной аналого-цифровым преобразователем (квантователем) кодовой комбинации и умножение считанной кодовой комбинации на (масштабирование), а также усреднение.
АЦП имеет динамический диапазон и соответственно (- разрядность АЦП.
В случае, когда измерения приходится выполнять при наличии аддитивных помех, последние порождают дополнительные погрешности, уровень которых может превышать остальные компоненты полной погрешности.
Полная погрешность результата измерения при наличии аддитивной помехи можно представить в виде суммы:
|
(3) |
где - составляющая полной погрешности, обусловленная отличием выполняемых при измерениях преобразований от гипотетических,
- составляющая полной погрешности, обусловленная воздействием аддитивной помехи.
|
(4) |
Теоретические сведения:
Полезный сигнал постоянен на всем протяжении измерения (его значение задается с лицевой панели и равно 5В), а помеха меняется от отсчета к отсчету случайным образом. На интервале одного измерения формируется 100 отсчетов (количество отсчетов задается с лицевой панели LabView). В работе необходимо провести измерения напряжений с АЦП и ЦАП, которые записываются в txt-файл. Априорные знания необходимые для имитации совокупности «сигнал + аддитивная помеха» в процессе воспроизведения процедуры измерений (1):
|
(1) |
Процедура для имитации совокупности «сигнал + аддитивная помеха» с оценкой погрешности можно представить в следующем образом (2):
|
(2) |
Данная процедура реализуется на настольной рабочей станции NI ELVIS и LabVIEW.
Структурная схема измерительной цепи, реализующей процедуру (2) представлена на рис. 1.
Помеха
АЦП
К1113ПВ1
(10-разрядный;
исп. 8-разрядов)
ЦАП
(16-разрядный)
Процессор
Бит запуска
Рис.1 . Общий вид структурной схемы измерительной цепи.
Процессор обеспечивает считывание, сформированной аналого-цифровым преобразователем (квантователем) кодовой комбинации и умножение считанной кодовой комбинации на (масштабирование), а также усреднение.
АЦП имеет динамический диапазон и соответственно (- разрядность АЦП).
В случае, когда измерения приходится выполнять при наличии аддитивных помех, последние порождают дополнительные погрешности, уровень которых может превышать остальные компоненты полной погрешности.
Полная погрешность результата измерения при наличии аддитивной помехи можно представить в виде суммы:
|
|
(3) |
где - составляющая полной погрешности, обусловленная отличием выполняемых при измерениях преобразований от гипотетических,
- составляющая полной погрешности, обусловленная воздействием аддитивной помехи.
|
|
(4) |
Схемы экспериментов:
Рис. 2
Рис 1. Схема эксперимента при подаче на входе совокупности «сигнал + аддитивная помеха», собранная в LabView
Рис. 2 Часть схемы в LabView, реализующая на входе совокупность «сигнал + аддитивная помеха». Помеха распределена по Симпсону, диапазон изменения помехи 0,3-0,7В.
Теоретические сведения:
Полезный сигнал постоянен на всем протяжении измерения (его значение задается с лицевой панели и равно, например, номеру бригада, например, 3В), а помеха меняется от отсчета к отсчету случайным образом. На интервале одного измерения формируется Ns отсчетов (количество отсчетов задается с лицевой панели LabView). В работе необходимо провести измерения напряжений с АЦП и ЦАП, которые записываются в txt-файл: C:\Student\NI_Lab\Lab3\acp.txt(cap.txt).
Априорные знания необходимые для имитации совокупности «сигнал + аддитивная помеха» в процессе воспроизведения процедуры измерений (1):
Теоретические сведения:
Полезный сигнал постоянен на всем протяжении измерения (его значение задается с лицевой панели и равно, например, номеру бригада, например, 3В), а помеха меняется от отсчета к отсчету случайным образом. На интервале одного измерения формируется Ns отсчетов (количество отсчетов задается с лицевой панели LabView). В работе необходимо провести измерения напряжений с АЦП и ЦАП, которые записываются в txt-файл: C:\Student\NI_Lab\Lab3\acp.txt(cap.txt).
Априорные знания необходимые для имитации совокупности «сигнал + аддитивная помеха» в процессе воспроизведения процедуры измерений (1):
Цель работы: Воспроизведение совокупности «сигнал + аддитивная помеха», фильтрация (усреднение) и оценка эффективности подавления помехи. Экспериментальное определение характеристик погрешностей результатов.
Задание:
-
Воспроизведите на базе исходной схемы совокупность «сигнал+аддитвная помеха»: сигнал фиксированный, а аддитивная помеха распределена по заданному преподавателем закону распределения. Опишите получившуюся в LabView схему (какие данные подаются на вход, снимаются с выхода; какой блок за что отвечает) [6].
-
Получить данные с АЦП и ЦАП при подаче на вход фиксированного напряжения (номер бригады соответствует уровню напряжения), в диапазоне:
0 – 10В.
-
По полученным данным без фильтрации и с фильтрацией рассчитать характеристики погрешностей результатов.
-
Сопоставить результаты с фильтрацией и без фильтрации.
-
Измените схему для работы с 8 младшими разрядами, при этом на вход должно подаваться фиксированное напряжение в диапазоне:
0 - 2,5В.
-
Проделайте п. 4 – 5 еще раз для схемы с 8 младшими разрядами.
Сопоставьте полученные результаты.Цель работы: Воспроизведение совокупности «сигнал + аддитивная помеха», фильтрация (усреднение) и оценка эффективности подавления помехи. Экспериментальное определение характеристик погрешностей результатов.
Задание:
-
Воспроизведите на базе исходной схемы совокупность «сигнал+аддитвная помеха»: сигнал фиксированный, а аддитивная помеха распределена по заданному преподавателем закону распределения. Опишите получившуюся в LabView схему (какие данные подаются на вход, снимаются с выхода; какой блок за что отвечает) [6].
-
Получить данные с АЦП и ЦАП при подаче на вход фиксированного напряжения (номер бригады соответствует уровню напряжения), в диапазоне:
0 – 10В.
-
По полученным данным без фильтрации и с фильтрацией рассчитать характеристики погрешностей результатов.
-
Сопоставить результаты с фильтрацией и без фильтрации.
-
Измените схему для работы с 8 младшими разрядами, при этом на вход должно подаваться фиксированное напряжение в диапазоне:
0 - 2,5В.
-
Проделайте п. 4 – 5 еще раз для схемы с 8 младшими разрядами.
Сопоставьте полученные результаты.Цель работы: Воспроизведение совокупности «сигнал + аддитивная помеха», фильтрация (усреднение) и оценка эффективности подавления помехи. Экспериментальное определение характеристик погрешностей результатов.
Задание:
-
Воспроизведите на базе исходной схемы совокупность «сигнал+аддитвная помеха»: сигнал фиксированный, а аддитивная помеха распределена по заданному преподавателем закону распределения. Опишите получившуюся в LabView схему (какие данные подаются на вход, снимаются с выхода; какой блок за что отвечает) [6].
-
Получить данные с АЦП и ЦАП при подаче на вход фиксированного напряжения (номер бригады соответствует уровню напряжения), в диапазоне:
0 – 10В.
-
По полученным данным без фильтрации и с фильтрацией рассчитать характеристики погрешностей результатов.
-
Сопоставить результаты с фильтрацией и без фильтрации.
-
Измените схему для работы с 8 младшими разрядами, при этом на вход должно подаваться фиксированное напряжение в диапазоне:
0 - 2,5В.
-
Проделайте п. 4 – 5 еще раз для схемы с 8 младшими разрядами.
Сопоставьте полученные результаты.
Рис 3. Часть схемы в LabView, реализующая фильтрацию скользящим окном.
- Цикл For (For Loops) выполняет находящийся
внутри рамки код определенное число
раз. 
-
count, определяет, сколько раз будет
выполняться цикл (80);
- выдает номер текущей итерации.
- чтение
из файла, в котором записаны значения
АЦП и ЦАП.
- Array
Subset.
«Вырезает» подмассив согласно заданным
значениям стартового индекса и длине.
- Add array Elements (сложить элементы массива). Функция возвращает сумму всех элементов входного числового массива.
-осуществляется
деление суммы элементов массива на 20.
Результаты измерений и расчетов:
1 Значения цап без фильтрации:
5,414970
5,549115
5,516761
5,561253
5,517454
5,541069
5,585498
5,484308
5,626673
5,551454
5,409987
5,428188
5,478909
5,396828
5,531571
5,466160
5,496867
5,630473
5,655088
5,637306
5,487935
5,560082
5,431244
5,566671
5,351185
5,511208
5,492994
5,539493
5,568848
5,579885
5,481390
5,655459
5,526436
5,415280
5,588992
5,548424
5,468358
5,444922
5,552742
5,476396
5,582198
5,457783
5,600713
5,588482
5,578800
5,319750
5,523416
5,447820
5,527024
5,584259
5,420148
5,573514
5,508633
5,476128
5,615839
5,601600
5,500291
5,502876
5,505518
5,405175
5,383671
5,549007
5,484201
5,352646
5,501137
5,516710
5,645982
5,457865
5,417252
5,471396
5,502484
5,367797
5,571701
5,425236
5,592992
5,416030
5,523099
5,575109
5,631262
5,541962
5,412276
5,443423
5,536210
5,465999
5,496609
5,374236
5,438110
5,456702
5,538525
5,463106
5,343062
5,586580
5,583939
5,472944
5,462468
5,412944
5,343646
5,657713
5,604034
5,547381
5,516265
Значения АЦП без фильтрации:
5,411765
5,568627
5,529412
5,568627
5,529412
5,568627
5,607843
5,490196
5,647059
5,568627
5,411765
5,450980
5,490196
5,411765
5,529412
5,490196
5,529412
5,647059
5,686275
5,647059
5,490196
5,568627
5,450980
5,568627
5,372549
5,529412
5,529412
5,568627
5,568627
5,607843
5,490196
5,686275
5,529412
5,411765
5,607843
5,568627
5,490196
5,450980
5,568627
5,490196
5,607843
5,490196
5,607843
5,607843
5,607843
5,333333
5,529412
5,450980
5,529412
5,607843
5,450980
5,607843
5,529412
5,490196
5,647059
5,607843
5,529412
5,529412
5,529412
5,411765
5,411765
5,568627
5,490196
5,372549
5,529412
5,529412
5,647059
5,490196
5,450980
5,490196
5,529412
5,372549
5,568627
5,450980
5,607843
5,450980
5,529412
5,607843
5,647059
5,568627
5,411765
5,450980
5,568627
5,490196
5,529412
5,372549
5,450980
5,490196
5,568627
5,490196
5,372549
5,607843
5,607843
5,490196
5,490196
5,411765
5,372549
5,686275
5,607843
5,568627
5,529412
Абсолютная погрешность результата измерений:
|
|
где - результат измерений, полученный от АЦП;
- результат ЦАП;
- абсолютная погрешность результата измерений.
|
-0.00321 |
|
0.01951 |
|
0.01265 |
|
0.00737 |
|
0.01196 |
|
0.02756 |
|
0.02234 |
|
0.00589 |
|
0.02039 |
|
0.01717 |
|
0.00178 |
|
0.02279 |
|
0.01129 |
|
0.01494 |
|
-0.00216 |
|
0.02404 |
|
0.03254 |
|
0.01659 |
|
0.03119 |
|
0.00975 |
|
0.00226 |
|
0.00854 |
|
0.01974 |
|
0.00196 |
|
0.02136 |
|
0.01820 |
|
0.03642 |
|
0.02913 |
|
-0.00022 |
|
0.02796 |
|
0.00881 |
|
0.03082 |
|
0.00298 |
|
-0.00352 |
|
0.01885 |
|
0.02020 |
|
0.02184 |
|
0.00606 |
|
0.01588 |
|
0.01380 |
|
0.02564 |
|
0.03241 |
|
0.00713 |
|
0.01936 |
|
0.02904 |
|
0.01358 |
|
0.00600 |
|
0.00316 |
|
0.00239 |
|
0.02358 |
|
0.03083 |
|
0.03433 |
|
0.02078 |
|
0.01407 |
|
0.03122 |
|
0.00624 |
|
0.02912 |
|
0.02654 |
|
0.02389 |
|
0.00659 |
|
0.02809 |
|
0.01962 |
|
0.00600 |
|
0.01990 |
|
0.02827 |
|
0.01270 |
|
0.00108 |
|
0.03233 |
|
0.03373 |
|
0.01880 |
|
0.02693 |
|
0.00475 |
|
-0.00307 |
|
0.02574 |
|
0.01485 |
|
0.03495 |
|
0.00631 |
|
0.03273 |
|
0.01580 |
|
0.02667 |
|
-0.00051 |
|
0.00756 |
|
0.03242 |
|
0.02420 |
|
0.03280 |
|
-0.00169 |
|
0.01287 |
|
0.03349 |
|
0.03010 |
|
0.02709 |
|
0.02949 |
|
0.02126 |
|
0.02390 |
|
0.01725 |
|
0.02773 |
|
-0.00118 |
|
0.02890 |
|
0.02856 |
|
0.00381 |
|
0.02125 |
|
0.01315 |
Результаты измерений
Математическое ожидание абсолютной погрешности ():
|
|
Дисперсия ():
|
|
Среднеквадратическое отклонение ():
|
|