Уже при анализе грубого спектра мы можем наблюдать пять всплесков, соответствующих пяти гармоникам входного сигнала. Соответствующие всплескам частоты, как мы можем заметить, равны частотам гармоник сигнала. В нашем примере это частоты 60, 80, 100, 120, 140 Гц.

При осреднении грубой оценки двумя методами выявляются следующие закономерности. Во-первых, наблюдается эффект размывания частот. Для метода осреднения по частотам, например, он зависит от выбора базы осреднения. Во-вторых, можно заметить выравнивание всплесков по амплитуде или же, по крайней мере, сокращение разброса значений. Отметим, что наиболее наглядно эффект осреднения грубой оценки СПМ прослеживается при наличии в ней случайной составляющей (зашумления).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данном курсовом проекте разработали техническое и программное обеспечение автоматизированной системы научных исследований (АСНИ).

Был выполнен расчет информационно-измерительного канала АСНИ, состоящего из дифференциального усилителя и активного фильтра по исходным данным. Определили необходимый КООС (коэффициент ослабления синфазного сигнала), минимально необходимый коэффициент усиления дифференциального сигнала Кдиф, выбрали схемотехническое решение, нашли подходящий тип операционного усилителя и рассчитали элементы схемы в соответствии с найденным Кдиф. Порядок фильтра приняли равным 2.

Разработали программное обеспечение и алгоритмы, программу оценивания спектральной плотности с разрешением по частоте b. При этом рассчитали необходимую длину исходного временного ряда для периода дискретизации Т и ошибки оценивания .

Воспользовались языком программирования С++ и готовым программным модулем быстрого преобразования Фурье.

Разработанная программа позволяет моделировать работу АСНИ:

· генерирует исходный временной ряд;

· моделирует работу АЦП;

· анализирует грубую оценку спектральной плотности мощности;

· анализирует улучшенную оценку спектральной плотности мощности двумя методами - разбиением на участки, осреднением по частотам.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Моделирование и обработка данных, поступающих от аналого-цифровых преобразователей: Методические указания к выполнению лабораторной работы по дисциплине "Обработка данных в автоматизированных системах" / Сост. Л.А. Краснодубец. - Севастополь: Изд-во СевНТУ, 2002.-11с.

2. Исследование дискретного преобразования Фурье: Методические указания к выполнению лабораторной работы по дисциплине "Обработка данных в автоматизированных системах" / Сост. Л.А. Краснодубец. - Севастополь: Изд-во СевНТУ, 2002.- 13с.

3. Оценивание спектральных плотностей при помощи быстрого преобразования Фурье: Методические указания к выполнению лабораторной работы по дисциплине "Обработка данных в автоматизированных системах" / Сост. Л.А. Краснодубец. - Севастополь: Изд-во СевНТУ, 2002.- 13с.

4. А.Я. Архангельский - Программирование в Delphi 6.- М.: ЗАО "Издательство БИНОМ", 2002 г. - 1120 с.

5. Х.М. Дейтл, П. Дж. Дейтл - Как программировать на С++. - М.: ЗАО «Издательство БИНОМ», 2003 г. - 1031с.

6. ГОСТ 2.105-95 ЕСКД. Общие требования к текстовым документам.

7. ГОСТ 2. 701-84 ЕСКД. Схемы. Виды и типы. Общие требования к выполнению.

ПРИЛОЖЕНИЕ А (ОБЯЗАТЕЛЬНОЕ)

Текст программы

//---------------------------------------------------------------------------

#include <vcl.h>

#pragma hdrstop

#include <math.h>

#include "fft.cpp"

#include "Unit1__my.h"

#include "Unit2.h"

#include "Unit3.h"

#include "fstream.h"

#include "mo.cpp"

//---------------------------------------------------------------------------

#pragma package(smart_init)

#pragma link "CSPIN"

#pragma resource "*.dfm"

TADC *ADC;

//---------------------------------------------------------------------------

void smooth(int N,float *mas,float *mas1,int num)

{float a[4];int l1,l2;

if (num==1) {a[1]=0.1817;a[2]=-0.1707;a[3]=0.1476;}

if (num==2) {a[1]=0.35;a[2]=-0.0875;a[3]=0.0625;}

for (int k=0;k<N;k++)

{mas1[k]=mas[k];

for (int i=1;i<=3;i++){

if ((k-i)<0) l1=k-i+N;

else l1=k-i;

if ((k+i)>N-1) l2=k+i-N;

else l2=k+i;

mas1[k]=mas1[k]+a[i]*(mas[l1]+mas[l2]);}

if (num==1) mas1[k]=mas1[k]*1.1679;

if (num==2) mas1[k]=mas1[k]*1.267;

}

}

//---------------------------------------------------------------------------

__fastcall TADC::TADC(TComponent* Owner)

: TForm(Owner)

{

}

//---------------------------------------------------------------------------

void __fastcall tsg(int Nt,int Ng, float amp,float dt,float *fi,float *vr)

{

int i,j;

float ti,s;

try{

ti=0.0;

for(j=0;j<Nt;j++){

s=0.0;for(i=0;i<Ng;i++) s+=amp*sin(2.0*M_PI*fi[i]*ti)/Ng;

vr[j]=s;

ti+=dt;

}

}catch (...){

Application->MessageBox("Проверь себя!!!","Ошибочка вышла", MB_OK);

}

}

void __fastcall TADC::HarmonicNumberChange(TObject *Sender)

{

Freq->RowCount=HarmonicNumber->Value;

}

//---------------------------------------------------------------------------

void __fastcall TADC::Button1Click(TObject *Sender)

{

float dt, *vr, *fi, b, eps, ti, amp, Umin, Umax, Cx;

int Nt, Ng, i, level;

TListItem *ListItem;

Series1->Clear();

LineSeries1->Clear();

try{

std:: FILE *outfile;

SaveDialog->Title = "Сохранение файла временного ряда";

if((eps = StrToFloat(Error->Text))<=0) eps=1;

if(eps >1) eps=1;

if((b = StrToFloat(BText->Text))<=0) b=1;

Ng=StrToInt(HarmonicNumber->Value);

dt=StrToFloat(dtText->Text);

Nt=(int)1.0/(dt*b);

amp=StrToFloat(Amlitude->Text);

Nt = pow(2,ceil(log(Nt/sqrt(eps))/log(2)));

Umin=StrToFloat(MinUText->Text);

Umax=StrToFloat(MaxUText->Text);

Cx=(pow(2,StrToInt(CapacityText->Text))-1)/(Umax-Umin);

if (SaveDialog->Execute()){

outfile = std::fopen(SaveDialog->FileName.c_str(), "w");

if (outfile)

{fprintf(outfile,"%f\n%d\n%f\n",dt,Nt,amp);

}

fi=(float*)malloc(Ng*sizeof(float));

for(i=0;i<Ng;i++) fi[i]=StrToFloat(Freq->Cells[0][i]);

vr=(float*)malloc(Nt*sizeof(float));

tsg(Nt,Ng, amp, dt, fi, vr);

ti=0.0;

ListView1->Items->Clear();

ListView1->Column[2]->Caption="Исходный временной ряд";

ListView1->Column[3]->Caption="Дискретный временной ряд";

for(i=0;i<Nt;i++,ti+=dt) {

LineSeries1->AddXY(ti,vr[i],"",clRed);

ListItem=ListView1->Items->Add();

ListItem->Caption=IntToStr(i);

ListItem->SubItems->Add(FloatToStr(ti));

ListItem->SubItems->Add(FloatToStr(vr[i]));

if(vr[i]<Umin) vr[i]=Umin;

else if(vr[i]>Umax) vr[i]=Umax;

level=floor(Cx*(vr[i]-Umin)+0.4999999);

ListItem->SubItems->Add(IntToStr(level));

fprintf(outfile,"%d\n",level);

Series1->AddXY(i,level,"",clGreen);

}

fclose(outfile);free(fi);free(vr);}

}catch (...){

Application->MessageBox("Проверь себя!!!","Ошибочка вышла", MB_OK);

}

}

//---------------------------------------------------------------------------

void __fastcall TADC::Button2Click(TObject *Sender)

{

int Nt,i,j;

float *vr, *x, *y, amp, dt, mx, *Sxx,*Sxx1;

std:: FILE *DR,*VR;

TListItem *ListItem;

Series1->Clear();

BarSeries1->Clear();

BarSeries2->Clear();

try {

float b=StrToFloat(BText->Text);

OpenDialog->Title="Загрузка файла с временным рядом";

if(OpenDialog->Execute()){

VR=std::fopen(OpenDialog->FileName.c_str(),"r");

fscanf(VR,"%f\n%d\n%f\n",&dt,&Nt,&amp);

//Чтение временного ряда

vr=(float*)malloc(Nt*sizeof(float));

x=(float*)malloc(Nt*sizeof(float));

y=(float*)malloc(Nt*sizeof(float));

Sxx=(float*)malloc(Nt*sizeof(float));

Sxx1=(float*)malloc(Nt*sizeof(float));

float ti=0.0;

ListView1->Items->Clear();

ListView1->Column[2]->Caption="Дискретный временной ряд";

ListView1->Column[3]->Caption="Центрированный временной ряд";

for(i=0;i<Nt;i++,ti+=dt) {fscanf(VR,"%f\n",&vr[i]);

Series1->AddXY(i,vr[i],"",clGreen);

ListItem=ListView1->Items->Add();

ListItem->Caption=IntToStr(i);

ListItem->SubItems->Add(FloatToStr(ti));

ListItem->SubItems->Add(FloatToStr(vr[i]));

}

SaveDialog->Title = "Сохранение файла грубой оценки";

int razm=ceil(log(Nt)/log(2));

int N1=pow(2,ceil(log(Nt)/log(2)));

if (SaveDialog->Execute()){

DR = std::fopen(SaveDialog->FileName.c_str(), "w");

fprintf(DR,"%f\n%d\n%f\n",dt,N1,amp);

for(i=0;i<N1;i++){x[i]=vr[i];y[i]=0.0;}

mx=me(vr,N1);

for(i=0;i<N1;i++) {x[i]=x[i]-mx;

//Sxx[i]=x[i]; Sxx1[i]=y[i]; //

ListItem=ListView1->Items->Item[i];

ListItem->SubItems->Add(FloatToStr(x[i]));

}

fft(x,y,N1,razm,1); //

//fft(Sxx,Sxx1,N1,razm,1); //

//smooth(N1,Sxx,x,1); smooth(N1,Sxx1,y,1); //

for(i=0;i<N1;i++) Sxx[i]=(dt/Nt)*(x[i]*x[i]+y[i]*y[i]);

float b1=1/(dt*N1);

for(i=0;i<N1;i++){ fprintf(DR,"%f\n",Sxx[i]);

BarSeries1->AddXY(i*b1,Sxx[i],"",clTeeColor);

ListItem=ListView1->Items->Item[i];

ListItem->SubItems->Add(FloatToStr(i*b1));

ListItem->SubItems->Add(FloatToStr(Sxx[i]));

}

fclose(DR);

if(RadioGroup1->ItemIndex==1)

{

//Осреднение по частоте

float s=0.0;

int l=StrToInt(FreqEdit->Text);

SaveDialog->Title="Сохранение файла оценки методом частотного осреднения";

if(SaveDialog->Execute())

{DR = std::fopen(SaveDialog->FileName.c_str(), "w");

fprintf(DR,"%f\n%d\n%f\n",dt,N1,amp);

for(i=0;i<N1-l;i++){s=0.0;

for(j=i;j<i+l;j++)s=s+Sxx[j];

fprintf(DR,"%f\n",s/l);

BarSeries2->AddXY(i*b1,s/l,"",clTeeColor);

ListItem=ListView1->Items->Item[i];

ListItem->SubItems->Add(FloatToStr(i*b1));

ListItem->SubItems->Add(FloatToStr(s/l));

}

fclose(DR);

}

}else if(RadioGroup1->ItemIndex==0){

// Осреднение по участкам

SaveDialog->Title = "Сохранение файла оценки методом разбиения на участки";

int Ny=1/(dt*b);

razm=ceil(log(Ny)/log(2));

Ny=pow(2,razm);

if (SaveDialog->Execute()){

DR = std::fopen(SaveDialog->FileName.c_str(), "w");

fprintf(DR,"%f\n%d\n%f\n",dt,Ny,amp);

int m=ceil(Nt/Ny);

for(i=0;i<Ny;i++) Sxx[i]=0;

for(j=0;j<m;j++){

for(i=0;i<Ny;i++) if (j*Ny+i>Nt) {x[i]=0;y[i]=0;} else {x[i]=vr[j*Ny+i];y[i]=0;}

mx=me(x,Ny);for(i=0;i<Ny;i++) x[i]=x[i]-mx;

fft(x,y,Ny,razm,1);

for(i=0;i<Ny;i++) Sxx[i]+=(dt/Ny)*(x[i]*x[i]+y[i]*y[i]);

}

for(i=0;i<Ny;i++) {

fprintf(DR,"%f\n",Sxx[i]/m);

float b1=1/(dt*Ny);

BarSeries2->AddXY(i*b1,Sxx[i]/m,"",clTeeColor);

ListItem=ListView1->Items->Item[i];

ListItem->SubItems->Add(FloatToStr(i*b1));

ListItem->SubItems->Add(FloatToStr(Sxx[i]/m));

}

fclose(DR);

}

}

}

free(vr); free(x); free(y); free(Sxx);

fclose(VR); }

}catch(...)

{

Application->MessageBox("Проверь себя!!!","Ошибочка вышла", MB_OK);}

}

//---------------------------------------------------------------------------

void __fastcall TADC::Help1Click(TObject *Sender)

{

Form2->Visible=true;

}

//---------------------------------------------------------------------------

void __fastcall TADC::N5Click(TObject *Sender)

{

Form3->Visible=true;

}

//---------------------------------------------------------------------------

void __fastcall TADC::N6Click(TObject *Sender)

{

ADC->Close();

}

//---------------------------------------------------------------------------

Страницы: 1, 2, 3