Signāli ir izmērāmi daudzumi fiziskā sistēmā, kas tiek radīti sistēmā. Tos var attēlot digitāli iegūtu grafiku veidā.
Signālu klasifikāciju var veikt zem dažādiem objektīviem. To var izdarīt pēc nepārtrauktības (nepārtraukta pret diskrētu), periodiskumu (periodisku pret periodisku), varbūtību (deterministisku pret nejaušību), stacionaritāti (stacionāru pret nestacionāru) utt.
Atslēgas
- Stacionāriem signāliem ir statistiskās īpašības, kas laika gaitā nemainās, savukārt nestacionāro signālu īpašības mainās.
- Stacionāri signāli ir paredzamāki un vieglāk analizējami, savukārt nestacionāriem signāliem ir nepieciešamas uzlabotas analīzes metodes.
- Stacionārie signāli ir piemēroti lineārām laika invariantām sistēmām, savukārt nestacionāri signāli ir biežāk sastopami reālajā pasaulē.
Stacionārie un nestacionārie signāli
Atšķirība starp stacionāriem un nestacionāriem signāliem ir tāda, ka statiskā procesa signāla īpašības laika gaitā nemainās. Turpretim nestacionārs signāls ir process, kas neatbilst laikam.
Runu var uzskatīt par nestacionāra signāla veidu. Citas sintētiskās zīmju formas ir trīsstūrveida, viļņveida utt.
Salīdzināšanas tabula
| Salīdzināšanas parametrs | Stacionārie signāli | Nestacionārs |
|---|---|---|
| Laiks | Statiskā signāla periods visu laiku paliek nemainīgs. | Nestacionāra signāla periods mainās atkarībā no laika un nav nemainīgs. |
| Biežums | Stacionāra signāla frekvence paliek nemainīga visā procesā | Nestacionāra viļņa frekvence procesa laikā pastāvīgi mainās. |
| Spektrālais saturs | Stacionāro signālu spektrālais saturs ir nemainīgs | Spektra diapazoni ir dinamiski un pastāvīgi mainās nestacionāru zvanu gadījumā. |
| Furjē vienādojums | Furjē transformācija labi spēj attēlot stacionārus signālus | Furjē transformācija nav laba nestacionāru signālu attēlošanai. |
| Piemēri | Viena toņa sinusoidālā konstanta frekvence, daudztonis konstantas frekvences sinusoidālais vilnis | Runas signāli, dažādas frekvences daudztoņu sinusovilnis |
Kas ir stacionārie signāli?
Stacionārs signāls ir vilnis, kas rodas, saglabājot periodu un spektrālā satura vērtību nemainīgu. Fiksētu signālu var ģenerēt, izmantojot programmatūru vai funkciju ģeneratoru kā sinusoidālo vilni.
Stacionaritāte izskaidro signāla viļņa uzvedību tā frekvences un laika attiecības ziņā. Šeit, ja tiek mainīta sinusoidālā viļņa frekvence, tiek izdomāts pilnīgi jauns vilnis; tāpēc tas vairs nepaliks nekustīgs.
Tādējādi gan viena, gan daudztoņu konstantas frekvences sinusoidālie viļņi ir stacionāru signālu piemēri. Abus var attēlot ar diviem dažādiem vienādojumus.
Citi stacionāro signālu piemēri ir;
- baltā trokšņa– Baltā trokšņa gadījumā jebkura signāla vērtība ir tikpat iespējama kā jebkura cita signāla vērtība attālinātos atskaites punktos.
- Temperatūra– to uz īsu brīdi var uzskatīt par stacionāru singlu.
Kas ir nestacionāri signāli?
Nestacionārs signāls ir tad, kad pamatpieņēmumi, kas nosaka stacionāru zvanu, vairs nav spēkā.
Tādējādi nestacionāra vienādojuma sinusoidālā viļņa attēlojums pastāvīgi mainās. Arī šādu signālu spektrālais saturs nav nemainīgs.
Pirmkārt, runas signāliem var būt vairākas frekvenču sastāvdaļas noteiktā laika intervālā.
Otrkārt, pats intervāls var būt ļoti īss, mazāks par 10–30 ms, salīdzinot ar 250 ms.
Tāpēc runas signālā būtu vairākas frekvenču satura kopas, kuras, iespējams, dinamiski mainīsies atkarībā no laika.
Galvenās atšķirības starp stacionāriem un nestacionāriem signāliem
- Furjē transformācija dod labus rezultātus stacionāriem signāliem, savukārt tas nav labs nestacionāru signālu attēlojums.
- Stacionāru signālu piemēri ir balts troksnis, vienstonis sinusoidālais vilnis ar nemainīgu frekvenci un daudztoņu sinusoidāls ar nemainīgu frekvenci. Turpretim nestacionāro signālu piemēri ietver runas signālus un daudztoņu sinusoidālos viļņus ar dažādām frekvencēm.
- https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0888327004001517
- https://royalsocietypublishing.org/doi/abs/10.1098/rspa.2006.1761
Pēdējo reizi atjaunināts: 11. gada 2023. jūnijā
Esmu pielicis tik daudz pūļu, rakstot šo emuāra ierakstu, lai sniegtu jums vērtību. Tas man ļoti noderēs, ja apsverat iespēju to kopīgot sociālajos medijos vai ar draugiem/ģimeni. DALĪŠANĀS IR ♥️
Pijušs Jadavs pēdējos 25 gadus ir pavadījis, strādājot par fiziķi vietējā sabiedrībā. Viņš ir fiziķis, kurš aizrautīgi cenšas padarīt zinātni pieejamāku mūsu lasītājiem. Viņam ir bakalaura grāds dabaszinātnēs un pēcdiploma diploms vides zinātnē. Vairāk par viņu varat lasīt viņa vietnē bio lapa.
Es novērtēju informatīvo diskusiju. Tas ir lieliski piemērots ikvienam, kura mērķis ir labāk izprast signālus.
Ziņa sniedz pamatu, kas nepieciešams, lai izpētītu sarežģītākas tēmas.
Noteikti lielisks resurss ikvienam, kas pēta signālus.
Šis visaptverošais ieraksts liecina par plašo pieeju sarežģītas tēmas risināšanai.
Patiešām, tas ir labi izpildīts un informatīvs ieraksts.
Ziņa ir vienkārša un izglītojoša. Tas ir lielisks sākumpunkts signālu pētīšanai.
Patiešām, tas sniedz lielisku atsauci tiem, kas cenšas izprast signālu jēdzienu.
Tas sniedz visaptverošu ieskatu, un es domāju, ka tas ir ļoti izdevīgi.
Šis zinātniskais skaidrojums ar vairāku objektīvu pieeju ir šedevrs. Tas nodrošina perfektu stabilu pamatu jebkurai izpratnei par fizisko sistēmu signāliem.
Pilnīgi piekrītu. Tā ir padziļināta analīze, kuras uztveršanai patiešām ir vērts veltīt laiku.
Paskaidrojums ir pārāk sarežģīts un nav noderīgs praktiskai lietošanai.
Detalizētajā salīdzināšanas tabulā ir precīzi izcelta stacionāru signālu nozīme salīdzinājumā ar nestacionāriem signāliem.
Ideāls signālu detaļu un skaidrības apvienojums.
Šis ieskatu saturošais ieraksts parāda atšķirību starp stacionāriem un nestacionāriem signāliem. Tagad atšķirība man ir skaidra.
Patiešām, tas padarīja saprotamas sarežģītas detaļas.
Skaidrie piemēri efektīvi ilustrē atšķirību starp stacionāriem un nestacionāriem signāliem.
Tā ir lieliska ziņa. Skaidrie piemēri padara to par vērtīgu atsauci.
Patiešām, piemēros sniegtā skaidrība ir diezgan ievērojama.
Salīdzināšanas tabula ir visnoderīgākā daļa. Tas man palīdzēja skaidri saprast jēdzienu. Es uzskatu, ka šī pieeja ir piemērota plašākai auditorijai.
Jā, patiešām, skaidrība sarežģītas informācijas nodošanā ir apsveicama.
Tas padara diezgan sarežģītu tēmu vieglāk saprotamu.
Sniegtie praktiskie piemēri ir ļoti noderīgi. Tas uzlabo vispārējo izpratni.
Jā, praktiskie piemēri ziņojumā ir lielisks veids, kā izskaidrot koncepciju.