Sygnał to abstrakcyjny model dowolnej mierzalnej wielkości zmieniającej się w czasie, generowanej przez zjawiska fizyczne lub systemy. Tak jak wszystkie zjawiska może być opisany za pomocą aparatu matematycznego, np. poprzez podanie pewnej funkcji zależnej od czasu. Ponieważ sygnał niesie informację o naturze badanych zjawisk lub systemów, w niektórych dziedzinach nauk jest on traktowany jak nośnik informacji. Sygnał oznacza zatem przepływ strumienia informacji, przy czym przepływ może odbywać się w jednym lub w wielu wymiarach.
[edytuj] Wiele znaczeń sygnału
Za pomocą sygnału można:
- badać stan i zachowanie się badanych układów fizycznych lub systemów,
- mierzyć badane wielkości,
- przekazywać informacje w czasie i przestrzeni,
- sterować wybranymi zjawiskami lub systemami.
Sygnały znajdują zastosowanie w następujących dziedzinach:
- astronomia: sygnały przenoszą informację o naturze zjawisk pozaziemskich. Najczęściej bada się impulsy świetlne i radiowe emitowane przez obiekty pozaziemskie. Na ich podstawie można powiedzieć z jakim obiektem lub zjawiskiem mamy do czynienia, jaka jest jego struktura (badanie widma), jak szybko porusza się, jakie jest jego położenie i kierunek ruchu,
- ekonomia: sygnały niosą informację o zjawiskach ekonomicznych badanych w określonym przedziale czasowym, np. podaż, popyt, udział w rynku itp.
- elektronika: sygnały wykorzystywane są do badania zachowania (odpowiedzi) układów elektronicznych, pomiarów zmieniających się wartości napięć elektrycznych, zmieniających się wartości prądu, itp.
- medycyna: sygnały wykorzystywane są do mierzenia funkcji życiowych takich jak: puls, czynności oddechowe, rytm serca, czynności układu nerwowego i innych, których działanie można badać za pomocą takich przyrządów jak: EKG, USG, itp.
- motoryzacja: sygnały wykorzystywane są np. do sterowania systemami wtrysku paliwa, ABS itp.
- przemysł: sygnały służą do sterowania różnego rodzaju urządzeniami przemysłowymi, takimi jak obrabiarki, piece, roboty, a ponadto umożliwiają przenoszenie informacji o stanie urządzenia, co jest dość powszechnie wykorzystywane do zdalnego nadzorowania pracy bezobsługowych urządzeń pomiarowych, systemów monitoringu, itp.
- sejsmologia: sygnały (wstrząsy) umożliwiają badanie energii wyzwalanej przez masy górotworu, dzięki czemu można odpowiednio wcześniej przewidzieć zachowanie się obserwowanych obiektów, ostrzec przed grożącymi niebezpieczeństwami itp,
- telekomunikacja: sygnały są nośnikiem informacji przekazywanych na dowolne odległości i podobnie jak w zastosowaniach przemysłowych mogą służyć również do przekazywania informacji sterujących pracą urządzeń telekomunikacyjnych, takich jak: centrale telefoniczne, modemy, faksy itp.
- wojsko: sygnały znajdują zastosowanie m.in. w systemach naprowadzania i nawigacji, systemach bezpieczeństwa, systemach identyfikacji, systemach łączności, systemach zdalnego sterowania bezzałogowymi maszynami zwiadowczymi i bojowymi i wielu innych systemów, które wspierają działania określonych związków taktycznych na polu walki.
[edytuj] Opis sygnałów
Sygnały można przedstawić w postaci:
- analitycznej – za pomocą wzoru matematycznego, który definiuje funkcję opisującą zmiany wartości sygnału np. w dziedzinie czasu, częstotliwości itp.,
- liczbowej – za pomocą sekwencji jego wartości chwilowych lub próbek,
- graficznej – za pomocą wykresu lub grafu.
Każdy sygnał może być opisany przez jedną z następujących wielkości:
- czas trwania, który może być ograniczony jakimś przedziałem czasowym, formalnie przedstawionym jako różnica pomiędzy końcem przedziału T2 i początkiem przedziału T1,
- wartość chwilową sygnału, mierzoną w jednostkach właściwych dla danej wielkości,
- funkcję opisującą przebieg sygnału, przy czym sygnał może być funkcją jednej zmiennej lub wielu zmiennych niezależnych,
- statystykę, czyli parametr lub grupę parametrów opisujących jego rozkład prawdopodobieństwa,
- specyficzne własności opisujące naturę danego sygnału, takie jak: amplituda, częstotliwość, energia, moc, okresowość, itp.
[edytuj] Rodzaje sygnałów
- ze względu na determinizm:
- ze względu na czas trwania:
- skończony — czas jest ograniczony jakimś przedziałem czasowym, formalnie przedstawionym jako różnica pomiędzy końcem przedziału T2 i początkiem przedziału T1,
- nieskończony — początek lub koniec przedziału jest nieosiągalny.
- ze względu na wartości energii i mocy:
- o zerowej energii i mocy (wszystkie takie sygnały są równoważne sygnałowi o wartości stałej: 0),
- o ograniczonej energii i zerowej mocy (tzw. sygnały energii),
- o nieskończonej energii i niezerowej lecz ograniczonej mocy (tzw. sygnały mocy),
- o nieskończonej energii i nieskończonej mocy.
- ze względu na okresowość:
- sygnały okresowe,
- sygnały nieokresowe.
- ze względu na ciągłość dziedziny i wartości:
Proces przekształcenia sygnału analogowego na dyskretny nazywany jest dyskretyzacją (próbkowaniem, digitalizacją). Zamianę wartości analogowej na cyfrową określa się jako kwantyzację. Podczas obu tych przekształceń tracona jest część informacji zawartej w sygnale analogowym, co opisuje się jako szum kwantyzacji. Urządzenie przetwarzające jeden sygnał na inny nazywane jest przetwornikiem.
[edytuj] Parametry sygnałów
[edytuj] Zobacz też
Zobacz hasło
sygnał w Wikisłowniku
Dodaj tę stronę do książki
Pokaż książkę (0 stron)
Proponowane strony
