трусики женские украина

На головну

 Вимірювач відносини сигнал / шум ТВ каналу - Радіоелектроніка

Дипломний проект

Тема: "Модуль вимірювання відношення сигнал / шум"

Зміст.

 1. Введення. стр 2

 2. Призначення і область застосування. стр 2

 3. Аналіз методу визначення відносини сигнал / шум. стр 3

 4. Огляд і аналіз аналогічних пристроїв. стр 5

 5. Обґрунтування вибору структурної схеми. стр 15

 6. Попередній аналіз похибок. стр 18

 7. Розробка функціональної схеми. стр 24

 8. Розробка принципової схеми. стр 26

 9. Аналіз похибок. стр 34

 10.Метрологіческое забезпечення. стр 41

 11.Расчет параметрів надійності. стр 44

 12.Техніко-економічне обгрунтування. стр 53

 13.Аналіз робочого місця стор 66

Анотація.

У дипломній роботі виконується проектування модуля виміру відносини сигнал / шум - вимірювального приладу призначеного для експлуатації в апаратних телецентрів України. Цей прилад повинен замінити перебуває зараз в експлуатації прилад ІСШ-4, який є не економічним морально застарілим і не досить точним.

1. Введення.

Розроблюване засіб вимірювання - модуль виміру відносини сигнал / шум (надалі модуль вимірювання ЗСШ) є стаціонарним, робочим засобом вимірювання, призначений для заміни морально застарілого і не економічного модуля виміру відносини сигнал / шум ІСШ-4, методична база якого лягла в основу даного проекту .

2. Призначення і область застосування розроблюваного модуля виміру відносини сигнал / шум.

Модуль вимірювання ЗСШ призначений для автоматичного цифрового виміру відносини розмаху відеосигналу до ефективного значенням перешкоди на деталях статичного телевізійного зображення, а також в інтервалі кадрового гасить імпульсу під час передачі телевізійної програми. Величина відносини сигнал / шум (ЗСШ) може бути виміряна щодо розмаху відеосигналу між рівнями: а) гасіння та білого; б) чорного і білого; в) гасіння та білого в інтервалі кадрового гасить імпульсу. Модуль вимірювання ЗСШ може бути використаний для вимірювання ЗСШ в сигналі монохромного телебачення на виході будь-якого джерела відеосигналу або будь-якої ділянки тракту зображення апаратно-студійного комплексу телевізійного центру або пересувної телевізійної станції; в первинних сигналах (R, G, B) кольорового телебачення на відповідних виходах камерного каналу або декодирующего пристрої; на виході телекінопроекціонной апаратури відеозапису; на виходах кінцевих і проміжних пунктів телевізійних ліній зв'язку в процесі передачі телевізійної програми і при передачі типових випробувальних сигналів. Крім того модуль вимірювання ЗСШ може бути використаний в лабораторіях і на заводах-виробниках при розробці та перевірці телевізійної передавальної апаратури. Призначення даної розробки полягає в модернізації знаходиться в експлуатації на теле-ВІЗІОН центрах України модуля вимірювання ЗСШ - ІСШ-4, переклад блоків приладу на сучасну елементну базу з іншими схематичними рішеннями, зміні функціональних і принципових схем блоків істотно впливають на похибку вимірювання.

3. Аналіз методу визначення відносини сигнал / шум.

Відношення сигнал / шум в телебаченні визначають як відношення розмаху відеосигналу між рівнями білого та гасіння (або чорного) до ефективного значенням шуму.

Відношення сигнал / шум висловлюють в децибелах у відповідності з виразом (3.1):

= (ДБ) (3.1)

де Uc-розмах відеосигналу

Uе.ш.-ефективна величина шуму.

Під ефективною величиною шуму мається на увазі середньо-квадратичне значення амплітуди шуму.

Вираз (3.1) має в правій своїй частині дві змінні величини, в наслідок чого обчислення зажадають великих витрат, ніж якби в правій виразу (3.1) була б одна змінна величина. Тому є сенс пронормувати одну з величин і таким чином полегшити процес обробки інформації. Так як відеосигнал є більш стаціонарним в порівнянні з шумом, є сенс нормувати саме його. Таким чином автоматична підтримка постійним розмаху відеосигналу замінює собою вимір розмаху відеосигналу. При цьому вимір відносини сигнал / шум зводиться до вимірювання величини шуму, і алгоритм (3.1) перетвориться в алгоритм:

= (3.2)

де По-константа.

Обробка шуму з метою визначення ефективної величини шуму у формулі (3.2) здійснюється за допомогою стробоскопічного методу [1], суть якого полягає у вибірці миттєвих некоррелірованних значень шуму з частотою повторення сигналу і в запам'ятовуванні вибраних значень на час між вибірками. Таким чином, період вибірки повинен бути дорівнює періоду повторення кадрів, тривалість інтервалу вибірки повинна бути менше тривалості зображення.

Можливість використання стробоскопічного методу заснована на тому, що шум приймається ергодичним стаціонарним випадковим процесом, а статистичні характеристики (середнє значення і дисперсія) такого випадкового процесу, отримані в результаті усереднення його в часі на відрізку реалізації, збігаються з отриманими в результаті усереднення за сукупністю його вибіркових миттєвих значень.

Таким чином подальше вимір ефективної величини шуму проводиться відповідно до алгоритму (3.3):

 U еш = (3.3)

де Uk- амплітуда k вибірки

k = 1 ... n, а n - число вибірок миттєвих некоррелірованних значень за цикл вимірювання.

При використанні алгоритму (3.3) немає необхідності робити як проміжну операцію визначення середнього значення або центрування шуму.

Алгоритм вимірювання ЗСШ (3.2) приймає з урахуванням алгоритму (3.3) вид:

 = (3.4)

де R = 2В - константа.

Потім отримані результати перетвориться в цифровий код і алгоритм (3.4) приймає вигляд:

 =, (3.5)

де F = -константа, К - коефіцієнт перетворення аналог-код.

Таким чином даний алгоритм обчислення відношення сигнал / шум є простим, ефективним, і зручним у реалізації апаратними засобами. Оскільки метою розробки є модернізація модуля вимірювання ЗСШ - ІСШ - 4 реалізовує даний метод, то в основу розробки лягає саме цей метод.

4. Огляд і аналіз аналогічних пристроїв.

Розроблюване СІ є приладом з вузькою спеціалізацією, призначене, в основному, тільки для роботи в апаратних телевізійних центрів. Тому доповнення його функцій як вимірника відносини сигнал / шум якими-небудь додатковими функціями є недоцільним, оскільки необхідність цих функцій в умовах пересувних телестанцій не велика, а в стаціонарних умовах взагалі мала. Таким чином використання на телебаченні України вимірювача ЗСШ фірми "Роде і Шварц" ("Rohde & Schwarz"), що перевершує за своїми характеристиками розроблюваний модуль є недозволеною розкішшю через високу вартість, необхідність спеціальної підготовки оператора (знання німецької мови, обчислювальної техніки), спеціальної підготовки персоналу для технічного обслуговування на тлі більш високою, але не завжди необхідною, точності вимірювання і не завжди необхідної багатофункціональності. Таким чином можна прийти до висновку, що продукція таких відомих виробників вимірювальної техніки, як "TESLA" і "HEWLETT-PACKARD" не застосовуватиметься в АСБ телецентрів України поки не виникне гостра необхідність в приладах такої точності.

Альтернативою методу описаного вище може бути метод який вирішує завдання вимірювання ЗСШ прямо. Під цим мається на увазі те, що для вимірювання ЗСШ проводиться вимірювання амплітуди відеосигналу, одночасно вимірювання величини середньоквадратичного значення амплітуди шуму, потім проводиться операція ділення результатів вимірювання, після чого проводиться накопичення і результатом вимірювання ЗСШ приймається математичне очікування сукупності результатів обчислення формули 3.1 для кожної вибірки.

Недоліки цього методу в порівнянні з описаних вище методом очевидні:

* Необхідність двох вимірювальних каналів, що, природно небажано з точки зору надійності, схемотехніки і навіть економіки;

* Наявність операції ділення в якій один операнд значно більше іншого (як мінімум в 10 разів), що призведе до збільшення похибки;

* Також недоліком можна вважати відсутність преймуществ перед описаних вище методом.

Вітчизняним аналогом розроблюваного модуля виміру ОСШ є прилад ІСШ-4. Структурна схема вимірювача ІСШ-4 складається з аналогової вимірювальної частини (блоки посилення і модуляції), цифровий вимірювальної частини (блок автоматичного регулювання посилення, арифметичний блок, буферний лічильник, блок дешифраторів) і допоміжної частини (блок управління, блок виділення синхросигналу, блок синхронізації) . Структурна схема модуля вимірювання ЗСШ зображена на малюнку 4.1.

Функціональна схема модуля вимірювання ЗСШ зображена на малюнку 4.2.

Відеосигнал (рис. 4.3 а) з входу вимірювача "Вхід відео" надходить на вхідні каскади 1, де посилюється до необхідного для подачі на блок фільтра 11 рівня. З виходу блоку фільтра 11 відеосигнал, відфільтрований в необхідній смузі частот надходить на вхід підсилювача з регульованим коефіцієнтом передачі 2, на виході якого розмах відеосигналу підтримується постійним і рівним еталонної величиною Під. Імпульсний сигнал управління коефіцієнтом передачі підсилювача 2 "Сигнал АРУ" формується цифровим пристроєм АРУ 8 блоку автоматичного регулювання посилення в результаті порівняння відеосигналу "Відео сравн." з виходу підсилювача 2 з еталонним напругою Під. Автоматична підтримка постійним розмаху відеосигналу вході вимірювального тракту замінює собою вимір розмаху відеосигналу. При цьому вимір відносини сигнал / шум зводитися до вимірювання величини шуму, і алгоритм (3.1) перетвориться в алгоритм (3.2).

Відеосигнал, розмах якого між рівнями гасіння та білого (або чорного і білого) дорівнює величині Во, надходить через потенціометр оперативної калібрування "Калібр" на один вхід стрибає-схеми 3. На іншій вод схеми 3 з виходу формувача надходять стрибає-імпульси (рис. 3г), частота повторення яких - 25Гц, а тривалість - приблизно 4 мкс. Місцезнаходження стрибає-імпульсів можна змінювати вручну в межах всього растру. Стрибає-імпульси подаються також на вхід схеми замішування мітки 25 селектора, де підсумовуються з відесігналом. З виходу схеми 25 відеосигнал надходить на коаксіальне гніздо "Відео СКУ", до якого підключається видеоконтрольное пристрій (СКУ). Замішаний у відеосигнал строб-імпульс индицируется на екрані ВКУ у вигляді яркостной мітки, за положенням якої на растрі визначають ділянку зображення, вибраний для вимірювання на ньому рівня шуму. Ця ділянка зображення повинен мати постійну яскравість на всьому протязі яркостной мітки, а відповідну ділянку відеосигналу - незмінний розмах в часовому інтервалі строб-імпульсу. На виході схеми 3 в інтервалі строб-імпульсу виділяється сигнал, що представляє собою п'єдестал, розмах якого пропорційний розмаху відеосигналу в інтервалі стробирования, з накладеним на нього шумом (ріс.4.3д). П'єдестал з накладеним на нього шумом подається на підсилювач 4, на вході якого відбувається Автокомпенсація п'єдесталу. Стробування відеосигналу з подальшою автокомпенсації п'єдесталу, тобто з усуненням інформації про відеосигналі, дозволяє виділити шум з відеосигналу, а також використовувати лінійну частину динамічної характеристики каскадів 4 і 6 цілком для обробки шуму.

Обробка пакета шуму на виході підсилювача 4 з метою визначення ефективної величини шуму у формулі (3.2) здійснюється за допомогою стробоскопічного методу, суть якого полягає у вибірці миттєвих некоррелірованних значень шуму з частотою повторення сигналу і в запам'ятовуванні вибраних значень на час між вибірками. Таким чином, період вибірки повинен бути дорівнює періоду повторення кадрів, тривалість інтервалу вибірки повинна бути менше тривалості елемента зображення. Можливість використання стробоскопічного методу заснована на тому, що шум є ергодичним стаціонарним випадковим процесом, а статичні характеристики (середнє значення і дисперсія) такого випадкового процесу, отримані в результаті усереднення його в часі на відрізку реалізації, збігаються з отриманими в результаті усереднення за сукупністю його вибіркових миттєвих значень.

Вибірка миттєвих некоррелірованних значень шуму і запам'ятовування їх на час між вибірками проводиться таким чином. Пакети посиленого шуму (рис.4.3) з виходу каскаду 4 надходять на один вхід амплітудно-імпульсного модулятора (АІМ) 6, на інший його вхід надходять імпульси вибірки з виходу формувача 5 (рис 4.3ж). Частота повторення імпульсів вибірки - 25Гц., А тривалість на рівні амплітуди - приблизно 20нс. Формувач 5 запускається строб-імпульсами з виходу формувача 7 і забезпечує положення імпульсу вибірки посередині тимчасового інтервалу строб-імпульсу.

На виході АІМ утворюються імпульси, модульовані по амплітуді шумом (рис.3 з), тобто розмах кожного з цих імпульсів Uкпропорціонален миттєвої величиною шуму в момент вибірки

UkUш.р-р

де k = 1 .... n, n - число вибірок миттєвих значень некоррелірованних значень за цикл вимірювання.

Модульовані шумом імпульси надходять на піковий детектор 7, який здійснює "запам'ятовування" розмаху кожного чергового імпульсу до приходу наступного, тобто в момент приходу k-го імпульсу на виході пікового детектора формується напруга Uk, а попереднє напруга примусово скидається (рис.4.3; ріс.4.4б). У момент приходу (до + 1) -ого імпульсу скидається напруга Ukі формується Uk + 1.

Таким чином, на виході детектора 7 формується перетворений шум - дискретний випадковий процес, име-ющий ті ж статистичні характеристики (середнє значення і дисперсію), що і шум на вході вимірювача.

Подальше вимір ефективної величини шуму проводиться відповідно до алгоритму (3.3), при використанні якого немає необхідності проводити, як проміжну операцію, визначення середнього значення, або центрування, перетвореного шуму. Алгоритм вимірювання ЗСШ (3.2) приймається з урахуванням алгоритму (3.3) вид (3.4).

Операція віднімання, зведення в квадрат, підсумовування і логарифмирование в послідовності, визначеній алгоритмом (3.4), здійснюють цифрові блоки вимірювача. Попередню трансформацію перетвореного шуму в цифровий код виробляють широтно-імпульсний модулятор 10, розташований в блоці автоматичного регулювання посилення, і перетворювач тривалість-код 12, розташований на платі вичітателя і квадратора арифметичного блоку.

Широтно-імпульсний модулятор запускається строб-імпульсами з виходу формувача 9. На виході модулятора 10 утворюється широтно-модульовані імпульси (ріс.4.4в), тривалість яких пропорційна розмаху перетвореного шуму в момент запуску модулятора 10, тобто

(4.1)

де к = 1 .... n.

Широтно-модульовані імпульси надходять на перетворювач тривалість-код 12, на виході якого формується число-імпульсний код шуму, що представляє со-

бій пачки (ріс.4.4г), число імпульсів в яких Nkпропорціонально величинам, тобто

з урахуванням (4.1)

де К - коефіцієнт перетворення аналог-код.

Після перетворення аналог-код алгоритм (3.4) приймає вигляд:

де

На виході вичітателя 13 формується число-імпульсний код різниці двох сусідніх кодів шуму (ріс.4.4д), тобто пачки, число імпульсів в яких Nkопределяется у відповідності з виразом (4.2):

Повний текст реферату

Авіація і космонавтика
Автоматизація та управління
Архітектура
Астрологія
Астрономія
Банківська справа
Безпека життєдіяльності
Біографії
Біологія
Біологія і хімія
Біржова справа
Ботаніка та сільське господарство
Валютні відносини
Ветеринарія
Військова кафедра
Географія
Геодезія
Геологія
Діловодство
Гроші та кредит
Природознавство
Журналістика
Зарубіжна література
Зоологія
Видавнича справа та поліграфія
Інвестиції
Інформатика
Історія
Історія техніки
Комунікації і зв'язок
Косметологія
Короткий зміст творів
Криміналістика
Кримінологія
Криптологія
Кулінарія
Культура і мистецтво
Культурологія
Логіка
Логістика
Маркетинг
Математика
Медицина, здоров'я
Медичні науки
Менеджмент
Металургія
Музика
Наука і техніка
Нарисна геометрія
Фільми онлайн
Педагогіка
Підприємництво
Промисловість, виробництво
Психологія
Психологія, педагогіка
Радіоелектроніка
Реклама
Релігія і міфологія
Риторика
Різне
Сексологія
Соціологія
Статистика
Страхування
Будівельні науки
Будівництво
Схемотехніка
Теорія організації
Теплотехніка
Технологія
Товарознавство
Транспорт
Туризм
Управління
Керуючі науки
Фізика
Фізкультура і спорт
Філософія
Фінансові науки
Фінанси
Фотографія
Хімія
Цифрові пристрої
Екологія
Економіка
Економіко-математичне моделювання
Економічна географія
Економічна теорія
Етика

8ref.com

© 8ref.com - українські реферати


енциклопедія  бефстроганов  рагу  оселедець  солянка