Цифровая обработка сигналов включает в себя создание средств численного преобразования массива заданного (измеренного в дискретные моменты времени) процесса изменения некоторой непрерывной физической величины с целью извлечения из него полезной информации о другой физической величине, содержащейся в измеренном сигнале.
Полезный сигнал
Первичный преобразователь
Измеритель
Измеряемая величина
Шум
Шум измерителя
Измеренная величина
Дискретный преобразователь (экстраполятор + АЦП)
Шум дискретизации
Массив измерений
Фильтр
Обработанная информация
Общая схема образования измеряемого сигнала и процесса его преобразования в целях получения информации о величине, которая должна быть измерена, представлена на рисунке.
Фильтр на рисунке служит для преобразования входного дискретного во времени сигнала в выходной с минимизацией искажений, вызванных шумами.
Пакет MatLabSignal Processing Toolboxпозволяет:
- рассчитывать конкретные числовые характеристики цифровых и аналоговых фильтровпо требуемым АФЧХ;
- обрабатывать их при помощи спроектированных фильтров.
В системе MatLab фильтрация сигнала, описываемого дискретной передаточной функцией вида осуществляется процедурой filterследующим образом:
y= filter(b, a, x)
где x – заданный вектор значений входного сигнала;
y – вектор значений выходного сигнала фильтра, получаемого вследствие фильтрации;
b – вектор коэффициентов числителя дискретной передаточной функции (1);
a – вектор коэффициентов знаменателя дискретной этой функции.
Для избежания фазовых искажений полезного сигнала при его восстановлении можно воспользоваться процедурой двойной фильтрации – filtfilt, которая осуществляет обработку вектора в два приема: сначала в прямом, а затем в обратном направлении.
Процедуры fft иifftосуществляют преобразования заданного вектора, соответствующие дискретномупрямому (fft – Fast Fourier Transformation)и обратному (ifft – Invers Fast Fourier Transformation)преобразованиям Фурье.