ÉRZÉKELŐK ÉS BEAVATKOZÓK I. 3. MÉRÉSFELDOLGOZÁS

Hasonló dokumentumok
ÉRZÉKELŐK ÉS BEAVATKOZÓK I. 0. TANTÁRGY ISMERTETŐ

ÉRZÉKELŐK ÉS BEAVATKOZÓK II. 5. DC MOTOROK SZABÁLYOZÁS FORDULATSZÁM- SZABÁLYOZÁS

Mérési hibák

ÉRZÉKELŐK ÉS BEAVATKOZÓK I. 6. A MINTAVÉTELI TÖRVÉNY

Nagy számok törvényei Statisztikai mintavétel Várható érték becslése. Dr. Berta Miklós Fizika és Kémia Tanszék Széchenyi István Egyetem

Orvosi Fizika és Statisztika

Mintavétel fogalmai STATISZTIKA, BIOMETRIA. Mintavételi hiba. Statisztikai adatgyűjtés. Nem véletlenen alapuló kiválasztás

BAGME11NNF Munkavédelmi mérnökasszisztens Galla Jánosné, 2011.

MÉRÉSTECHNIKA. BME Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék Fazekas Miklós (1) márc. 1

ÉRZÉKELŐK ÉS BEAVATKOZÓK I. 5. A JELFELDOLGOZÁS ALAPJAI: JELEK

ANTAL Margit. Sapientia - Erdélyi Magyar Tudományegyetem. Jelfeldolgozás. ANTAL Margit. Adminisztratív. Bevezetés. Matematikai alapismeretek.

FEGYVERNEKI SÁNDOR, Valószínűség-sZÁMÍTÁs És MATEMATIKAI

ÉRZÉKELŐK ÉS BEAVATKOZÓK I. 8. A JELFELDOLGOZÁS ALAPJAI

Mozgásmodellezés. Lukovszki Csaba. Navigációs és helyalapú szolgáltatások és alkalmazások (VITMMA07)

Milyen elvi mérési és számítási módszerrel lehet a Thevenin helyettesítő kép elemeit meghatározni?

FEGYVERNEKI SÁNDOR, Valószínűség-sZÁMÍTÁs És MATEMATIKAI

Alap-ötlet: Karl Friedrich Gauss ( ) valószínűségszámítási háttér: Andrej Markov ( )

ÉRZÉKELŐK ÉS BEAVATKOZÓK I. 4. VILLAMOS ELVŰ MÉRÉSEK ALAPELVEK, ALAPÁRAMKÖRŐK

Mérés és adatgyűjtés

6. Előadás. Vereb György, DE OEC BSI, október 12.

A maximum likelihood becslésről

Beltéri autonóm négyrotoros helikopter szabályozó rendszerének kifejlesztése és hardware-in-the-loop tesztelése

Méréselmélet és mérőrendszerek 2. ELŐADÁS (1. RÉSZ)

Biomatematika 12. Szent István Egyetem Állatorvos-tudományi Kar. Fodor János

Valószínűségi változók. Várható érték és szórás

Digitális jelfeldolgozás

Gyártástechnológia alapjai Méréstechnika rész. Előadások (2.) 2011.

Híradástechikai jelfeldolgozás

Mérési struktúrák

Jelek és rendszerek 1. 10/9/2011 Dr. Buchman Attila Informatikai Rendszerek és Hálózatok Tanszék

Gyakorló többnyire régebbi zh feladatok. Intelligens orvosi műszerek október 2.

Statisztika elméleti összefoglaló

FEGYVERNEKI SÁNDOR, Valószínűség-sZÁMÍTÁs És MATEMATIKAI

A mérések általános és alapvető metrológiai fogalmai és definíciói. Mérések, mérési eredmények, mérési bizonytalanság. mérés. mérési elv

Képrestauráció Képhelyreállítás

2. témakör. Sztochasztikus, stacionárius és ergodikus jelek leírása idő és frekvenciatartományban

Statisztika - bevezetés Méréselmélet PE MIK MI_BSc VI_BSc 1

Matematikai geodéziai számítások 6.

Mérésadatgyűjtés, jelfeldolgozás.

Matematikai geodéziai számítások 6.

Méréstechnika. Rezgésmérés. Készítette: Ángyán Béla. Iszak Gábor. Seidl Áron. Veszprém. [Ide írhatja a szöveget] oldal 1

A valószínűségszámítás elemei

Informatika Rendszerek Alapjai

Mérés és adatgyűjtés

Véletlen jelenség: okok rendszere hozza létre - nem ismerhetjük mind, ezért sztochasztikus.

STATISZTIKAI ALAPOK. Statisztikai alapok_eloszlások_becslések 1

FEGYVERNEKI SÁNDOR, Valószínűség-sZÁMÍTÁs És MATEMATIKAI

Matematikai alapok és valószínőségszámítás. Statisztikai becslés Statisztikák eloszlása

Méréselmélet és mérőrendszerek

Informatika a valós világban: a számítógépek és környezetünk kapcsolódási lehetőségei

Az irányítástechnika alapfogalmai Irányítástechnika MI BSc 1

Statisztikai következtetések Nemlineáris regresszió Feladatok Vége

Jelgenerálás virtuális eszközökkel. LabVIEW 7.1

MÉRÉSI JEGYZŐKÖNYV. A mérés megnevezése: Potenciométerek, huzalellenállások és ellenállás-hőmérők felépítésének és működésének gyakorlati vizsgálata

Valószínűségszámítás összefoglaló

D/A konverter statikus hibáinak mérése

Kísérlettervezés alapfogalmak

STATISZTIKAI ALAPOK. Statisztikai alapok_eloszlások_becslések 1

ÁGAZATI SZAKMAI ÉRETTSÉGI VIZSGA FÖLDMÉRÉS ISMERETEK EMELT SZINTŰ SZÓBELI VIZSGA MINTAFELADATOK ÉS ÉRTÉKELÉSÜK

2. gyakorlat Mintavételezés, kvantálás

[Biomatematika 2] Orvosi biometria

MÉRÉSI EREDMÉNYEK PONTOSSÁGA, A HIBASZÁMÍTÁS ELEMEI

Anyagvizsgálati módszerek Mérési adatok feldolgozása. Anyagvizsgálati módszerek

Hangtechnika. Médiatechnológus asszisztens

1. Metrológiai alapfogalmak. 2. Egységrendszerek. 2.0 verzió

ÉRZÉKELŐK ÉS BEAVATKOZÓK I. GY1.1 SENSACT0 PÉLDAPROGRAM

[Biomatematika 2] Orvosi biometria

FODOR GYÖRGY JELEK ÉS RENDSZEREK

KÍSÉRLET, MÉRÉS, MŰSZERES MÉRÉS

Biomatematika 2 Orvosi biometria

Minden mérésre vonatkozó minimumkérdések

Irányításelmélet és technika II.

Jelfeldolgozás. Gyakorlat: A tantermi gyakorlatokon való részvétel kötelező! Kollokvium: csak gyakorlati jeggyel!

Az irányítástechnika alapfogalmai

Az Informatika Elméleti Alapjai

Szenzorcsatolt robot: A szenzorcsatolás lépései:

Adatok statisztikai értékelésének főbb lehetőségei

Diagnosztika és előrejelzés

X. ANALÓG JELEK ILLESZTÉSE DIGITÁLIS ESZKÖZÖKHÖZ

Az értékelés során következtetést fogalmazhatunk meg a

Több valószínűségi változó együttes eloszlása, korreláció

Kompenzációs kör vizsgálata. LabVIEW előadás

Általánosan, bármilyen mérés annyit jelent, mint meghatározni, hányszor van meg

Hipotéziselmélet - paraméteres próbák. eloszlások. Matematikai statisztika Gazdaságinformatikus MSc szeptember 10. 1/58

Biomatematika 2 Orvosi biometria

Populációbecslések és monitoring

STATISZTIKA ELŐADÁS ÁTTEKINTÉSE. Matematikai statisztika. Mi a modell? Binomiális eloszlás sűrűségfüggvény. Binomiális eloszlás

A MODELLALKOTÁS ELVEI ÉS MÓDSZEREI

Tartalomjegyzék I. RÉSZ: KÍSÉRLETEK MEGTERVEZÉSE

Mérési hibák Méréstechnika VM, GM, MM 1

Populációbecslések és monitoring

Automatikus irányzás digitális képek. feldolgozásával TURÁK BENCE DR. ÉGETŐ CSABA

Gépészeti rendszertechnika (NGB_KV002_1)

Haszongépj. Németh. Huba. és s Fejlesztési Budapest. Kutatási. Knorr-Bremse November 17. Knorr-Bremse

10. modul: FÜGGVÉNYEK, FÜGGVÉNYTULAJDONSÁGOK

A mérés. A mérés célja a mérendő mennyiség valódi értékének meghatározása. Ez a valóságban azt jelenti, hogy erre kell

Négypólusok jellemzői - Általános négypólus - Passzív négypólus - Aktív négypólus Négypólusok hullámellenállása. Erősítés. Csillapítás.

Méréselmélet MI BSc 1

[Biomatematika 2] Orvosi biometria

Leíró és matematikai statisztika el adásnapló Matematika alapszak, matematikai elemz szakirány 2016/2017. tavaszi félév

Átírás:

ÉRZÉKELŐK ÉS BEAVATKOZÓK I. 3. MÉRÉSFELDOLGOZÁS Dr. Soumelidis Alexandros 2018.10.04. BME KÖZLEKEDÉSMÉRNÖKI ÉS JÁRMŰMÉRNÖKI KAR 32708-2/2017/INTFIN SZÁMÚ EMMI ÁLTAL TÁMOGATOTT TANANYAG

Mérés-feldolgozás Érzékelő x(t) y(t) z(t) Feldolgozó Átalakító Ember Automata Szabályozó vezénylő terem Servo Gyro P orsózó mozgás automatikus csillapítása Számítógép digitális feldolgozás 2

Beágyazott mérőrendszer séma x 1 (t) Érzékelő Átalakító y 1 (t) x 2 (t) x n (t) Érzékelő Átalakító.. Érzékelő Átalakító y 2 (t) Feldolgozó egység: beágyazott számítógép y n (t) 3

Mérés-feldolgozás Érzékelő x(t) y(t) z(t) Feldolgozó Átalakító Feldolgozás: a mérés nem szolgáltatja közvetlenül a felhasználás által megkövetelt jellemzőket. Okok: Mérési hibák, pontatlanságok, Zaj, Nem kívánt belső és környezeti hatások, Összefüggés a mért paraméterek között. 4

Mérés-feldolgozás I U R U U=IR Ohm törvény Egymás után végrehajtott mérések eredménye: kis eltéréseket mutat. A mérés eredménye: Előre nem feltétlenül meghatározható (nem determinisztikus) eltérések: Véletlen zajok pl. hőmérsékleti zaj (Brown mozgás) Általunk számba nem vett (nem modellezett) hatások. t A mérés eredménye: valószínűségi változó. 5

Mérés-feldolgozás U Ténylegesen mért értékek Elvi mért érték Valóságos érték Rendszeres hiba A mérés eredménye: Determinisztikus mindig előálló hiba: fizikai paraméterekkel, egyenletekkel megadható eltérések, pl. Valóságban nemlineáris vagy paraméterfüggő karakterisztika. A terhelés hatása a mérés befolyásolja a mért rendszert (villamos, mechanikai, termikus terhelést jelent). t 6

Mérés-feldolgozás U Ténylegesen mért értékek Elvi mért érték Valóságos érték Rendszeres hiba A mérés eredménye: Nem determinisztikus véletlen hiba: pontos összefüggésekkel nem megadható, nem jelezhető előre, példák Termikus zajok: vezetőkben, félvezetőkben előálló hőmérséklettől függő zajok. Elektromágneses zavarok: kozmikus sugárzás, naptevékenység, ionoszféra hatása, az ember által létesített zavarforrások. t 7

Mérés Érzékelő x(t) y(t) z(t) Feldolgozó Átalakító Feldolgozás: a lényeges jellemzők kiemelése, a nem kívánt hatások csökkentése. Rendszeres hibák csökkentése: korrekció, kompenzáció, a mérőeszköz vagy eljárás kalibrálása. Véletlen hibák csökkentése: a valószínűségelmélet és statisztika módszereinek alkalmazása. 8

A mérés hibái Nem tekinthetünk el a valószínűségi meggondolásoktól Valószínűségelmélet? a valószínűség fogalmának axiomatikus felépítése A várható érték fogalma nem axiomatikus formában Középérték: x = 1 N i=1 nagy számú esetre stabilizálódik egy érték irányában N x i X lim x = E x N N E. valószínűségi változó várható értéke 9

A mérés hibái Mérés, mérési sorozat lényegében sztochasztikus folyamat. A mérés eredménye - mérési hibával terhelt valószínűségi változó. A mérés hibájának jellemzése: négyzetes középhiba Mean Square Error - MSE ahol x a mért érték MSE x = E x x 2 E x x 2 = E x E x + E x x 2 = független valószínűségi változók = E x E x 2 + 2E x E x E E x x + E E x x 2 E x x 2 = E x E x 2 + E x E x 2 0 Mennyiben tér el a mért érték várható értéke a valóságostól: torzítás Mennyiben tér el a mért érték saját várható értékétől: variancia 10

A mérés hibái: torzítás Ha E x = x a mérés torzítatlan. Torzítás (bias): rendszeres hibakomponens determinisztikus (nem véletlen), azonos körülmények között azonos mértékű. Ha ismerjük, korrigálni tudjuk. Sok esetben nem ismerjük pontosan: Hőmérsékletfüggő, nem ismerjük a pontos hőmérsékletet, nem ismerjük a pontos összefüggést. Külső ismeretlen hatások elektromágneses terek, mechanikus behatások. 11

A mérés hibái: torzítás Torzítás jellegű hibák: Eltolás (offset) Érzékenységi erősítési hiba (gain error) Linearitási hiba gain error linearity error offset error 12

A mérés hibái: variancia Var x = E x E x 2 Variancia: véletlen hibakomponens minden mérési kísérletnél más és más mért érték. A variancia csökkentése: Diszkrét mérések esetén: több mérés alapján becsülni a mért értéket pl. átlagolás, szűrés útján. Folytonos idejű mérések esetén: növelni a mérés időtartamát. x 1, x 3,, x N ahol n 1 < n 2 < < n N T 1 < T 2 < < T N Konzisztens a mérés (becslés), ha m < n Var x m > Var x n lim n x N = E x N 13

Mérés Érzékelő x(t) y(t) z(t) Feldolgozó Átalakító A mérés időbeliségét hangsúlyozva: jelek időfüggvények. Jelek: elvonatkoztatunk a konkrét fizikai megjelenésüktől. A feldolgozás eszközei: jelfeldolgozás signal processing. A jelfeldolgozás ma: digitális jelfeldolgozás számítógépek alkalmazása 14

A jelfeldolgozás célja A teljesség igénye nélkül Döntések és becslések Jelenségek detektálása Változások, események detektálása Fizikai mennyiségek értékének meghatározása (klasszikus értelemben vett mérés) Paraméterek meghatározása - paraméterbecslés Zavaró hatások, zajok elnyomása Meghatározott hatások kiemelése Rendszerek matematikai modelljének meghatározása rendszer-identifikáció Megjegyzés: általános értelemben jelek nem csak idő, hanem más paraméterek függvényei is lehetnek, pl. x,y térkoordináták kép (l. képfeldolgozás). 15

Jelfeldolgozási példa A mért jelek közvetlenül nem mutatják a detektálandó jelenséget: Zajos jelek a detektálandó jelenség szimptómái zajban vannak eltemetve. 16

Jelfeldolgozási példa A mért jelek közvetlenül nem mutatják a detektálandó jelenséget: Az időtartománybeli jelek nem mutatják a jelenséget 17

Jelfeldolgozási példa Jelfeldolgozás alkalmazása: Frekvenciatartományi spektrális vizsgálatok: kimutatják a lényeges tartalmat a jelben 1 ill. 2 szinusz komponens. 18

BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM Dr. Soumelidis Alexandros email: soumelidis@mail.bme.hu BME KÖZLEKEDÉSMÉRNÖKI ÉS JÁRMŰMÉRNÖKI KAR 32708-2/2017/INTFIN SZÁMÚ EMMI ÁLTAL TÁMOGATOTT TANANYAG