A gyakorlat célja a fehér és a színes zaj bemutatása.

Hasonló dokumentumok
Fourier-sorfejtés vizsgálata Négyszögjel sorfejtése, átviteli vizsgálata

e (t µ) 2 f (t) = 1 F (t) = 1 Normális eloszlás negyedik centrális momentuma:

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

Baran Ágnes. Gyakorlat MATLAB. Baran Ágnes Gyakorlat 1 / 70

Mérés 3 - Ellenörzö mérés - 5. Alakítsunk A-t meg D-t oda-vissza (A/D, D/A átlakító)

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

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

Pontműveletek. Sergyán Szabolcs Óbudai Egyetem Neumann János Informatikai Kar február 20.

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

Mérés és adatgyűjtés

Többváltozós lineáris regressziós modell feltételeinek

STATISZTIKA ELŐADÁS ÁTTEKINTÉSE. Mi a modell? Matematikai statisztika. 300 dobás. sűrűségfüggvénye. Egyenletes eloszlás

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

Többváltozós lineáris regressziós modell feltételeinek tesztelése I.

1. Jelgenerálás, megjelenítés, jelfeldolgozás alapfunkciói

A maximum likelihood becslésről

Adaptív dinamikus szegmentálás idősorok indexeléséhez

STATISZTIKA. A maradék független a kezelés és blokk hatástól. Maradékok leíró statisztikája. 4. A modell érvényességének ellenőrzése

biometria II. foglalkozás előadó: Prof. Dr. Rajkó Róbert Matematikai-statisztikai adatfeldolgozás

Első egyéni feladat (Minta)

Valószínűségszámítás összefoglaló

Számítógépes gyakorlat MATLAB, Control System Toolbox

Bevezetés a méréstechnikába és jelfeldolgozásba 7. mérés RC tag Bartha András, Dobránszky Márk

1. témakör. A hírközlés célja, általános modellje A jelek osztályozása Periodikus jelek leírása időtartományban

Fourier transzformáció

Digitális szűrők - (BMEVIMIM278) Házi Feladat

STATISZTIKA. Egymintás u-próba. H 0 : Kefir zsírtartalma 3% Próbafüggvény, alfa=0,05. Egymintás u-próba vagy z-próba

Z v 1 (t)v 2 (t τ)dt. R 12 (τ) = 1 R 12 (τ) = lim T T. ill. periódikus jelekre:

Eddigi tanulmányaink alapján már egy sor, a szeizmikában általánosan használt műveletet el tudunk végezni.

A valószínűségszámítás elemei

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

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

Valószínűségi változók. Várható érték és szórás

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

Fourier térbeli analízis, inverz probléma. Orvosi képdiagnosztika 5-7. ea ősz

FEGYVERNEKI SÁNDOR, Valószínűség-sZÁMÍTÁs És MATEMATIKAI

Statisztikai módszerek a skálafüggetlen hálózatok

Minőség-képességi index (Process capability)

Statisztika - bevezetés Méréselmélet PE MIK MI_BSc VI_BSc 1

Mérési jegyzőkönyv a 5. mérés A/D és D/A átalakító vizsgálata című laboratóriumi gyakorlatról

Megoldások. ξ jelölje az első meghibásodásig eltelt időt. Akkor ξ N(6, 4; 2, 3) normális eloszlású P (ξ

ÉRZÉKELŐK ÉS BEAVATKOZÓK I. 6. A MINTAVÉTELI TÖRVÉNY

Matematika A3 Valószínűségszámítás, 5. gyakorlat 2013/14. tavaszi félév

Dekonvolúció a mikroszkópiában. Barna László MTA Kísérleti Orvostudományi Kutatóintézet Nikon-KOKI képalkotó Központ

STATISZTIKA. A Föld pályája a Nap körül. Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (A természetfilozófia matematikai alapelvei, 1687)

Jelanalízis. Neuronális aktivitás

Képrestauráció Képhelyreállítás

Közlemény. Biostatisztika és informatika alapjai. Alapsokaság és minta

Szivattyú-csővezeték rendszer rezgésfelügyelete. Dr. Hegedűs Ferenc

DINAMIKAI VIZSGÁLAT OPERÁTOROS TARTOMÁNYBAN Dr. Aradi Petra, Dr. Niedermayer Péter: Rendszertechnika segédlet 1

Gibbs-jelenség viselkedésének vizsgálata egyszer négyszögjel esetén

Matematikai alapok és valószínőségszámítás. Statisztikai becslés Statisztikák eloszlása

Hipotézis vizsgálatok

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

[Biomatematika 2] Orvosi biometria

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

RENDSZERTECHNIKA 8. GYAKORLAT

2. Hangfrekvenciás mechanikai rezgések vizsgálata jegyzőkönyv. Zsigmond Anna Fizika Bsc II. Mérés dátuma: Leadás dátuma:

RC tag mérési jegyz könyv

Feszültségérzékelők a méréstechnikában

Jelgenerálás virtuális eszközökkel. LabVIEW 7.1

Kísérlettervezés alapfogalmak

Abszolút folytonos valószín ségi változó (4. el adás)

Biomatematika 2 Orvosi biometria

Statisztika. Politológus képzés. Daróczi Gergely április 17. Politológia Tanszék

1. Adatok kiértékelése. 2. A feltételek megvizsgálása. 3. A hipotézis megfogalmazása

Eseményalgebra. Esemény: minden amirl a kísérlet elvégzése során eldönthet egyértelmen hogy a kísérlet során bekövetkezett-e vagy sem.

Matematikai alapok és valószínőségszámítás. Normál eloszlás

Digitális képek szegmentálása. 5. Textúra. Kató Zoltán.

egyenletesen, és c olyan színű golyót teszünk az urnába, amilyen színűt húztunk. Bizonyítsuk

Bevezetés a hipotézisvizsgálatokba

Digitális modulációk vizsgálata WinIQSIM programmal

KANDÓ KÁLMÁN VILLAMOSMÉRNÖKI FŐISKOLAI KAR. Mikroelektronikai és Technológiai Intézet. Aktív Szűrők. Analóg és Hírközlési Áramkörök

Akusztikus mérőműszerek

Kutatásmódszertan és prezentációkészítés

2. gyakorlat Mintavételezés, kvantálás

Kabos: Statisztika II. t-próba 9.1. Ha ismert a doboz szórása de nem ismerjük a

Függvények ábrázolása

Adatelemzési eljárások az idegrendszer kutatásban Somogyvári Zoltán

Készítette: Fegyverneki Sándor

Fourier transzformáció

Az NMR és a bizonytalansági elv rejtélyes találkozása

Ellenőrző kérdések a Jelanalízis és Jelfeldolgozás témakörökhöz

A Matlab Home címkéje alatt a File szekcióban található a New gomb. Erre klikkelve a felugró lehetőségek közül válasszuk a Script lehetőséget.

Diszkrét idej rendszerek analízise szinuszos/periodikus állandósult állapotban

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

Wavelet transzformáció

Digitális jelfeldolgozás

Laboratórium mérés Házi feladat. Készítette: Koszó Norbert (GTPL3A) Második (javított) kiadás

Számítógéppel segített modellezés és szimuláció a természettudományokban

Villamosságtan szigorlati tételek

Való szí nű sé gi va ltózó, sű rű sé gfű ggvé ny, élószla sfű ggvé ny

1. ábra a függvénygenerátorok általános blokkvázlata

A regisztrált álláskeresők számára vonatkozó becslések előrejelző képességének vizsgálata

FEGYVERNEKI SÁNDOR, Valószínűség-sZÁMÍTÁs És MATEMATIKAI

Normális eloszlás tesztje

Elemi statisztika. >> =weiszd= << december 20. Szerintem nincs sok szükségünk erre... [visszajelzés esetén azt is belerakom] x x = n

STATISZTIKA. ( x) 2. Eloszlásf. 9. gyakorlat. Konfidencia intervallumok. átlag. 45% 40% 35% 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0% (cm)

Passzív és aktív aluláteresztő szűrők

π π A vivőhullám jelalakja (2. ábra) A vivőhullám periódusideje T amplitudója A az impulzus szélessége szögfokban 2p. 2p [ ]

Átírás:

A gyakorlat célja a fehér és a színes zaj bemutatása. 1.@. FFT begyakorlása n = [:9]; % Harminc minta x = cos(*pi*n/1); % 1 mintát veszünk periodusonként N1 = 64; % Három módon számoljuk az FFT-t N = 18; N3 = 56; X1 = abs(fft(x,n1)); X = abs(fft(x,n)); X3 = abs(fft(x,n3)); F1 = [ : N1-1]/N1; % A frekvencia normalizálása tól 1 1/N ig. F = [ : N - 1]/N; F3 = [ : N3-1]/N3; subplot(3,1,1) plot(f1,x1,'-x'),title('n = 64'),axis([ 1 ]) subplot(3,1,) plot(f,x,'-x'),title('n = 18'),axis([ 1 ]) subplot(3,1,3) plot(f3,x3,'-x'),title('n = 56'),axis([ 1 ]) Ha kirajzoltatjuk a spektrumokat, akkor a következő eredményeket kapjuk: N = 64 15 1 5.1..3.4.5.6.7.8.9 1 N = 18 15 1 5.1..3.4.5.6.7.8.9 1 N = 56 15 1 5.1..3.4.5.6.7.8.9 1 Látható, hogy a frekvenciákat normalizáltuk és 1 közé. A spektrumon két csúcs jelent meg a.1-nél és a.9-nél. Ez a cosinus jel frekvenciájának felel meg (1/1). A jelünk, aminek a spektrumát ábrázoltuk tehát tartalmaz harmonikus összetevőket. Gyakorlat_11 1

Azt is látjuk, hogy függetlenül attól, hogy 64, 18, 56 mintát veszünk, frekvenciatartományban a spektrumok nagyon hasonlítanak. Nézzük, meg mi történik akkor, ha a frekvencia tartománybeli mintavételezések száma megegyezik az időtartománybeli mintavételezések számával, tehát a N=3. Ekkor a következőeket kell, megadjuk: n = [:9]; x = cos(*pi*n/1); % N = 3; X = abs(fft(x,n)); F = [ : N - 1]/N; plot(f,x,'-x'),title('n = 3'),axis([ 1 ]); A kapott eredmény pedig a következő: N = 3 18 16 14 1 1 8 6 4.1..3.4.5.6.7.8.9 1.@. Vizsgáljunk meg különböző hosszúságú idősorokat n = [:9]; x1 = cos(*pi*n/1); % 3 periódus x = [x1 x1]; % 6 periódus x3 = [x1 x1 x1]; % 9 periódus N = 48; X1 = abs(fft(x1,n)); X = abs(fft(x,n)); X3 = abs(fft(x3,n)); F = [:N-1]/N; subplot(3,1,1) plot(f,x1),title('3 periods'),axis([ 1 5]) subplot(3,1,) plot(f,x),title('6 periods'),axis([ 1 5]) Gyakorlat_11

subplot(3,1,3) plot(f,x3),title('9 periods'),axis([ 1 5]) Ha kirajzoltatjuk a spektrumokat, akkor a következő eredményeket kapjuk: 5 3 periods.1..3.4.5.6.7.8.9 1 5 6 periods.1..3.4.5.6.7.8.9 1 5 9 periods.1..3.4.5.6.7.8.9 1 Nézzük meg azt is, hogy mi történik, ha 9 periódust tartalmaz a jel: x1 = cos(*pi*n/1); % 3 periódus x = [x1 x1]; % 6 periódus x3 = [x1 x1 x1]; % 9 periódus x4 = [x3 x3 x3 x3 x3 x3 x3 x3 x3 x3]; % 9 periódus N = 48; X = abs(fft(x4,n)); F = [:N-1]/N; plot(f,x),title('9 periods'),axis([ 1 5]) Ekkor a következő eredményt kapjuk: 5 9 periods 45 4 35 3 5 15 1 5.1..3.4.5.6.7.8.9 1 Gyakorlat_11 3

Itt lényegében különböző hosszúságú idősorokat figyelünk. Az ablak, amin keresztül figyeljük a coszinusz jelet az egyre nagyobb. Az ablakozás pedig lényegében egy négyszögjellel való szorzást jelent. A négyszögjel Fourier transzformáltja a sinc() jel. A coszinusz jel Fourier transzformáltja a coszinusz jel frekvenciájánál lévő Dirac-impulzus. Tehát minél nagyobb az ablak, annál jobban érvényesül a coszinusz jel Fourier transzformáltja, és annál kevésbé a négyszögjel Fourier transzformáltja. Egyre jobban egy Dirac-impulzusra fog hasonlítani a Fourier transzformált és nem pedig egy sinc() jelre. Ha tehát időben meghosszabbítom a sort, akkor jobb minőségű Fourier transzformációt tudok végezni. A frekvencia tartományban vett minták száma viszont jelentősen nem változtatja meg a Fourier transzformáció eredményét. 3.@. Most vizsgáljunk a jel matematikai spektrumát. Egy valós matematikai spektruma f S f S től + ig terjed és páros. n = [:149]; x1 = cos(*pi*n/1); N = 48; X = abs(fft(x1,n)); X = fftshift(x); F = [-N/:N/-1]/N; plot(f,x), xlabel('frequency / f s') Ha kirajzoltatjuk a spektrumot akkor a következőt kapjuk: 8 7 6 5 4 3 1 -.5 -.4 -.3 -. -.1.1..3.4.5 frequency / f s Módosítsuk úgy az ábrát, hogy a két csúcs ne a.1-nél és a -.1-nél hanem a.-nél és a -.-nél legyen. Gyakorlat_11 4

n = [:149]; x1 = cos(**pi*n/1); N = 48; X = abs(fft(x1,n)); X = fftshift(x); F = [-N/:N/-1]/N; plot(f,x), xlabel('frequency / f s') Ekkor az alábbi spektrumot kapjuk: 8 7 6 5 4 3 1 -.5 -.4 -.3 -. -.1.1..3.4.5 frequency / f s Alakítsuk át ezt a spektrumot fizikai spektrummá: n = [:149]; x1 = cos(**pi*n/1); N = 48; X =* abs(fft(x1,n)); F = [:N-1]/N; plot(f(1:n/),x(1:n/)),xlabel('frequency / f s') Ekkor a következő jelet kapjuk: Gyakorlat_11 5

15 1 5.5.1.15..5.3.35.4.45.5 frequency / f s Látjuk, hogy a frekvenciatartomány pozitív része értelmezett, és hogy a spektrum kétszer nagyobb értékű az egyes frekvenciákon mint a matematikai spektrum esetében. Így az egyes frekvenciákon levő összetevők energiája nem változik. 4.@. Zaj generálása. Normális eloszlás vagy Gauss-eloszlás. Azt, hogy az X valószínűségi változó normális eloszlást követ, a következő módon szoktuk jelölni: X Ν( m, σ ), ahol m a középértéket, σ pedig a szórás négyzetét jelöli. A hozzá tartozó sűrűségfüggvény: f ( x) ( x m) 1 σ = e. σ π Speciálisan, ha X Ν(,1), akkor X-et standard normális eloszlásúnak (vagy sztenderd normális eloszlásúnak) nevezzük. N=14; % Define Number of samples R1=randn(1,N); % Generate Normal Random Numbers R=rand(1,N); % Generate Uniformly Random Numbers figure(1); % Select the figure subplot(,,1); % Subdivide the figure into 4 quadrants plot(r1); % Plot R1 in the first quadrant title('normal [Gaussian] Distributed Random Signal'); ylabel('amplitude'); subplot(,,); % Select the second qudrant hist(r1); % Plot the histogram of R1 title('histogram [Pdf] of a normal Random Signal'); ylabel('total'); Gyakorlat_11 6

subplot(,,3); plot(r); title('uniformly Distributed Random Signal'); ylabel('amplitude'); subplot(,,4); hist(r); title('histogram [Pdf] of a uniformly Random Signal'); ylabel('total'); A színes és a fehér zaj kirajzoltatása, illetve a színes és a fehér zaj hisztogramjának kirajzoltatása: 4 Normal [Gaussian] Distributed Random Signal 3 Histogram [Pdf] of a normal Random Signal 3 5 1 Amplitude Total 15-1 1 - -3 5-4 4 6 8 1 1-4 -3 - -1 1 3 4 1 Uniformly Distributed Random Signal 1 Histogram [Pdf] of a uniformly Random Signal.9.8 1.7 8 Amplitude.6.5.4.3 Total 6 4..1 4 6 8 1 1.1..3.4.5.6.7.8.9 1 Az első sorban az látható, hogy Gauss-os eloszlású a hisztogram, tehát bizonyos (a frekvenciához tartozó amplitúdó, az egyenáramú komponens) amplitúdók többször szerepelnek a jelben. Az alsó sorban, pedig egy egyenletes eloszlású hisztogram látható, tehát az egyes amplitúdók nagyjából azonos számban szerepelnek, a jelben. Ezeknek a jeleknek keressük meg a Fourier transzformáltját: N=14; % Define Number of samples R1=randn(1,N); % Generate Normal Random Numbers R=rand(1,N); % Generate Uniformly Random Numbers figure(1); % Select the figure Gyakorlat_11 7

subplot(,3,1); % Subdivide the figure into 4 quadrants plot(r1); % Plot R1 in the first quadrant title('normal [Gaussian] Distributed Random Signal'); ylabel('amplitude'); subplot(,3,); % Select the second qudrant hist(r1); % Plot the histogram of R1 title('histogram [Pdf] of a normal Random Signal'); ylabel('total'); subplot(,3,4); plot(r); title('uniformly Distributed Random Signal'); ylabel('amplitude'); subplot(,3,5); hist(r); title('histogram [Pdf] of a uniformly Random Signal'); ylabel('total'); N = 48; X1 = abs(fft(r1,n)); X1 = fftshift(x1); F = [-N/:N/-1]/N; subplot(,3,6),plot(f,x1),xlabel('frequency / f s') Ki is rajzoljuk ezt a spektrumot X = abs(fft(r,n)); X = fftshift(x); F = [-N/:N/-1]/N; subplot(,3,3),plot(f(14-1:14+1),x(14-1:14+1)),xlabel('frequency / f s') A kapott eredmény a következő: Gyakorlat_11 8

4 Normal [Gaussian] Distributed Random Signal 3 Histogram [Pdf] of a normal Random Signal 6 3 5 5 1 4 Amplitude Total 15 3-1 1 - -3 5 1-4 4 6 8 1 1-4 -3 - -1 1 3 4 -.5.5 frequency / f s 1 Uniformly Distributed Random Signal 1 Histogram [Pdf] of a uniformly Random Signal 9.9 8.8 1 7.7 8 6 Amplitude.6.5.4 Total 6 5 4.3 4 3..1 1 4 6 8 1 1..4.6.8 1 -.5.5 frequency / f s Az első sorban az látható, hogy legnagyobb amplitúdóval a frekvenciájú egyenáramú komponens szerepel, ahogy azt vártuk is, míg a második sorban azt látjuk, hogy minden frekvencia szerepel valamekkora amplitúdóval. 5.@. http://diag.duf.hu/file/iaea/ A következő feladat, hogy ezt a linket megnyitjuk és letöltjük a 1N_111_1814.meres file-t. Van egy nagy csővezeték. Emellé leteszünk mikrofonokat, a mikrofonok folyamatosan veszik a csővezetékből érkező hangokat. Ha valami elkezdi ütögetni a csövet a kérdés az, hogy mi és hol ütögeti ezt a csövet. Például egy baltával ütögeti valaki, vagy gumikalapáccsal, vagy pedig csak valaki belerúgott, esetleg egy elszabadult anyacsavar halad a csőben. El kell dönteni, hogy veszélyes-e a hang, amit hallunk, vagy nem, és ha veszélyes, akkor honnan jön a hang a csővezetékből. Ennek a feladatnak a megoldásához vannak laboratóriumi felvételek. Ezeket tudjuk meghallgatni a következő képen: [y, t, dt, info]=beolvas wavplay(y(:,1),1/dt) A hangjel Fourier transzformáltját a következő képen képezhetjük: N=48; X=abs(fft(y(:,1),N)); X=fftshift(X); F=[-N/:N/-1]/N;; plot(f,x); Ekkor a következő kimenetet kapjuk: Gyakorlat_11 9

5 15 1 5 -.5 -.4 -.3 -. -.1.1..3.4.5 A beolvas függvény a pub/jelekesrendszerek mappában található. Természetesen a beolvas függvényt és a *.meres file-t be kell másolni a munkakönyvtárba. Gyakorlat_11 1