WŁAŚCIWOŚCI PRZEBIEGÓW SZUMOWYCH

1. WSTĘP.

Celem ćwiczenia jest zapoznanie z właściwościami przebiegów szumowych oraz

sposobami analizy tych przebiegów. Ćwiczenie przeprowadza się przy użyciu programu
„Analizator widma” opracowanego w środowisku LabView.

2. PRZEBIEG ĆWICZENIA.

2.1. Zapoznać się z działaniem i możliwościami programu „Analizator widma” opracowanego
w środowisku LabView; w tym z możliwościami symulacji sygnałów losowych,
konsekwencjami doboru częstotliwości próbkowania i liczby próbek oraz zapisem wyników
(do pliku .txt) i pobieraniem danych.

2.2. Porównać i krótko scharakteryzować sygnały losowe możliwe do uzyskania w programie.

2.3. Funkcje gęstości widmowej mocy i autokorelacji oraz parametry statystyczne sygnałów
szumowych.

Korzystając z możliwości symulacji wybrać sygnały tak, aby odpowiadały one

różnym rodzajom szumów występujących w przyrządach elektronicznych. Zapisać
przykładowe przebiegi, funkcje gęstości widmowej mocy, autokorelacji i parametry
statystyczne.

2.4. W przypadku szumu wybuchowego przeprowadzić pomiary funkcji gęstości widmowej
mocy dla kilku różnych wartości prawdopodobieństw przejść (dobrać małe wartości).
Pamiętać o doborze odpowiedniej wartości częstotliwości próbkowania i liczby próbek.

2.5. Powtórzyć pomiary z p. 2.3, przy czym dokonać filtracji danego sygnału w określonym,
wąskim paśmie częstotliwości dla kilku różnych wartości szerokości tego pasma (w
szczególności dla szumu białego).

2.6. Wykorzystanie okien czasowych – zjawisko przecieku widma. Wygenerować sygnał
składający się z pięciu sinusoid, odpowiednio o wartościach amplitudy i częstotliwości około:
1 i 50; 1 i 60; 0,1 i 70; 0,01 i 90; 0,01 i 150 oraz szumu gaussowskiego o odchyleniu
standardowym σ = 10m. Pobrać 10 realizacji po 1000 próbek. Dokonać detekcji
poszczególnych składowych sygnału przy użyciu różnych wartości częstotliwości
próbkowania oraz różnych funkcji okna.

2.7. Zbadać sygnał szumu syntezowanego w generatorze funkcyjnym HP 33120A. Wartość
skuteczną szumu wybrać 0,5 V. Pobrać 50 rekordów po 2000 próbek. Częstotliwość
próbkowania oscyloskopu ustalić na 200 kHz. Obliczyć gęstość widmową mocy, histogram i
parametry statystyczne zmierzonego sygnału.

2.8. Pobrać próbki przebiegów zawierające zakłócenia pochodzące od sieci energetycznej.
Przeprowadzić obliczenia funkcji gęstości widmowej mocy tych przebiegów przy użyciu
różnych funkcji okna.

3. SPRAWOZDANIE.

Charakterystyki powinny być wykreślone w odpowiedniej skali: przeważnie wykresy funkcji
w dziedzinie czasu wykreśla się w skali liniowej, a wykresy funkcji w dziedzinie
częstotliwości w skali podwójnie logarytmicznej.
Do każdego z podpunktów sprawozdania dołączyć własne wnioski.

3.1. Przedstawić porównanie sygnałów losowych z p. 2.2 w postaci tabeli i wykresów oraz
krótko scharakteryzować zmierzone sygnały.

3.2. Przedstawić wyniki pomiarów z punktów 2.3 i 2.5, dokonać stosownych porównań (w
szczególności porównać funkcje autokorelacji). Korzystając z programu do analizy danych
(np. Origin) obliczyć funkcje autokorelacji i gęstości widmowej mocy na podstawie
zmierzonych przebiegów sygnałów w funkcji czasu. Porównać je z funkcjami wyznaczonymi
na laboratorium.

3.3. Wyznaczyć wartości częstotliwości granicznej szumu wybuchowego zmierzonego w
p. 2.4 i porównać z wartościami obliczonymi teoretycznie (uwzględnić wartość częstotliwości
próbkowania).

3.4. Wykreślić wyniki pomiarów uzyskane w p. 2.6. Wyjaśnić przyczyny i skomentować
różnice otrzymanych wyników. Opisać na czym polega zjawisko przecieku widma.

3.5. Przedstawić wyniki pomiarów szumu syntezowanego w generatorze funkcyjnym HP
33120A i porównać z wynikami pomiarów odpowiedniego sygnału wygenerowanego za
pomocą programu „Analizator widma”.

3.6. Wykreślić wyniki pomiarów uzyskane w p. 2.8. Skomentować otrzymane wyniki.