 |
|
Преобразование непрерывно получаемых данных во временной ряд
При экспериментальном исследовании процессов их характеристики часто записываются в виде непрерывных функций. Они могут иметь вид аналогового сигнала, непосредственно поступающего с датчикав виде изменений во времени напряжения электрического тока, могут наблюдаться непосредственно на экране монитора компьютера или в виде записи на бумажной ленте.
Чтобы преобразовать непрерывную функцию во временной ряд, готовый для последующего анализа, необходимо произвести целую последовательность операций.
1. Редактирование, заключающееся в выявлении и исключении аномальных и (или) искажённых сигналов, которые могут возникать при сборе и регистрации данных, например, за счёт высокого уровня помех, снижения уровня сигнала, исчезновения сигнала при плохой работе датчика и т.д. Редактирование часто сводится просто к визуальному анализу данных опытным специалистом. Следует отметить, что редактирование данных перед их цифровой обработкой очень важно, т.к. после преобразования данных в цифровую форму, как правило, бывает трудно обнаружить даже самые очевидные ошибки в исходном сигнале.
2. Дискретизация. Это процесс определения точек (т.е. моментов времени), в которых должны быть произведены выборки значений. Дискретизация при цифровой обработке данных обычно производится через равные интервалы времени, как показано на рис. 8.1. Задача заключается в правильном выборе величины «интервала дискретности» h(этот интервал иногда называют периодом опросов, или интервалом выборок). При слишком близко расположенных друг к другу точках число полученных данные будет избыточно велико, что неизбежно вызовет увеличение как объёма, так и стоимости расчётов. При слишком большом h возможно явление «маскировки» (наложения) частот, когда высокие частоты оказываются«замаскированными»и могут не идентифицироваться.
.
- 
Рис. 8.1. Дискретное представление непрерывной функции
3. Квантование, то есть преобразование отсчётов, сделанных в соответствующие моменты времени, в цифровую форму. Числовое значение каждого отсчёта должно быть выражено некоторым конечным числом цифр. То есть задача заключается в том, чтобы приближённо описать бесконечную последовательность возможных значений непрерывного процесса с помощью конечного числа уровней квантования. Если квантование выполнено верно, то истинным значениям исходного непрерывного сигнала будут соответствовать наиболее близкие к ним уровни квантования, рис. 8.2.
Рис. 8.2. Ошибка квантования: - уровни квантования; ------ - промежуток между уровнями, определяющий ошибку квантования
На практике ошибка квантования обычно пренебрежимо мала по сравнению с другими ошибками, возникающими в процессе сбора и обработки данных. Как видно из рис. 8.2, она не должна превышать единицы шкалы квантования.
4. Изменение формата часто оказывается совершенно необходимой операцией. Действительно, устройства ввода современных компьютеров приспособлены для приема данных, записанных только в определённом формате, который может не обеспечиваться системой преобразования аналогового сигнала в цифровой.
5. Преобразование данных, записанных в дискретном виде, в реальные физические единицы. Как правило, зависимость между физическими единицами и цифровыми данными линейна. Поэтому операция обычно не представляет трудности.