检测技术中的信息处理与传输技术
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树立质量法制观念、提高全员质量意 识。20.10.1820.10.18Sunday, October 18, 2020 人生得意须尽欢，莫使金樽空对月。15:08:4815:08: 4815:0810/18/2020 3:08:48 PM 安全象只弓，不拉它就松，要想保安 全，常 把弓弦 绷。20.10.1815:08:4815:08O ct-2018-Oct-20 加强交通建设管理，确保工程建设质 量。15: 08:4815:08:4815:08Sunday, October 18, 2020
控制科学与工程学系
第一节 信息论基础
二、信息论研究的内容
信息论的研究对象是消息传输系统
通信系统模型
控制科学与工程学系
第一节 信息论基础
目前，对信息论研究的内容一般有以下三 种理解
信息论基础 一般信息论 广义信息论
控制科学与工程学系
第一节 信息论基础
三、信息论发展简况
信息论是在长期的通信工程实践和理论研 究的基础上发展起来的
控制科学与工程学系 安全在于心细，事故出在麻痹。20.10.1820.10.1815:08:4815:08:48October 18,2020 踏实肯干，努力奋斗。2020年10月18 日下午3 时8分2 0.10.18 20.10.1 8 追求至善凭技术开拓市场，凭管理增 创效益 ，凭服 务树立 形象。2020年10月18日星期 日下午3时8分48秒15: 08:4820.10.18 严格把控质量关，让生产更加有保障 。2020年10月 下午3时 8分20.10.1815:08Oct ober 18, 2020 作业标准记得牢，驾轻就熟除烦恼。2020年10月18日星期 日3时8分48秒15:08:4818 October 2020 好的事情马上就会到来，一切都是最 好的安 排。下 午3时8分48秒 下午3时 8分15: 08:4820.10.18 一马当先，全员举绩，梅开二度，业 绩保底 。20.10.1820.10.1815: 0815:08:4815: 08:48Oct-20 牢记安全之责，善谋安全之策，力务 安全之 实。2020年10月18日 星期日3时8分48秒Sunday, October 18, 2020 相信相信得力量。20.10.182020年10月 18日星 期日3时8分48秒20.10.18
消息传递系统
信源
信道
信宿
消息传递系统
信息是事物运动状态的不确定性的描述，在消 息传递系统中实质上传输的是信息，面消息只 是表达信息的工具
控制科学与工程学系
第一节 信息论基础
信息的度量
自信息、熵 互信息 自信息和熵是对消息某种统计特性的一种定量 描述。而收信者收到一个消息以后，其所获得 的信息量(互信息)既与信源的先验统计特性有 关，也与信道的特性有关
控第制科三学与节工程自学系动检测与控制系统中的信息 传输
一、信息传输系统的构成
信息传递系统的模型
控制科学与工程学系
第三节自动检测与控制系统中的信息传输
二、模拟信息的调制
概述
调制的目的 除了充分利用给定的有限频率范围外，还可以 抑制传输过程中的干扰 调制技术主要研究两个量 被传输信息的调制波形、高频载波
差错率与信噪比的关系
控第制科三学与节工程学自系 动检测与控制系统中的信息 传输
幅值键控调制方式
二进制幅值键控调制过程
第控制科三学与节工程自学系动检测与控制系统中的信息 传输
移频键控调制方式
移频键控信号调制过程
控制科学与工程学系
第三节自动检测与控制系统中的信息 传输
移相键控调制方式
二进制绝对移相键控信号
控制科学与工程学系
第四节 信息传输标准化与国际规范
采用这种传输方式的仪表连接如下图
DDZ-Ⅲ型仪表信号传输信号示意图
控制科学与工程学系
第四节 信息传输标准化与国际规范
集散型控制系统中的数据公路
集散型控制系统的级间联系图
控制科学与工程学系
第四节 信息传输标准化与国际规范
数据公路的控制过程 数据公路的控制过程划分为四个阶段
线路占有阶段 数据传输阶段 受信回答阶段 线路释放阶段
控制科学与工程学系
第四节 信息传输标准化与国际规范
二、现场总线数字通讯规范
现场总线技术将专用微处理器引入传统的 测量控制仪表，使它们各自都具有了数字 计算和数宇通信能力，采用可进行简单连 接的双绞线等作为总线，把多个测量控制 仪表连接成的网络系统
控制科学与工程学系
第二节 自动检测中的信号处理技术
一、测量系统的信号与噪声
一个可确定信号指的是一种在未来任何时 刻均能预先准确地确定数值的信号 在实际测量中，测量系统的输入信号都不 是确定的，而是随机的 不希望有的随机信号常称为噪声信号，而 不希望有的确定信号则为干扰信号
控制科学与工程学系
第二节 自动检测中的信号处理技术
可确定的和随机的信号
控制科学与工程学系
第二节 自动检测中的信号处理技术
二、随机信号的处理方法和统计特 征量
图4.2.2 随机信号的采样
随机信号的采样
控制科学与工程学系
第二节 自动检测中的信号处理技术
平均值 y
对于0到 T0间隔内由连续函数 y(t)定义的信号,
其平均值是
y 1 T0 y(t)dt
控制科学与工程学系
第四节 信息传输标准化与国际规范
一、信息传输的标准化
信息标准化的意义
信息装置 传递信息的仪器、仪表，广义地讲称为装置， 也称为信息装置 信息装置大致可分为六大类
信息获取类
控制科学与工程学系
第四节 信息传输标准化与国际规范
信息转换类 信息显示类 信息处理类 信息传送类 信息执行类
只有信息标准化，上述各类仪器、仪表才可供 选用，才能连成系统
控制科学与工程学系
第四节 信息传输标准化与国际规范
标准信息制及传递方式 目前，在我国的自动检测和控制系统领域 中所采用的单元组合仪表，信息制的信息 传输方式是电流传送—电压接收的并联制， 它采用4～20 mA（DC），这是目前国际上 通用的信息制，这种信息制的特点是不以 零为起点
控制科学与工程学系
检测技术中的信息 处理与传输技术
控制科学与工程学系
第一节 信息论基础
一、信息(Information)的概念
信息的概念
消息(Message) 系统传送的对象，如语言、文字、图像、数据 等 信号(Signal) 消息变换而来反映消息的电的、光的物理量等
控制科学与工程学系
第一节 信息论基础
To 0
如果信号由一系列的采样值 yi表示，其平均值
为
y
1 N
N i 1
yi
控制科学与工程学系
第二节 自动检测中的信号处理技术
标准偏差
它是信号偏离平均值的平均离散或偏差的 量度
连续量条件下，信号 的标准偏差是
2 1
T0
2
y(t) y dt
T0 0
离散信号，标准偏差是
2
1 N
N
控制科学与工程学系
第三节自动检测与控制系统中的信息传输
调幅系统
双边带调制 一般的幅度调制 单边带调制
控制科学与工程学系
第三节自动检测与控制系统中的信息传输
调频系统
通过改变载波频率来调制被传送信号的系统
调频过程
第控制科三学与节工程自学系动检测与控制系统中的信息 传输
三、数字信息的调制
数字传输系统的质量指标
定义，那么该连续信号的自相关函数 Ryy ( ) 能用下式计算
R yy
(
)
lim
T0
1 T0
T0 y(t) y(t )dt
0
控制科学与工程学系
第二节 自动检测中的信号处理技术
三、基于随机处理的参数检测方法
信号检测理论所要解决的核心问题就是如 何有效地克服噪声这个不利因素的影响
通信与测量系统的基本任务，是在噪声背 景下检测信号的存在并估计信号的参量
( yiห้องสมุดไป่ตู้
i 1
y)2
控制科学与工程学系
第二节 自动检测中的信号处理技术
概率密度函数 p( y) 它是信号值 y 的一个函数，是信号处于某 一数值范围中的概率的量度
功率谱密度 ( ) 是描述随机信号功率如何分布在不同频率 上分布的量度
控制科学与工程学系
第二节 自动检测中的信号处理技术
自相关函数
如果信号在0到间隔 T0内用一个连续函数y(t)
树立质量法制观念、提高全员质量意 识。20.10.1820.10.18Sunday, October 18, 2020 人生得意须尽欢，莫使金樽空对月。15:08:4815:08: 4815:0810/18/2020 3:08:48 PM 安全象只弓，不拉它就松，要想保安 全，常 把弓弦 绷。20.10.1815:08:4815:08O ct-2018-Oct-20 加强交通建设管理，确保工程建设质 量。15: 08:4815:08:4815:08Sunday, October 18, 2020
控制科学与工程学系
第一节 信息论基础
二、信息论研究的内容
信息论的研究对象是消息传输系统
通信系统模型
控制科学与工程学系
第一节 信息论基础
目前，对信息论研究的内容一般有以下三 种理解
信息论基础 一般信息论 广义信息论
控制科学与工程学系
第一节 信息论基础
三、信息论发展简况
信息论是在长期的通信工程实践和理论研 究的基础上发展起来的
控制科学与工程学系 安全在于心细，事故出在麻痹。20.10.1820.10.1815:08:4815:08:48October 18,2020 踏实肯干，努力奋斗。2020年10月18 日下午3 时8分2 0.10.18 20.10.1 8 追求至善凭技术开拓市场，凭管理增 创效益 ，凭服 务树立 形象。2020年10月18日星期 日下午3时8分48秒15: 08:4820.10.18 严格把控质量关，让生产更加有保障 。2020年10月 下午3时 8分20.10.1815:08Oct ober 18, 2020 作业标准记得牢，驾轻就熟除烦恼。2020年10月18日星期 日3时8分48秒15:08:4818 October 2020 好的事情马上就会到来，一切都是最 好的安 排。下 午3时8分48秒 下午3时 8分15: 08:4820.10.18 一马当先，全员举绩，梅开二度，业 绩保底 。20.10.1820.10.1815: 0815:08:4815: 08:48Oct-20 牢记安全之责，善谋安全之策，力务 安全之 实。2020年10月18日 星期日3时8分48秒Sunday, October 18, 2020 相信相信得力量。20.10.182020年10月 18日星 期日3时8分48秒20.10.18
消息传递系统
信源
信道
信宿
消息传递系统
信息是事物运动状态的不确定性的描述，在消 息传递系统中实质上传输的是信息，面消息只 是表达信息的工具
控制科学与工程学系
第一节 信息论基础
信息的度量
自信息、熵 互信息 自信息和熵是对消息某种统计特性的一种定量 描述。而收信者收到一个消息以后，其所获得 的信息量(互信息)既与信源的先验统计特性有 关，也与信道的特性有关
控第制科三学与节工程自学系动检测与控制系统中的信息 传输
一、信息传输系统的构成
信息传递系统的模型
控制科学与工程学系
第三节自动检测与控制系统中的信息传输
二、模拟信息的调制
概述
调制的目的 除了充分利用给定的有限频率范围外，还可以 抑制传输过程中的干扰 调制技术主要研究两个量 被传输信息的调制波形、高频载波
差错率与信噪比的关系
控第制科三学与节工程学自系 动检测与控制系统中的信息 传输
幅值键控调制方式
二进制幅值键控调制过程
第控制科三学与节工程自学系动检测与控制系统中的信息 传输
移频键控调制方式
移频键控信号调制过程
控制科学与工程学系
第三节自动检测与控制系统中的信息 传输
移相键控调制方式
二进制绝对移相键控信号
控制科学与工程学系
第四节 信息传输标准化与国际规范
采用这种传输方式的仪表连接如下图
DDZ-Ⅲ型仪表信号传输信号示意图
控制科学与工程学系
第四节 信息传输标准化与国际规范
集散型控制系统中的数据公路
集散型控制系统的级间联系图
控制科学与工程学系
第四节 信息传输标准化与国际规范
数据公路的控制过程 数据公路的控制过程划分为四个阶段
线路占有阶段 数据传输阶段 受信回答阶段 线路释放阶段
控制科学与工程学系
第四节 信息传输标准化与国际规范
二、现场总线数字通讯规范
现场总线技术将专用微处理器引入传统的 测量控制仪表，使它们各自都具有了数字 计算和数宇通信能力，采用可进行简单连 接的双绞线等作为总线，把多个测量控制 仪表连接成的网络系统
控制科学与工程学系
第二节 自动检测中的信号处理技术
一、测量系统的信号与噪声
一个可确定信号指的是一种在未来任何时 刻均能预先准确地确定数值的信号 在实际测量中，测量系统的输入信号都不 是确定的，而是随机的 不希望有的随机信号常称为噪声信号，而 不希望有的确定信号则为干扰信号
控制科学与工程学系
第二节 自动检测中的信号处理技术
可确定的和随机的信号
控制科学与工程学系
第二节 自动检测中的信号处理技术
二、随机信号的处理方法和统计特 征量
图4.2.2 随机信号的采样
随机信号的采样
控制科学与工程学系
第二节 自动检测中的信号处理技术
平均值 y
对于0到 T0间隔内由连续函数 y(t)定义的信号,
其平均值是
y 1 T0 y(t)dt
控制科学与工程学系
第四节 信息传输标准化与国际规范
一、信息传输的标准化
信息标准化的意义
信息装置 传递信息的仪器、仪表，广义地讲称为装置， 也称为信息装置 信息装置大致可分为六大类
信息获取类
控制科学与工程学系
第四节 信息传输标准化与国际规范
信息转换类 信息显示类 信息处理类 信息传送类 信息执行类
只有信息标准化，上述各类仪器、仪表才可供 选用，才能连成系统
控制科学与工程学系
第四节 信息传输标准化与国际规范
标准信息制及传递方式 目前，在我国的自动检测和控制系统领域 中所采用的单元组合仪表，信息制的信息 传输方式是电流传送—电压接收的并联制， 它采用4～20 mA（DC），这是目前国际上 通用的信息制，这种信息制的特点是不以 零为起点
控制科学与工程学系
检测技术中的信息 处理与传输技术
控制科学与工程学系
第一节 信息论基础
一、信息(Information)的概念
信息的概念
消息(Message) 系统传送的对象，如语言、文字、图像、数据 等 信号(Signal) 消息变换而来反映消息的电的、光的物理量等
控制科学与工程学系
第一节 信息论基础
To 0
如果信号由一系列的采样值 yi表示，其平均值
为
y
1 N
N i 1
yi
控制科学与工程学系
第二节 自动检测中的信号处理技术
标准偏差
它是信号偏离平均值的平均离散或偏差的 量度
连续量条件下，信号 的标准偏差是
2 1
T0
2
y(t) y dt
T0 0
离散信号，标准偏差是
2
1 N
N
控制科学与工程学系
第三节自动检测与控制系统中的信息传输
调幅系统
双边带调制 一般的幅度调制 单边带调制
控制科学与工程学系
第三节自动检测与控制系统中的信息传输
调频系统
通过改变载波频率来调制被传送信号的系统
调频过程
第控制科三学与节工程自学系动检测与控制系统中的信息 传输
三、数字信息的调制
数字传输系统的质量指标
定义，那么该连续信号的自相关函数 Ryy ( ) 能用下式计算
R yy
(
)
lim
T0
1 T0
T0 y(t) y(t )dt
0
控制科学与工程学系
第二节 自动检测中的信号处理技术
三、基于随机处理的参数检测方法
信号检测理论所要解决的核心问题就是如 何有效地克服噪声这个不利因素的影响
通信与测量系统的基本任务，是在噪声背 景下检测信号的存在并估计信号的参量
( yiห้องสมุดไป่ตู้
i 1
y)2
控制科学与工程学系
第二节 自动检测中的信号处理技术
概率密度函数 p( y) 它是信号值 y 的一个函数，是信号处于某 一数值范围中的概率的量度
功率谱密度 ( ) 是描述随机信号功率如何分布在不同频率 上分布的量度
控制科学与工程学系
第二节 自动检测中的信号处理技术
自相关函数
如果信号在0到间隔 T0内用一个连续函数y(t)