Контрольно-измерительные материалы По курсу МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ Лектор: доцент В.Н. Решетов Кафедра «Электронные измерительные. - презентация

1 Контрольно-измерительные материалы По курсу МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ Лектор: доцент В.Н. Решетов Кафедра «Электронные измерительные системы »

2 Экзаменационный билет 1 МОСКОВСКИЙ ИНЖЕНЕРНО-ФИЗИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ) Кафедра 26 Курс МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ Для группы А8-08 Вопрос 1. Аналого-цифровое и цифро-аналоговое преобразование. Параметры типичных АЦП и ЦАП. Вопрос 2 БИХ фильтры и их свойства. Устойчивость БИХ фильтров. Заведующий кафедрой 26 _________________ / В.Н. Михаилов /

3 Вопрос 1. Баллы. Задание оценено в 6 баллов 0 баллов – студент не знает что такое АЦП и ЦАП 1 балл – студент знает что такое аналоговый и цифровой сигнал. 2 балла - студент знает что такое дискретизация по времени и величине. 3 балла – студент без ошибок описывает суть аналого- цифрового и цифро-аналогового преобразования, но не знает об искажениях свойственных таким преобразованиям. 4 балла – студент без ошибок описывает аналого-цифровое и цифро-аналоговое преобразования и четко указывает на влияние разрядности и частоты оцифровки на качество цифровой обработки сигналов. 2 балла – добавляется за верное представление о разрядности и быстродействии серийных микросхем АЦП и ЦАП.

4 Вопрос 2. Баллы. Задание оценено в 4 балла 0 баллов – студент не знает что такое фильтр с бесконечной импульсной характеристикой. 1 балл – студент знает что такое импульсная характеристика фильтра или понимает почему фильтр может быть неустойчивой системой. Если в ответе вместо «или» можно поставить «и», то он заслуживает 2 балла. 2 балла - студент знает что такое импульсная характеристика фильтра и может нарисовать структурную схему (блок-схему) или разностное уравнение БИХ фильтра. 3 балла – студент без ошибок описывает свойства, достоинства и недостатки БИХ фильтров, знает критерии устойчивости рекурсивных фильтров. 4 балла – студент владеет техникой разностных уравнений и структурных схем, может по передаточной функции определить тип фильтра и нарисовать структурную схему.

5 Экзаменационный билет 2 МОСКОВСКИЙ ИНЖЕНЕРНО-ФИЗИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ) Кафедра 26 Курс МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ Для группы А8-08 Вопрос 1. Дискретные сигналы, стандартные дискретные сигналы. Линейные дискретные системы с постоянными параметрами. Вопрос 2 Преобразование Фурье периодического сигнала. Преобразование Фурье дискретного сигнала. Заведующий кафедрой 26 _________________ / В.Н. Михаилов /

6 Вопрос 1. Баллы. Задание оценено в 5 баллов 0 баллов – студент не знает что такое дискретные сигналы и линейные системы. 1 балл – студент может привести примеры дискретных сигналов и линейных систем. 2 балла – студент без ошибок изображает простейшие дискретные сигналы и может проанализировать прохождение сигнала через линейную систему. 3 балла - студент знает разницу между непрерывным дискретным и цифровым сигналом, умеет оперировать с дельта функцией Дирака – δ(t). 4 балла – студент свободно работает с дискретными сигналами, заданными в виде временных диаграмм и рядов. Может, зная импульсную характеристику системы, нарисовать ее отклик на произвольный входной сигнал. 5 баллов – исчерпывающий ответ на вопрос с примерами стационарных и изменяющихся во времени линейных систем.

7 Вопрос 2. Баллы. Задание оценено в 5 баллов 0 баллов – студент не знает что такое преобразование Фурье. 1 балл – студент знает что такое периодический и дискретный сигнал, знает как разложить функцию в ряд Фурье. 2 балла - студент знает, что такое преобразование Фурье непрерывных или дискретных сигналов. Если в ответе вместо «или» можно поставить «и», то он заслуживает 3 балла. 3 балла – студент знает как осуществить преобразование Фурье периодического сигнала. Знает формулу обратного преобразования Фурье и может его произвести. 4 балла – студент без ошибок описывает основные свойства, преобразования Фурье дискретных сигналов, знает от чего зависит спектральное разрешение при преобразовании Фурье. 5 балла – студент четко осознает почему у периодических сигналов дискретный спектр, а у дискретных сигналов спектр периодический. Знает что такое спектральная плотность и как она связна с Фурье преобразованием, понимает роль временных окон при спектральном анализе.

8 Экзаменационный билет 3 МОСКОВСКИЙ ИНЖЕНЕРНО-ФИЗИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ) Кафедра 26 Курс МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ Для группы А8-08 Вопрос 1. Понятие устойчивости дискретной линейной системы. Критерий устойчивости. Вопрос 2 КИХ фильтры и их свойства. Устойчивость КИХ фильтров. Заведующий кафедрой 26 _________________ / В.Н. Михаилов /

9 Вопрос 1. Баллы. Задание оценено в 5 баллов 0 баллов – студент не знает что такое устойчивость и какие системы называются линейными. 1 балл – студент может привести примеры устойчивых и неустойчивых линейных систем. 2 балла – студент понимает чем отличается линейная система от нелинейной и представляет какого рода эффекты могут возникать в нелинейных системах. 3 балла - студент знает определение устойчивой линейной системы и может по импульсной характеристике сделать вывод об устойчивости системы. 4 балла – подробный ответ на вопрос с примерами анализа устойчивых и неустойчивых линейных систем. 5 баллов – студент знает и умет применять критерии устойчивости линейных систем и может отличить одну систему от другой, используя передаточную функцию системы. Понимает почему в отдельных случаях в задачах ЦОС допустимо использование неустойчивых систем.

10 Вопрос 2. Баллы. Задание оценено в 5 баллов 0 баллов – студент не знает что такое КИХ фильтр. 1 балл – студент знает что такое импульсная характеристика или понимает почему фильтр бывает неустойчивым. Если в ответе вместо «или» можно поставить «и», то он заслуживает 2 балла. 2 балла – студент знает что такое импульсная характеристика фильтра и может нарисовать структурную схему или разностное уравнение КИХ фильтра. 3 балла – студент без ошибок описывает свойства, достоинства и недостатки КИХ фильтров, знает почему нерекурсивные фильтры всегда устойчивы. 4 балла – студент знает, что на основе КИХ фильтров можно создавать ФНЧ, ФВЧ, ППФ, ПЗФ, и может нарисовать их типичные АЧХ и ФЧХ и, возможно, их блок-схемы (+1 балл). 5 балла – студент владеет техникой разностных уравнений и структурных схем, может по передаточной функции определить тип фильтра, написать разностное уравнение и нарисовать структурную схему.

11 Экзаменационный билет 4 МОСКОВСКИЙ ИНЖЕНЕРНО-ФИЗИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ) Кафедра 26 Курс МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ Для группы А8-08 Вопрос 1. Теорема Котельникова. Основная интерполяционная формула, ее достоинства и недостатки. Вопрос 2 Виды ошибок квантования в цифровых фильтрах. Шум аналого-цифрового преобразования в случае округления и усечения. Заведующий кафедрой 26 _________________ / В.Н. Михаилов /

12 Вопрос 1. Баллы. Задание оценено в 6 баллов 0 баллов – студент не знает теоремы Котельникова. 1 балла – студент знает о том, что неправильный выбор частоты дискретизации приводить к ошибкам в работе систем ЦОС. 2 балла – студент может правильно сформулировать теорему Котельникова о возможности восстановлении дискретизированного по времени сигнала по его отсчетам. 3 балла – студент знает теорему Котельникова и понимает что происходит с сигналом при неправильной дискретизации. 4 балла - студент знает теорему Котельникова и может написать интерполяционную формулу, восстанавливающую исходный сигнал по дискретным отсчетам. 5 баллов – студент знает и умет применять теорему Котельникова и интерполяционную формулу. Понимает назначение ФНЧ стоящих перед АЦП и после ЦАП. 6 баллов – студент знает и умет применять теорему Котельникова-Шеннона и интерполяционную формулу в ситуации оцифровки узкополосного высокочастотного сигнала.

13 Вопрос 2. Баллы. Задание оценено в 4 балла 0 баллов – студент не знает что такое квантование сигнала. 1 балл – студент знает, что такое быстродействие и разрядность АЦП, или понимает, почему при сложении и умножении чисел могут накапливаться ошибки. Если в ответе вместо «или» можно поставить «и», то он заслуживает 2 балла. 2 балла - студент может перечислить основные ошибки возникающие в АЦП, ЦАП и системах ЦОС. 3 балла – студент знает основные ошибки, связанные с использованием чисел конечной разрядности в системах ЦОС и понимает каким эквивалентным источником шума их можно представить на блок-схеме (функциональной схеме) фильтра. 4 балла – студент знает, как взаимосвязаны разрядность АЦП и динамический диапазон системы ЦОС. Понимает, почему джиттер влияет на точность АЦП, и знает о том, что шум квантования не всегда бывает белым.

14 Экзаменационный билет 5 МОСКОВСКИЙ ИНЖЕНЕРНО-ФИЗИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ) Кафедра 26 Курс МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ Для группы А8-08 Вопрос 1. Разностные уравнения как средство описания дискретных линейных систем. Построение блок-схем на основе разностных уравнений. Вопрос 2 Суть Фурье-анализа сигналов. Условия Дирихле. Ряд Фурье – действительная и комплексная форма записи. Заведующий кафедрой 26 _________________ / В.Н. Михаилов /

15 Вопрос 1. Баллы. Задание оценено в 5 баллов 0 баллов – студент не знает, что такое разностное уравнение и блок-схема фильтра. 1 балла – студент знает о том, что такое разностное уравнение или блок-схема фильтра. Если в ответе вместо «или» можно поставить «и», то он заслуживает 2 балла. 2 балла – студент может правильно написать разностное уравнение по блок-схеме и наоборот нарисовать схему по уравнению. 3 балла – студент знает, как по разностному уравнению или блок-схеме, определить характеристики фильтра. Если в ответе вместо «или» можно поставить «и», то он заслуживает 4 балла. 4 баллов – студент умет синтезировать фильтры (например ФНЧ и ФВЧ) на языке разностных уравнений или блок- схем. 5 баллов – студент знает что такое разностное уравнение и блок-схема и умет решать обратную задачу по синтезу фильтра исходя из требуемых характеристик.

16 Вопрос 2. Баллы. Задание оценено в 5 баллов 0 баллов – студент не знает что такое ряд Фурье. 1 балл – студент знает что такое периодический сигнал, и может разложить периодическую функцию в ряд Фурье. 2 балла - студент понимает, чем отличается ряд Фурье от ряда Тейлора, и знает в каком смысле различные члены ряда Фурье ортогональны друг-другу. 3 балла – студент знает формулу Эйлера для комплексной экспоненты и может написать выражение для коэффициентов ряда Фурье в действительной и комплексной форме. 4 балла – студент знает что такое ряд Фурье и спектр сигнала, понимает зачем при Фурье-анализе непрерывных сигналов используются временные окна. 5 балла – студент без ошибок описывает основные свойства действительных и комплексных рядов Фурье, знает от чего зависит спектральное разрешение при Фурье-анализе. Понимает смысл условия Дирихле и явление Гиббса.

17 Экзаменационный билет 6 МОСКОВСКИЙ ИНЖЕНЕРНО-ФИЗИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ) Кафедра 26 Курс МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ Для группы А8-08 Вопрос 1. Структурные схемы и способы реализации цифровых фильтров. Рекурсивные и нерекурсивные фильтры. Вопрос 2 Z-преобразование и его основные свойства. Заведующий кафедрой 26 _________________ / В.Н. Михаилов /

18 Вопрос 1. Баллы. Задание оценено в 6 баллов 0 баллов – студент не знает, что такое цифровая фильтрация. 1 балл – студент может нарисовать блок-схему цифрового фильтра. 2 балл – студент знает как осуществляется цифровая фильтрация и может привести примеры структурных схем фильтров. 3 балла - студент знает что такое рекурсивный и нерекурсивный фильтр и может нарисовать их блок-схему (структурную схему). 4 балла - студент знает свойства рекурсивных и нерекурсивных фильтр и может привести примеры их блок-схем и импульсных характеристик. Знает что такое устойчивость фильтра 5 балла – студент без ошибок описывает свойства рекурсивных и нерекурсивных фильтров, понимает почему нерекурсивные фильтры всегда устойчивы. Знает что такое импульсная характеристика и передаточная функция фильтра. 6 балла – студент владеет техникой разностных уравнений и структурных схем, может по передаточной функции определить тип фильтра и нарисовать его структурную схему и импульсную характеристику. Может нарисовать примеры ФНЧ и ФВЧ.

19 Вопрос 2. Баллы. Задание оценено в 4 балла 0 баллов – студент не знает, что такое Z-преобразование дискретного временного сигнала. 1 балла – студент может написать формулу Z- преобразования. 2 балла – студент знает про одностороннее и двухстороннее Z-преобразование и может найти образы простейших цифровых сигналов. 3 балла – студент знает основные свойства Z- преобразования и понимает его взаимосвязь с преобразованием Фурье. 4 балла – студент знает что такое Z-преобразование и может используя эту технику проанализировать устойчивость фильтра, заданного разностным уравнением.

20 Экзаменационный билет 7 МОСКОВСКИЙ ИНЖЕНЕРНО-ФИЗИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ) Кафедра 26 Курс МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ Для группы А8-08 Вопрос 1. Суть Фурье-анализа сигналов. Переход от ряда Фурье к преобразованию Фурье. Вопрос 2 Понятие фильтров с конечной и бесконечной импульсной характеристикой. Заведующий кафедрой 26 _________________ / В.Н. Михаилов /

21 Вопрос 1. Баллы. Задание оценено в 6 баллов 0 баллов – студент не знает что такое ряд и преобразование Фурье. 1 балл – студент знает, что такое периодический сигнал, и может разложить периодическую функцию в ряд Фурье. 2 балла - студент понимает, как из сигнала конечной длинны можно сделать периодический и разложить его в ряд Фурье. 3 балла – студент знает что такое ряд Фурье и спектр сигнала, понимает зачем при Фурье-анализе непрерывных сигналов используются временные окна. 4 балла – студент знаком с основными свойствами рядов Фурье и знает формулы прямого и обратного преобразования Фурье. 5 балла – студент без ошибок описывает основные свойства рядов преобразования Фурье. Знает от чего зависит спектральное разрешение при Фурье-анализе. 6 баллов – студент без ошибок описывает основные свойства рядов преобразования Фурье. Знает что такое спектральная плотность и как она связна с Фурье преобразованием, понимает роль временных окон при спектральном анализе.

22 Вопрос 2. Баллы. Задание оценено в 4 балла 0 баллов – студент не знает что такое импульсная характеристика цифрового фильтра. 1 балл – студент может привести примеры импульсных характеристик фильтров и знает что такое единичный импульс и ступенька. 2 балла – студент знает что такое импульсная характеристика фильтра и понимает что она может быть, как конечной, так и бесконечной длинны. 3 балла - студент знает что такое импульсная характеристика фильтра и может нарисовать структурную схему или разностное уравнение КИХ или БИХ фильтра. Если в ответе вместо «или» можно поставить «и», то он заслуживает 4 балла. 4 балла – студент владеет техникой разностных уравнений и структурных схем, может по импульсной характеристике определить тип фильтра и нарисовать возможную блок- схему фильтра.

23 Экзаменационный билет 8 МОСКОВСКИЙ ИНЖЕНЕРНО-ФИЗИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ) Кафедра 26 Курс МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ Для группы А8-08 Вопрос 1. Частотные характеристики цифровых фильтров. Свойства частотных характеристик, примеры частотных характеристик. Вопрос 2 Основные свойства преобразования Фурье. Заведующий кафедрой 26 _________________ / В.Н. Михаилов /

24 Вопрос 1. Баллы. Задание оценено в 6 баллов 0 баллов – студент не знает, что такое АЧХ и ФЧХ. 1 балл – студент может нарисовать блок-схему цифрового фильтра и знает, что такое импульсная характеристика фильтра. 2 балла - студент представляет, как осуществляется цифровая фильтрация и понимает, каково назначение АЦП и ЦАП. 3 балла – студент знает, что существуют ФНЧ, ФВЧ, ППФ ПЗФ и может нарисовать их типичные АЧХ и ФЧХ. 4 балла – студент знает, какие требования могут предъявляться к АЧХ и ФЧХ фильтра и понимает, почему в цифровой форме их выполнит гораздо легче, чем в аналоговой. 5 баллов – студент знает, что бывают фильтры Бесселя, Гаусса, Баттерворта, Чебышева и Эллиптические и может на примере ФНЧ продемонстрировать разницу в виде их АЧХ и ФЧХ. 6 баллов – студент знает преимущества и недостатки цифровых фильтров и понимает, почему похожие АЧХ и ФЧХ можно получить используя различные КИХ и БИХ фильтры.

25 Вопрос 2. Баллы. Задание оценено в 4 баллов 0 баллов – студент не знает, что такое преобразование Фурье. 1 балл – студент может разложить периодическую функцию в ряд Фурье. 2 балла – студент знает формулы прямого и обратного преобразования Фурье. 3 балла – студент знаком с основными свойствами преобразования Фурье, может доказать одно из них, (например линейность или частотный сдвиг при модуляции). 4 баллов – студент без ошибок описывает основные свойства преобразования Фурье. Знает что такое спектральная плотность и как она связна с Фурье преобразованием, понимает роль временных окон при спектральном анализе.

26 Экзаменационный билет 9 МОСКОВСКИЙ ИНЖЕНЕРНО-ФИЗИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ) Кафедра 26 Курс МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ Для группы А8-08 Вопрос 1. Требования к частотным характеристикам фильтров. Этапы разработки цифровых фильтров. Вопрос 2 Преобразование Фурье. Преобразование Фурье дельта функции, комплексной экспоненты, константы. Заведующий кафедрой 26 _________________ / В.Н. Михаилов /

27 Вопрос 1. Баллы. Задание оценено в 5 баллов 0 баллов – студент не знает, что такое АЧХ и ФЧХ фильтра. 1 балл – студент может нарисовать пример АЧХ и знает, почему в радиотехнике так широко используются децибелы – dB. 2 балла – студент знает, что существуют ФНЧ, ФВЧ, ППФ ПЗФ и может нарисовать их типичные АЧХ и ФЧХ. 3 балла – студент знает, что бывают фильтры Бесселя, Гаусса, Баттерворта, Чебышева и Эллиптические, и понимает, что выбор типа фильтра важнейший этап его проектирования. 4 балла – студент знает, какие требования могут предъявляться к АЧХ и ФЧХ фильтра и понимает, что неравномерность АЧХ в полосе пропускания, величина подавления сигнала в полосе задержания и ширина переходной области зависят от порядка и типа фильтра. 5 баллов – студент знает про фильтры Бесселя, Гаусса, Баттерворта, Чебышева и Эллиптические и понимает, что выбор типа фильтра важнейший этап его проектирования. Может сформулировать роль этапов синтеза и анализа при создании фильтра, понимает удобство интерактивных методов подбора параметров фильтра.

28 Вопрос 2. Баллы. Задание оценено в 5 баллов 0 баллов – студент не знает, что такое преобразование Фурье. 1 балл – студент знает формулы прямого и обратного преобразования Фурье. 2 балла – студент знаком с основными свойствами преобразования Фурье, может доказать одно из них, (например линейность или частотный сдвиг при модуляции). 3 балла – студент может посчитать преобразование Фурье для дельта функции Дирака – δ(t), комплексной экспоненты, константы (ступеньки) и осуществив обратное преобразование получит исходную функцию. 4 баллов – студент без ошибок описывает основные свойства преобразования Фурье. Знает что такое спектральная плотность и как она связна с Фурье преобразованием. 5 баллов – студент знает формулы преобразования Фурье для непрерывных и дискретных сигналов. Знает что такое спектральная плотность и как она связна с Фурье преобразованием, понимает назначение Фурье-анализа.

29 Экзаменационный билет 10 МОСКОВСКИЙ ИНЖЕНЕРНО-ФИЗИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ) Кафедра 26 Курс МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ Для группы А8-08 Вопрос 1. Основные критерии качества и эффективности цифровых фильтров. Вопрос 2 Случайные сигналы и их основные характеристики. Примеры случайных сигналов. Заведующий кафедрой 26 _________________ / В.Н. Михаилов /

30 Вопрос 1. Баллы. Задание оценено в 5 баллов 0 баллов – студент не знает, что такое цифровой фильтр. 1 балл – студент может привести пример блок-схемы или разностного уравнения цифрового фильтра. Если в ответе вместо «или» можно поставить «и», то он заслуживает 2 балла. 2 балла – студент знает от чего зависит точность работы и качество фильтрации цифрового фильтра. 2 балла – студент может назвать разрядность и быстродействие АЦП и ЦАП используемых при записи и воспроизведении CD. 4 балла – студент знает, какие требования предъявляются к АЧХ и ФЧХ фильтра и понимает, что разрядность АЦП, цифрового процессора и ЦАП являются величинами определяющими динамический диапазон обрабатываемых аналоговых сигналов. 5 баллов – студент знает, что АЦП, сигнальным процессорам и ЦАП свойственны шумы квантования и округления, ограничивающие достижимые уровни подавления мешающих помех. Может объяснит с чем связано активное развитие в последнее десятилетие цифровых методов обработки сигналов.

31 Вопрос 2. Баллы. Задание оценено в 5 баллов 0 баллов – студент не знает, что такое сигнал. 1 балл – студент может привести примеры детерминированных и случайных сигналов. 2 балла – студент может по функции распределения случайной величины подсчитать ее среднее значение и найти дисперсию. 3 балла – студент знаком с понятием эргодичности и понимает почему среднее по ансамблю может не совпадать со средним по времени. 4 баллов – студент знает что такое автокорреляционная функция и понимает почему шум бывает белым. 5 баллов – студент знает формулировку теоремы Винера- Хинчина и может по автокорреляционной функции найти спектральную плотность шума и наоборот по спектру автокорреляционную функцию.

32 Экзаменационный билет 11 МОСКОВСКИЙ ИНЖЕНЕРНО-ФИЗИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ) Кафедра 26 Курс МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ Для группы А8-08 Вопрос 1. Дискретное преобразование Фурье. Связь спектральных отсчетов дискретного преобразования Фурье и спектра дискретного и аналогового сигнала. Вопрос 2 Корреляционная и автокорреляционная функции. Заведующий кафедрой 26 _________________ / В.Н. Михаилов /

33 Вопрос 1. Баллы. Задание оценено в 6 баллов 0 баллов – студент не знает о дискретном преобразовании Фурье. 1 балл – студент знает, что такое аналоговый, дискретный и цифровой сигнал. 2 балла – студент знает формулы прямого и обратного ДПФ. 3 балла – студент знаком с основными свойствами дискретного преобразования Фурье, может доказать одно из них, (например линейность или частотный сдвиг при модуляции). 4 балла – студент может найти дискретное преобразование Фурье для единичного импульса и синусоидального сигнала и осуществить обратное преобразование. 5 баллов – студент без ошибок описывает основные свойства ДПФ. Знает что такое спектральные отсчеты и почему на графике спектра сигнала обычно приводят только половину из них. 6 баллов – студент знает формулы преобразования Фурье для дискретных сигналов. Понимает физический смысл спектральных отсчетов и понимает, как они связны со спектральной плотностью исходного аналогового сигнала.

34 Вопрос 2. Баллы. Задание оценено в 4 балла 0 баллов – студент не знаком с понятием корреляции. 1 балл – студент может привести примеры сигналов с известными ему автокорреляционными функциями. 2 балла – студент знает определение корреляционной функции и может ее определить для двух гармонических сигналов. 3 баллов – студент знает что такое автокорреляционная функция и понимает почему шум бывает белым. Знает чем взаимокорреляционная функция отличается от свертки двух сигналов. 4 балла – студент знает формулировку теоремы Винера- Хинчина и может по автокорреляционной функции найти спектральную плотность шума и наоборот по спектру автокорреляционную функцию.

35 Экзаменационный билет 12 МОСКОВСКИЙ ИНЖЕНЕРНО-ФИЗИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ) Кафедра 26 Курс МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ Для группы А8-08 Вопрос 1. Спектр дискретного случайного процесса. Методы оценки спектра дискретного случайного процесса. Вопрос 2 Принципы проектирования БИХ и КИХ фильтров. Заведующий кафедрой 26 _________________ / В.Н. Михаилов /

36 Вопрос 1. Баллы. Задание оценено в 5 баллов 0 баллов – студент не знает, что такое случайный цифровой сигнал. 1 балл – студент может привести примеры детерминированных и случайных цифровых сигналов. 2 балла – студент может по функции распределения случайной величины подсчитать ее среднее значение и найти дисперсию. 3 балла – студент понимает, что случайный сигнал, как и любой другой, можно подвергнут дискретному преобразованию Фурье и получит его спектр. 4 баллов – студент знает, что такое автокорреляционная функция сигнала и знает, что означают слова – белый шум. 5 баллов – студент знает формулировку теоремы Винера- Хинчина и может по автокорреляционной функции найти спектральную плотность сигнала и наоборот по спектру дискретного сигнала его автокорреляционную функцию.

37 Вопрос 2. Баллы. Задание оценено в 5 баллов 0 баллов – студент не знает, что такое цифровой фильтр. 1 балл – студент может привести пример блок-схемы или разностного уравнения цифрового фильтра. Если в ответе вместо «или» можно поставить «и», то он заслуживает 2 балла. 2 балла – студент может нарисовать блок-схему или разностное уравнение или импульсную характеристику КИХ и БИХ цифрового фильтра. Если в ответе вместо «или» можно поставить «и», то он заслуживает 3 балла. 3 балла – студент знает, какие данные нужны для проектирования фильтра и понимает к каким негативным последствием может привести использование фильтров слишком высокого порядка. 4 балла – студент знает, какие требования предъявляться к АЧХ и ФЧХ фильтра и понимает, что разрядность АЦП, цифрового процессора и ЦАП являются величинами влияющими на динамический диапазон обрабатываемых аналоговых сигналов. 5 баллов – студент знает преимущества и недостатки цифровых фильтров и понимает, почему похожие АЧХ и ФЧХ можно получить используя различные КИХ и БИХ фильтры.

38 Экзаменационный билет 13 МОСКОВСКИЙ ИНЖЕНЕРНО-ФИЗИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ) Кафедра 26 Курс МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ Для группы А8-08 Вопрос 1. Фильтры Бесселя, Баттерворта, Чебышева, Гаусса и Эллиптические Вопрос 2 Проектирование цифровых фильтров в среде LabVIEW и MATLAB. Заведующий кафедрой 26 _________________ / В.Н. Михаилов /

39 Вопрос 1. Баллы. Задание оценено в 6 баллов 0 баллов – студент не знает, что бывают разные типы фильтров. 1 балл - студент представляет как осуществляется аналоговая или цифровая фильтрация. Если в ответе вместо «или» можно поставить «и», то он заслуживает 2 балла. 2 балла – студент может нарисовать схему простейшего фильтра второго порядка и знает, что такое импульсная характеристика. 3 балла – студент знает, что существуют ФНЧ, ФВЧ, ППФ ПЗФ и может нарисовать их типичные АЧХ и ФЧХ. 4 балла – студент знает, какие требования могут предъявляться к АЧХ и ФЧХ фильтра и понимает, почему в цифровой форме их выполнит гораздо легче, чем в аналоговой. 5 баллов – студент знает, что бывают фильтры Бесселя, Гаусса, Баттерворта, Чебышева и Эллиптические и может на примере ФНЧ продемонстрировать разницу в виде их АЧХ и ФЧХ. 6 баллов – студент знает преимущества и недостатки разных видов аппроксимации АЧХ фильтра и понимает почему вид АЧХ и ФЧХ так сильно зависит от порядка используемого фильтра.

40 Вопрос 2. Баллы. Задание оценено в 4 балла 0 баллов – студент не знает, что существуют программы для расчета параметров готовых фильтров и синтеза фильтров с требуемыми характеристиками. 1 балл – студент может привести пример аналогового или цифрового фильтра. Если в ответе вместо «или» можно поставить «и», то он заслуживает 2 балла. 2 баллов – студент может рассказать о функциональных возможностях программных продуктов LabVIEW и MATLAB. 3 балла – студент знает, какие исходные данные нужны для проектирования фильтра и понимает к каким негативным последствием может привести использование фильтров слишком высокого порядка. 4 балла – студент знает, как рассчитать коэффициенты КИХ или БИХ фильтра с помощью LabVIEW и MATLAB. Понимает с чем связан переходный процесс и задержка в реагировании цифрового фильтра на сигнал, имеющий временные границы.

41 Экзаменационный билет 14 МОСКОВСКИЙ ИНЖЕНЕРНО-ФИЗИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ) Кафедра 26 Курс МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ Для группы А8-08 Вопрос 1. Дискретное преобразование Фурье. Оценка спектра непрерывного сигнала по его дискретным отсчетам. Вопрос 2 Актуальность цифровых методов обработки для задач телемедицины. GRID-технология на службе здоровья. Заведующий кафедрой 26 _________________ / В.Н. Михаилов /

42 Вопрос 1. Баллы. Задание оценено в 6 баллов 0 баллов – студент не знает о дискретном преобразовании Фурье. 1 балл – студент знает, что такое аналоговый, дискретный и цифровой сигнал. 2 балла – студент знает формулы прямого и обратного ДПФ. 3 балла – студент знаком с основными свойствами дискретного преобразования Фурье, может доказать одно из них, (например линейность или частотный сдвиг при модуляции). 4 балла – студент может найти дискретное преобразование Фурье для единичного импульса и синусоидального сигнала и осуществить обратное преобразование. 5 баллов – студент без ошибок описывает основные свойства ДПФ. Знает что такое спектральные отсчеты и почему на графике спектра сигнала обычно приводят только половину из них. 6 баллов – студент знает формулы преобразования Фурье для дискретных сигналов. Понимает физический смысл спектральных отсчетов и знает, как они связны со спектральной плотностью исходного аналогового сигнала.

43 Вопрос 2. Баллы. Задание оценено в 4 балла 0 баллов – студент не знает примеров использования ЦОС. 1 балл – студент знаком с понятием телемедицина или может привести примеры использования ЦОС при медицинских обследованиях. Если в ответе вместо «или» можно поставить «и», то он заслуживает 2 балла. 2 баллов – студент может рассказать о функциональных возможностях современных систем дистанционной диагностики и консультативной помощи 3 балла – студент знает о таких европейских проектах как mamaGRID и догадывается, почему без распределенных вычислительных сетей невозможна оперативная обработка томографических данных. 4 балла – студент знает о том, где родился современный Интернет, в чем суть распределенных вычислительных сетей и почему GRID сети называют новым Интернетом.

44 Экзаменационный билет 15 МОСКОВСКИЙ ИНЖЕНЕРНО-ФИЗИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ) Кафедра 26 Курс МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ Для группы А8-08 Вопрос 1. Теорема Котельникова. Условия применимости. Частоты Найквиста и дискретизации. Вопрос 2 Импульсная характеристика дискретной линейной системы. Заведующий кафедрой 26 _________________ / В.Н. Михаилов /

45 Вопрос 1. Баллы. Задание оценено в 6 баллов 0 баллов – студент не знает теоремы Котельникова- Шеннона. 1 балла – студент знает о том, что неправильный выбор частоты дискретизации приводить к неустранимым ошибкам. 2 балла – студент может правильно сформулировать теорему Котельникова о возможности восстановлении узкополосного дискретизированного по времени сигнала по его отсчетам. 3 балла – студент знает теорему Котельникова и понимает что происходит с сигналом при неправильной дискретизации. 4 балла - студент знает теорему Котельников и может написать интерполяционную формулу, восстанавливающую исходный сигнал по дискретным отсчетам. Частота дискритизации. 5 баллов – студент знает и умет применять теорему Котельникова и интерполяционную формулу. Понимает назначение ФНЧ стоящих перед АЦП и после ЦАП. Частота Найквиста. 6 баллов – студент знает и умет применять теорему Котельникова-Шеннона и интерполяционную формулу в ситуации оцифровки узкополосного высокочастотного сигнала.

46 Вопрос 1. Баллы. Задание оценено в 5 баллов 0 баллов – студент не знает, что такое импульсная характеристика. 1 балл – студент может привести примеры дискретных линейных систем и их импульсных характеристик. 2 балла – студент без ошибок изображает простейшие дискретные сигналы и может проанализировать прохождение сигнала через линейную систему с известной импульсной характеристикой. 3 балла - студент знает разницу между непрерывным, дискретным и цифровым сигналом, умеет оперировать с дельта функцией Дирака – δ(t). Знает критерий устойчивости линейных систем, основанный на виде импульсной характеристики. 4 балла – студент свободно работает с дискретными сигналами, заданными в виде временных диаграмм и рядов. Может, зная импульсную характеристику системы, нарисовать ее отклик на произвольный входной сигнал и написать разностное уравнение и найти передаточную характеристику.

47 Экзаменационный билет 16 МОСКОВСКИЙ ИНЖЕНЕРНО-ФИЗИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ) Кафедра 26 Курс МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ Для группы А8-08 Вопрос 1. Основные методы обработки изображений, используемые в сканирующей зондовой микроскопии. Вопрос 2 Примеры проектирования КИХ-фильтров и БИХ-фильтров. Заведующий кафедрой 26 _________________ / В.Н. Михаилов /

48 Вопрос 1. Баллы. Задание оценено в 5 баллов 0 баллов – студент не знает, что представляет из себя изображение, получаемое в сканирующем зондовом микроскопе. 1 балл – студент может назвать способы отображения трехмерных данных, получаемых в СЗМ, в виде двухмерных изображений. 2 балла – студент знает характерные особенности данных, получаемых в СЗМ, усложняющие их визуальное восприятие. 3 балла – студент знает, как можно «вычесть плоскость», «привести строки» и «убрать выбросы» из данных СЗМ и как это повышает визуальное качество «сканов поверхности». 4 балла – студент может объяснить, как с помощью прямого и обратного двумерного преобразования Фурье можно осуществить фильтрацию трехмерных цифровых данных, получаемых в сканирующем зондовом микроскопе. 5 баллов – исчерпывающий ответ о специфике алгоритмов, используемых при работе с СЗМ изображениями, и ясное понимание возможности использования наработок СЗМ для улучшения наглядности изображений получаемых в обычные оптические микроскопы.

49 Вопрос 2. Баллы. Задание оценено в 5 баллов 0 баллов – студент не знает, что бывают разные типы фильтров. 1 балл - студент представляет, как осуществляется аналоговая или цифровая фильтрация. Если в ответе вместо «или» можно поставить «и», то он заслуживает 2 балла. 2 балла – студент может нарисовать схему простейшего фильтра второго порядка (БИХ или КИХ типа) и знает, что такое импульсная характеристика. Если в ответе вместо «или» можно поставить «и», то он заслуживает 3 балла. 3 балла – студент знает, что существуют ФНЧ, ФВЧ, ППФ ПЗФ и может нарисовать их типичные АЧХ и ФЧХ. 4 балла – студент знает, какие требования могут предъявляться к АЧХ и ФЧХ фильтра и понимает, почему в цифровой форме их выполнит гораздо легче, чем в аналоговой. 5 баллов – студент знает, что бывают фильтры Бесселя, Гаусса, Баттерворта, Чебышева и Эллиптические и может на примере ФВЧ продемонстрировать разницу в виде их АЧХ и ФЧХ. Понимает что такое порядок фильтра и знает на что он влияет.

50 Экзаменационный билет 17 МОСКОВСКИЙ ИНЖЕНЕРНО-ФИЗИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ) Кафедра 26 Курс МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ Для группы А8-08 Вопрос 1. Прямое и обратное дискретное преобразование Фурье. Вопрос 2 Роль и место цифровой обработки сигналов в системе наук и ее использование в медицине. Заведующий кафедрой 26 _________________ / В.Н. Михаилов /

51 Вопрос 1. Баллы. Задание оценено в 6 баллов 0 баллов – студент не знает о дискретном преобразовании Фурье. 1 балл – студент знает, что такое периодический сигнал, и может разложить периодическую функцию в ряд Фурье. 2 балла – студент знает формулы прямого и обратного ДПФ. 3 балла – студент знаком с основными свойствами дискретного преобразования Фурье, может доказать одно из них, (например линейность или частотный сдвиг при модуляции). 4 балла – студент может найти дискретное преобразование Фурье для единичного импульса и синусоидального сигнала и осуществить обратное преобразование. 5 баллов – студент без ошибок описывает основные свойства ДПФ. Знает что такое спектральные отсчеты и почему на графике спектра сигнала обычно приводят только половину из них. 6 баллов – студент знает формулы преобразования Фурье для дискретных сигналов. Понимает физический смысл спектральных отсчетов и понимает, как они связны со спектральной плотностью исходного аналогового сигнала, понимает роль временных окон при спектральном анализе.

52 Вопрос 1. Баллы. Задание оценено в 4 балла 0 баллов – студент не знает про дискретные и цифровые сигналы. 1 балл – студент может привести примеры дискретных сигналов и слышал о научной дисциплине – дискретная математика. 2 балла – студент знает о существовании теоремы Котельникова, обосновывающей корректность перехода от аналогового сигнала к дискретизированной по времени форме его представления. 3 балла - студент понимает, почему переход к цифровым сигналам так привлекателен для современной микроэлектроники, и знает основные задачи решаемые системами ЦОС в бытовых приборах. 4 балла – студент может очертить круг задач решаемых методами ЦОС, знает о значении наук, объединяемых понятием информатика, и может указать разделы медицины, где наиболее широко внедрены системы ЦОС.

53 Экзаменационный билет 18 МОСКОВСКИЙ ИНЖЕНЕРНО-ФИЗИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ) Кафедра 26 Курс МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ Для группы А8-08 Вопрос 1. Идея быстрого преобразование Фурье. Выигрыш в сравнении с обычным ДПФ. Вопрос 2 Основные требования к средствам ЦОС при обработке аудио и видеоинформации. Заведующий кафедрой 26 _________________ / В.Н. Михаилов /

54 Вопрос 1. Баллы. Задание оценено в 5 баллов 0 баллов – студент не слышал о дискретном преобразовании Фурье. 1 балл – студент знает о том, что существуют алгоритмы позволяющие существенно уменьшить время необходимое процессору для выполнение дискретного преобразования Фурье. 3 балла – студент знает о свойствах симметрии преобразования Фурье и понимает, почему число точек в массивах данных для спектрального анализа берется равным целой степени числа 2. 3 балла – студент может написать формулы прямого и обратного дискретного преобразования Фурье и в состоянии оценить трудоемкость этого преобразования. 4 балла – студент может сформулировать основную идею быстрого преобразования Фурье в виде алгоритма с прореживанием по времени (или частоте) и знает на сколько БПФ быстрее ДПФ. 5 балла – студент знает, сколько микросекунд надо современной системе ЦОС на основе FPGA или DSP для выполнения БПФ массива из 32 тысяч отсчетов и может обосновать целесообразность реализации цифровых фильтров на основе БПФ, а не КИХ и БИХ алгоритмов.

55 Вопрос 2. Баллы. Задание оценено в 5 баллов 0 баллов – студент не знает о том, что в современной бытовой аппаратуре применяются цифровые сигнальные процессоры. 1 балл – студент может привести примеры задач решаемых методами ЦОС в аудио и видеотехнике. 2 балла – знает какая разрядность АЦП и тактовая частота оцифровки, используются при записи музыки с CD качеством. 3 балла – знает что такое система обработки информации, работающая в режиме реального времени, и понимает почему записать фильм в MPEG формате сложнее, чем воспроизвести. 4 балла – студент знает какие потоки данных возникают при просмотре кинофильмом с цифровых носителей и какое сжатие изображения используются при записи DVD и Blu- ray дисков. 5 баллов – студент может сформулировать и обосновать требования к разрядности и быстродействию используемых при аудио и видеообработке сигнальных процессоров. Знает какова разрядность и быстродействие используемых в аудио и видеоаппаратуре АЦП и ЦАП.

56 Экзаменационный билет 19 МОСКОВСКИЙ ИНЖЕНЕРНО-ФИЗИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ) Кафедра 26 Курс МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ Для группы А8-08 Вопрос 1. Частотные характеристики цифровых фильтров. Свойства частотных характеристик, примеры частотных характеристик. Вопрос 2 Необратимость процесса обработки изображений. Теряемая и выявляемая при фильтрации информация. Заведующий кафедрой 26 _________________ / В.Н. Михаилов /

57 Вопрос 1. Баллы. Задание оценено в 6 баллов 0 баллов – студент не знает, что такое цифровой фильтр. 1 балл – студент может изобразит АЧХ и ФЧХ цифровых фильтров. 2 балла – студент знает, что такое цифровой фильтр и может по разностному уравнению или передаточной функции определит тип фильтра. Если в ответе вместо «или» можно поставить «и», то он заслуживает 3 балла. 3 балла – студент знает, что существуют цифровые ФНЧ, ФВЧ, ППФ ПЗФ и может нарисовать их типичные АЧХ и ФЧХ. 4 балла – студент знает, почему в цифровой форме нельзя реализовать фильтр верхних частот с классической АЧХ простирающейся в область очень высоких частот. 5 балла – студент знает, что бывают фильтры Бесселя, Гаусса, Баттерворта, Чебышева и Эллиптические и может на примере ППФ продемонстрировать разницу в виде их АЧХ и ФЧХ. 6 баллов – студент знает, что предельно достижимые характеристики цифровых фильтров зависят не только от быстродействия и разрядности применяемых цифровых процессоров, но и от точности используемых АЦП и ЦАП.

58 Вопрос 2. Баллы. Задание оценено в 4 балла 0 баллов – студент не знает, что с изображением можно работать как с двумерным массивом данных. 1 балл – студент может привести примеры обработки изображения, встречающиеся в телевизионной технике. 2 баллов – студент знает о пиксельном разбиении изображений, знаком с трехцветной теорией зрения и RGB представлением всех цветов радуги. 3 балла – студент знает к каким последствиям приводит медианная фильтрация и осреднение изображения по маске и понимает необратимый характер такого рода обработки. 4 балла – студент понимает, почему разумное сжатие изображения не приводить к заметному ухудшению визуально восприятия картинки. Может перечислить методы используемые в электронной и сканирующей зондовой микроскопии для повышения наглядности получаемых изображений поверхности.

59 Экзаменационный билет 20 МОСКОВСКИЙ ИНЖЕНЕРНО-ФИЗИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ) Кафедра 26 Курс МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ Для группы А8-08 Вопрос 1. Двумерные цифровые сигналы. Двумерное ДПФ, способы его вычисления и примеры использования Вопрос 2 Характерные примеры сигналов и спектров, с которыми сталкиваются медики. Заведующий кафедрой 26 _________________ / В.Н. Михаилов /

60 Вопрос 1. Баллы. Задание оценено в 6 баллов 0 баллов – студент не слышал о двумерном преобразовании Фурье. 1 балл – студент может привести примеры двумерных цифровых сигналов и назвать те области, где они наиболее распространены. 2 балла – студент может написать формулу двумерного преобразования Фурье в непрерывной или дискретной форме. 3 балла - студент знает, что происходит с периодическими помехами и сигналами при двумерном преобразовании Фурье. 4 балла – студент может объяснить, как с помощью прямого и обратного двумерного преобразования Фурье можно осуществить фильтрацию двумерного цифрового сигнала. 5 баллов – студент знает, как двумерное преобразование Фурье может использоваться для обработки и сжатия изображений и других двумерных сигналов. Методы сжатия видеофильмов. 6 баллов – студент знает, как возникают многомерные сигналы, и понимает, почему Фурье преобразование так широко используется при рентгенографии, томографии и работе с изображениями. Виды двумерной фильтрации.

61 Вопрос 2. Баллы. Задание оценено в 4 балла 0 баллов – студент не знает, что такое сигнал и спектр. 1 балл – студент может назвать характерные частоты дыхания и сердцебиения. 2 балла – студент знает почему большинство физиологических процессов сопровождается электрической активностью. 3 балла – студент знает о периодическом характере физиологических процессов и может назвать характерные частоты, обнаруживаемые на электрокардиограмме или электроэнцефалограмме. Если в ответе вместо «или» можно поставить «и», то он заслуживает 4 балла. 4 балла – студент знает с сигналами какого уровня приходится работать медикам и каковы максимальные частоты регистрируемых сигналов. Имеет представление о видах сигналов используемых в диагностической и физиотерапевтической аппаратуре.

62 Экзаменационный билет 21 МОСКОВСКИЙ ИНЖЕНЕРНО-ФИЗИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ) Кафедра 26 Курс МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ Для группы А8-08 Вопрос 1. Методы описания и анализа дискретных линейных систем. Вопрос 2 Основные характеристики, области применения и архитектура интегральных схем ЦОС. Заведующий кафедрой 26 _________________ / В.Н. Михаилов /

63 Вопрос 1. Баллы. Задание оценено в 5 баллов 0 баллов – студент не знает что такое дискретные сигналы и линейные системы. 1 балл – студент может привести примеры дискретных сигналов и линейных систем. 2 балла – студент без ошибок изображает простейшие дискретные сигналы и может проанализировать прохождение сигнала через линейную систему. 3 балла - студент знает разницу между непрерывным, дискретным и цифровым сигналом, умеет оперировать с дельта функцией Дирака – δ(t). Знает критерии устойчивости линейных систем. 4 балла – студент свободно работает с дискретными сигналами, заданными в виде временных диаграмм и рядов. Может, зная импульсную характеристику системы, нарисовать ее отклик на произвольный входной сигнал и написать разностное уравнение. 5 баллов – исчерпывающий ответ на вопрос с примерами линейных дискретных систем. Знаком с понятием передаточной функции, Z-преобразованием и критериями устойчивости.

64 Вопрос 2. Баллы. Задание оценено в 5 балла 0 баллов – студент не знает, что существуют специализированные цифровые сигнальные процессоры. 1 балл – студент знает о существовании программируемых логических матриц (FPGA) или цифровых сигнальных процессорах (DSP). Если в ответе вместо «или» можно поставить «и», то он заслуживает 2 балла. 2 баллов – студент может назвать типичное быстродействие и стандартную разрядность серийных DSP. 3 балла – студент может перечислить бытовые, научные, технологические и медицинские применения DSP и FPGA. 4 балла – студент знает типичные характеристики и круг задач эффективно решаемых цифровыми сигнальными процессорами. 5 баллов - студент может указать на основные особенности архитектуры фон Неймана, гарвардской архитектуры, модифицированной и расширенной гарвардской архитектуры.

65 Экзаменационный билет 22 МОСКОВСКИЙ ИНЖЕНЕРНО-ФИЗИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ) Кафедра 26 Курс МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ Для группы А8-08 Вопрос 1. Методы анализа и синтеза цифровых фильтров. Архитектура цифровых фильтров. Вопрос 2 Среда программирования LabView. Заведующий кафедрой 26 _________________ / В.Н. Михаилов /

66 Вопрос 1. Баллы. Задание оценено в 6 баллов 0 баллов – студент не знает, что такое цифровой фильтр. 1 балл – студент знает что такое импульсная характеристика или может нарисовать блок-схему фильтра. Если в ответе вместо «или» можно поставить «и», то он заслуживает 2 балла. 2 балла - студент знает, что могут существуют различные по архитектуре цифровые фильтры, осуществляющие одинаковые фильтрующие функции. 3 балла - студент знает, как исходя из структурной схемы фильтра найти его передаточную характеристику. 4 балла – студент знает, что такое нули и полюса передаточной функции и исходя из их положения на комплексной плоскости может сделать заключение об устойчивости фильтра. 5 балла – студент знает какие требования могут предъявляться к виду АЧХ и ФЧХ фильтра и называет основные типы фильтров. 6 балла – студент может по блок-схеме, разностному уравнению, импульсной характеристике или передаточной функции сделать заключение о виде АЧХ фильтра и его устойчивости.

67 Вопрос 2. Баллы. Задание оценено в 4 балла 0 баллов – студент не знает ни одной компьютерной программы позволяющей работать с сигналами. 1 балл – студент знает, что существует целый ряд программ позволяющих обрабатывать сигналы и изображения и может рассказать о возможностях одной из них. 2 балла - студент слышал о компании National Instruments и программном продукте LabView. Может рассказать что такое система графического программирования. 3 балла – студент может перечислить основные возможности среды программирования LabView и знаком с понятием виртуального измерительного прибора. 4 балла – студент знает возможности среды программирования LabView, знаком с понятием виртуального измерительного прибора и понимает, чем компьютерная модель платы ввода- вывода информации отличается от реальной платы ввода-вывода электрических сигналов.

68 Экзаменационный билет 23 МОСКОВСКИЙ ИНЖЕНЕРНО-ФИЗИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ) Кафедра 26 Курс МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ Для группы А8-08 Вопрос 1. Основные задачи по обработке сигналов и способы их решения. Область применения систем цифровой обработки. Вопрос 2 Аппаратные средства компании National Instruments. Заведующий кафедрой 26 _________________ / В.Н. Михаилов /

69 Вопрос 1. Баллы. Задание оценено в 6 баллов 0 баллов – студент не знает зачем сигналы надо обрабатывать. 1 балл – студент знает что такое фильтр или помеха. Если в ответе вместо «или» можно поставить «и», то он заслуживает 2 балла. 2 балла - студент знает, что существуют аналоговые и цифровые способы обработки сигналов и может привести примеры. 3 балла – студент знает как перейти от аналогового сигнала к цифровому и может привести примеры цифровой обработки. 4 балла – студент может назвать основные достоинства и недостатки аналоговых и цифровых методов обработки информации и понимает почему ЦОС так популярны сегодня. 2 балла – добавляется за верное указание примеров бытовых, научных, производственных и медицинских областей применения систем ЦОС. 2 балла – добавляется за правильную формулировку теоремы Котельникова, как условия корректности перехода к ЦОС. Если студент попытается набрать 8 баллов, то все равно получит только 6. Знание т. Котельникова, компенсирует незнание областей применения.

70 Вопрос 2. Баллы. Задание оценено в 4 балла 0 баллов – студент не знает в каком виде аналоговый сигнал хранится в памяти компьютера. 1 балл – студент знает что существуют платы позволяющие превращать аналоговый сигнал в цифровой и переводящие цифровую запись в аналоговое звучание. 2 балла - студент слышал о компании National Instruments и программном продукте LabView и понимает, что системы ЦОС обычно состоит из аппаратной и программной части. 3 балла – студент знает какова характерная разрядность и быстродействие АЦП и ЦАП, используемых компанией National Instruments. 4 балла – студент может назвать параметры типичной платы ввода-вывода аналоговой и цифровой информации в компьютер. Понимает зачем на таких платах кроме аналоговых имеются и цифровые порты ввода-вывода информации.

71 Выставление оценки В сумме максимальная оценка за билет 10 баллов: Менее 4 баллов – не удовлетворительно. 4 балла – удовлетворительно 6 баллов – хорошо 8 баллов и более - отлично