Контрольно-измерительные материалы

1. Контрольно-измерительныематериалыКонтрольно-измерительныематериалы 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 /