探究數字信號處理中信噪比影響因素

陳宗望

摘? 要：本文針對數字信號處理中，信噪比所出現的問題和影響信噪比的不良因素進行探索，分析了其針對數字信號處理的重要作用，以及設備中信噪比與有效信號之間的相互關系，同時針對信號處理時量化位數對信號處理結果的信噪比、諧波比等影響，以此為測試人員探究數字信號提供了參考。

關鍵詞：數字信號;信噪比;有效位數;輔助參數

信噪比指的是聲音之間的數值相比值，在實際的數字信號處理過程中，電氣設備經常會運用到信噪技術，并且在此基礎上進行數字信號的標準處理，其中信噪比與數字信號技術存在著巨大的聯系，如果測試中將信噪比作為基礎參考數據可以有效的將數字信號系統進行分類和處理，保障數字信號的正常運轉。

一、影響信噪比的因素

當下，數字信號技術被廣泛的是用在各行各業中，而平板探測器中，數字信號作為成像技術在額定輻射量的條件下作為設備信號相應的重要組成部分。當設備產生輻射量相同時，探測器所監測出信號中的數值偏差就是噪音。此時工作人員可以根據噪音不同的來源進行分類，可分為：電子響應噪聲和量子響應噪聲等形式。對于總設備的總體結構方面來說，影響數字信號的主要因素包含：輻射射線的參與設置與信號檢測、對于元數探測設備像元的填充、探測設備之間的材料轉化、探測設備源頭間距等。針對探測設備所發出的射線來說，測試人員需要關注總體電量的輸出量和輸入量，其中包含光線可見的X型射線，吸收型X射線以及射入型X射線。由于在總體電量的輸出過程中，如果僅僅重視X射線的輸入和輸出的話，加上信號探測設備可以完全吸收光子的射入，因此可以得出相關結論：探測設備的信號噪聲比與穩定環境下X射線的輻射數量有關。設計人員通過泊分布模型進行探測設備射入光子元素所產生的隨機數據進行研究和分析，并且保持額定時間內，探測設備的射線光子下落數量的變化數據，得出數據后根據探測設備中射線的數字形態測算出射線浮動曲線與信噪比攝入量數據存在平光的關系^[1]。

二、信噪比與數字信號的關系

（一）信噪比和有效位數

第一，使用設備將模擬信號轉化為數字信號是數字信號處理設備必不可少的重要環節，由于轉化設備普遍放置于整體系統結構的前面位置，并且根據設備在整體系統越接近前端，其自身系統的性能和信噪比就越大，所以設備的綜合性能對于系統中數字信號的處理能力起到重要的作用。衡量設備中，通常由采取樣品率、位數的量化結構、信噪比、線性程度、設備有效位數以及交調參數等組成，其中，信噪比和設備有效位數對于設備的功能影響較大。根據設備特性來說，理想型的位數量化設備中信噪比主要是由于噪聲的量化數據得來的，并且量化噪聲是隨著服從數據均勻分布的變量，其中量化電平在設備信號輸入后，達到滿足設備滿量程的情況下，信噪比和其量化位數存在著一定關系公式，根據公式推算可以得出結論：設備的信噪比和其有效位數呈一定正比例^[2]。

第二，有效位數也是設備運行中重要的輔助參數，其中量化位數為N的設備，其中有效位數需要小于N，并且以此作為根據推算出有效位數的系數變化。在測試人員進行設備測試時不僅需要針對設備的信噪比進行考慮，還需要將設備內部的諧波數據也進行綜合考量，這樣才能有效的推算和表現出設備獲取信號的性能，其中設備的有效位數通過FFT算法和正弦擬合法等進行進一步測算。由于FFT計算法的工作原理主要需要保障設備在滿量程的情況下進行綜合信號的獲取和分析，因此在對時域數據進行收集和計算時需要進行合理的數據利用，以此可以獲得信號中傅里葉頻譜技術中所得到的相關數據作為測試支持。通過傅里葉頻譜技術可以精準的計算出信號、噪聲以及諧波分量數據，從而得出三者之間的關系公式，并且計算出有效位數比。采用正弦擬合法進行信號采集后，可以使用相關的正弦函數公式針對最小二乘法進行順序的排列和整合，并且得到整合后的函數系數，隨后測試人員需要針對整合后的函數系數進行無量化的誤差數據采取樣品，得出樣品信號之間的關系數據。通過以上兩種方法進行數據推算可以得出，設備信噪比和位數量化系數之間存在著線性的關系連結，隨著量化位數的增大，信噪比也隨之增加。同時設備的有效位數不能與量化位數相等，通常量化位數需要小于有效位數，由于兩者比例為正比，因此當量化位數的數值增加，有效位數也隨之增加，所以，如果設備對于信噪比系數要求較高時，那么需要選擇量化位數較高的設備，并且對于輸入信號的寬幅度也同樣需要注意，在系數的選擇上盡可能接近設備的滿量程度，才能保障有效位數的高效運轉。

（二）信噪比歸一化

在工業的作業系統中最重要的結構系統為射線系統。工業射線系統主要由保護結構組件、乳化劑感光結構、結合層結構等，其中乳化劑感光結構可以直接影響工業設備中，膠片的感光速度和使用程度，所以，其特性在膠片結構中，乳化銀微粒物質具有重要的作用。在實際測試中如果想要提高設備的信噪比和膠片感光程度，設備必須自身具備大微粒的乳化銀物質，在計算機結構中，射線系統通常被歸納為歸一化結構形式中，其屬于具有標準形式和規格的信噪比數據，為此可以根據系列公式進行推算。通過一系列的數據分析和比較來看，相比膠片系統技術來說，數字射線系統自身擁有不同程度的成像分辨率，由于射線的散射能力以及數據空間性能的差異，在工業運作時乳化銀的普遍尺寸為零點四九八，由此可以得出，膠片技術的空間分辨能力比較強，尤其是在空間能力達到標準數值時，數字型射線技術的成像能力遠遠低于膠片技術型成像。在測試人員進行測試時經常會出現由于零件或者設備結構的缺陷和不足產生的運行問題，比如：零件結構的分散、體積缺失以及零件表面結構缺失等，這些問題嚴重的影響了計算出的數值準確性^[3]。

結束語：

由此可見，信噪比在數字信號技術中具有明顯的正面作用，所以，測試人員在進行設備測試時必須重視信噪比的相關參數，并且按照標準、科學的方法進行相關測試，保障數據的準確性。

參考文獻

[1]? 孫書良，解劍，羅顯志，等. 數字信號處理中信噪比影響因素分析[J]. 無線電工程，2019，49（01）：42-45.

[2]? 馮寧一. 分析數字信號處理中信噪比影響因素[J]. 中國有線電視，2019（6）：662-663.

[3]? 劉鎮清，易勇. 基于數字信號處理器的超聲無損檢測[J]. 無損檢測，2001（12）：31-33+40.