什么是脈沖響應
編輯在信號處理中,脈沖響應,或脈沖響應函數(IRF),一個的動態系統是其當與輸入簡要介紹信號輸出,稱為脈沖。更一般地說,脈沖響應是任何動態系統對某些外部變化的反應。在這兩種情況下,脈沖響應都將系統的反應描述為時間的函數(或可能是將系統動態行為參數化的某個其他自變量的函數)。
在所有這些情況下,動態系統及其脈沖響應可能是實際的物理對象,也可能是描述這些對象的數學方程系統。
由于脈沖函數包含所有頻率,脈沖響應定義了線性時不變系統對所有頻率的響應。
數學考慮
編輯在數學上,如何描述脈沖取決于系統是在離散時間還是連續時間建模。脈沖可以被建模為一個狄拉克δ函數對連續時間系統,或作為Kronecker符號為離散時間系統。Diracdelta代表在保持其面積或積分(從而給出無限高的峰值)的情況下在時間上非常短的脈沖的極限情況。雖然這在任何真實系統中都是不可能的,但它是一種有用的理想化方法。在傅立葉分析理論中,這樣的脈沖包含所有可能的激勵頻率的相等部分,這使其成為一種方便的測試探針。
任何被稱為線性時不變(LTI)的大類中的任何系統都完全以其脈沖響應為特征。也就是說,對于任何輸入,都可以根據輸入和脈沖響應來計算輸出。(見LTI系統理論)。一個的脈沖響應的線性變換是的圖像狄拉克δ函數的變換下,類似于根本上解決一的偏微分算。
與脈沖響應相反,使用傳遞函數分析系統通常更容易。傳遞函數是脈沖響應的拉普拉斯變換。系統輸出的拉普拉斯變換可以通過傳遞函數與輸入在復平面(也稱為頻域)中的拉普拉斯變換相乘來確定。該結果的逆拉普拉斯變換將產生時域中的輸出。
要直接在時域中確定輸出,需要將輸入與脈沖響應進行卷積。當輸入的傳遞函數和拉普拉斯變換已知時,這種卷積可能比在頻域中將兩個函數相乘的替代方案更復雜。
脈沖響應被視為格林函數,可以被視為“影響函數”:輸入點如何影響輸出。
實際應用
編輯在實際系統中,不可能產生完美的脈沖作為測試的輸入;因此,有時會使用短暫的脈沖作為脈沖的近似值。如果脈沖與脈沖響應相比足夠短,則結果將接近真實的理論脈沖響應。然而,在許多系統中,用非常短的強脈沖驅動可能會將系統驅動到非線性狀態,因此系統是用偽隨機序列驅動的,脈沖響應是根據輸入和輸出信號計算出來的。
揚聲器
1970年xxx發的脈沖響應揚聲器測試就是證明了這一想法的一個應用。揚聲器存在相位不準確的問題,這是與頻率響應等其他測量屬性不同的缺陷。相位不準確是由(略微)延遲的頻率/倍頻程引起的,這些頻率/倍頻程主要是無源交叉(尤其是高階濾波器)的結果,但也由共振、錐體中的能量存儲、內部體積或外殼面板振動引起。測量脈沖響應是這種“時間拖尾”的直接繪圖,它提供了一種工具,可用于通過使用改進的錐盆和外殼材料以及揚聲器分頻器的變化來減少共振。需要限制輸入幅度以保持系統的線性度導致使用諸如偽隨機xxx長度序列之類的輸入,并導致使用計算機處理來推導脈沖響應。
電子加工
脈沖響應分析是雷達、超聲成像和許多數字信號處理領域的一個主要方面。一個有趣的例子是寬帶互聯網連接。DSL/寬帶服務使用自適應均衡技術來幫助補償由用于提供服務的銅質電話線引入的信號失真和干擾。
控制系統
在控制理論中,脈沖響應是系統對Diracdelta輸入的響應。這在動態系統的分析中證明是有用的;delta函數的拉普拉斯變換為1,所以沖激響應等價于系統傳遞函數的拉普拉斯逆變換。
聲學和音頻應用
在聲學和音頻應用中,脈沖響應能夠捕獲某個位置(例如音樂廳)的聲學特性。提供各種包含來自特定位置的脈沖響應的包,從小房間到大音樂廳。然后可以在卷積混響應用中利用這些脈沖響應,以將特定位置的聲學特性應用于目標音頻。
經濟學
在經濟學中,尤其是在當代宏觀經濟建模中,脈沖響應函數用于描述經濟如何隨著時間的推移對外生脈沖做出反應,經濟學家通常稱之為沖擊,并且通常在向量自回歸的背景下建模。從宏觀經濟的角度來看,通常被視為外生的沖動包括政府支出、稅率和其他財政政策參數的變化;改變了基礎貨幣或其他貨幣政策參數;生產力或其他方面的變化技術參數;以及喜好的變化,比如不耐煩的程度。脈沖響應函數描述了內生宏觀經濟變量(如產出、消費、投資和就業)在沖擊發生時和隨后時間點的反應。最近,文獻中提出了不對稱脈沖響應函數,將正面沖擊的影響與負面沖擊分開。
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