探究数字信号处理中信噪比影响因素

陈宗望

摘  要：本文针对数字信号处理中，信噪比所出现的问题和影响信噪比的不良因素进行探索，分析了其针对数字信号处理的重要作用，以及设备中信噪比与有效信号之间的相互关系，同时针对信号处理时量化位数对信号处理结果的信噪比、谐波比等影响，以此为测试人员探究数字信号提供了参考。

关键词：数字信号;信噪比;有效位数;辅助参数

信噪比指的是声音之间的数值相比值，在实际的数字信号处理过程中，电气设备经常会运用到信噪技术，并且在此基础上进行数字信号的标准处理，其中信噪比与数字信号技术存在着巨大的联系，如果测试中将信噪比作为基础参考数据可以有效的将数字信号系统进行分类和处理，保障数字信号的正常运转。

一、影响信噪比的因素

当下，数字信号技术被广泛的是用在各行各业中，而平板探测器中，数字信号作为成像技术在额定辐射量的条件下作为设备信号相应的重要组成部分。当设备产生辐射量相同时，探测器所监测出信号中的数值偏差就是噪音。此时工作人员可以根据噪音不同的来源进行分类，可分为：电子响应噪声和量子响应噪声等形式。对于总设备的总体结构方面来说，影响数字信号的主要因素包含：辐射射线的参与设置与信号检测、对于元数探测设备像元的填充、探测设备之间的材料转化、探测设备源头间距等。针对探测设备所发出的射线来说，测试人员需要关注总体电量的输出量和输入量，其中包含光线可见的X型射线，吸收型X射线以及射入型X射线。由于在总体电量的输出过程中，如果仅仅重视X射线的输入和输出的话，加上信号探测设备可以完全吸收光子的射入，因此可以得出相关结论：探测设备的信号噪声比与稳定环境下X射线的辐射数量有关。设计人员通过泊分布模型进行探测设备射入光子元素所产生的随机数据进行研究和分析，并且保持额定时间内，探测设备的射线光子下落数量的变化数据，得出数据后根据探测设备中射线的数字形态测算出射线浮动曲线与信噪比摄入量数据存在平光的关系^[1]。

二、信噪比与数字信号的关系

（一）信噪比和有效位数

第一，使用设备将模拟信号转化为数字信号是数字信号处理设备必不可少的重要环节，由于转化设备普遍放置于整体系统结构的前面位置，并且根据设备在整体系统越接近前端，其自身系统的性能和信噪比就越大，所以设备的综合性能对于系统中数字信号的处理能力起到重要的作用。衡量设备中，通常由采取样品率、位数的量化结构、信噪比、线性程度、设备有效位数以及交调参数等组成，其中，信噪比和设备有效位数对于设备的功能影响较大。根据设备特性来说，理想型的位数量化设备中信噪比主要是由于噪声的量化数据得来的，并且量化噪声是随着服从数据均匀分布的变量，其中量化电平在设备信号输入后，达到满足设备满量程的情况下，信噪比和其量化位数存在着一定关系公式，根据公式推算可以得出结论：设备的信噪比和其有效位数呈一定正比例^[2]。

第二，有效位数也是设备运行中重要的辅助参数，其中量化位数为N的设备，其中有效位数需要小于N，并且以此作为根据推算出有效位数的系数变化。在测试人员进行设备测试时不仅需要针对设备的信噪比进行考虑，还需要将设备内部的谐波数据也进行综合考量，这样才能有效的推算和表现出设备获取信号的性能，其中设备的有效位数通过FFT算法和正弦拟合法等进行进一步测算。由于FFT计算法的工作原理主要需要保障设备在满量程的情况下进行综合信号的获取和分析，因此在对时域数据进行收集和计算时需要进行合理的数据利用，以此可以获得信号中傅里叶频谱技术中所得到的相关数据作为测试支持。通过傅里叶频谱技术可以精准的计算出信号、噪声以及谐波分量数据，从而得出三者之间的关系公式，并且计算出有效位数比。采用正弦拟合法进行信号采集后，可以使用相关的正弦函数公式针对最小二乘法进行顺序的排列和整合，并且得到整合后的函数系数，随后测试人员需要针对整合后的函数系数进行无量化的误差数据采取样品，得出样品信号之间的关系数据。通过以上两种方法进行数据推算可以得出，设备信噪比和位数量化系数之间存在着线性的关系连结，随着量化位数的增大，信噪比也随之增加。同时设备的有效位数不能与量化位数相等，通常量化位数需要小于有效位数，由于两者比例为正比，因此当量化位数的数值增加，有效位数也随之增加，所以，如果设备对于信噪比系数要求较高时，那么需要选择量化位数较高的设备，并且对于输入信号的宽幅度也同样需要注意，在系数的选择上尽可能接近设备的满量程度，才能保障有效位数的高效运转。

（二）信噪比归一化

在工业的作业系统中最重要的结构系统为射线系统。工业射线系统主要由保护结构组件、乳化剂感光结构、结合层结构等，其中乳化剂感光结构可以直接影响工业设备中，胶片的感光速度和使用程度，所以，其特性在胶片结构中，乳化银微粒物质具有重要的作用。在实际测试中如果想要提高设备的信噪比和胶片感光程度，设备必须自身具备大微粒的乳化银物质，在计算机结构中，射线系统通常被归纳为归一化结构形式中，其属于具有标准形式和规格的信噪比数据，为此可以根据系列公式进行推算。通过一系列的数据分析和比较来看，相比胶片系统技术来说，数字射线系统自身拥有不同程度的成像分辨率，由于射线的散射能力以及数据空间性能的差异，在工业运作时乳化银的普遍尺寸为零点四九八，由此可以得出，胶片技术的空间分辨能力比较强，尤其是在空間能力达到标准数值时，数字型射线技术的成像能力远远低于胶片技术型成像。在测试人员进行测试时经常会出现由于零件或者设备结构的缺陷和不足产生的运行问题，比如：零件结构的分散、体积缺失以及零件表面结构缺失等，这些问题严重的影响了计算出的数值准确性^[3]。

结束语：

由此可见，信噪比在数字信号技术中具有明显的正面作用，所以，测试人员在进行设备测试时必须重视信噪比的相关参数，并且按照标准、科学的方法进行相关测试，保障数据的准确性。

参考文献

[1]  孙书良，解剑，罗显志，等. 数字信号处理中信噪比影响因素分析[J]. 无线电工程，2019，49（01）：42-45.

[2]  冯宁一. 分析数字信号处理中信噪比影响因素[J]. 中国有线电视，2019（6）：662-663.

[3]  刘镇清，易勇. 基于数字信号处理器的超声无损检测[J]. 无损检测，2001（12）：31-33+40.