Periodicita a quasiperiodicita
Periodicita[upravit | editovat zdroj]
Významnou vlastností z hlediska časového průběhu biosignálů i signálů obecně je periodicita. Obecný signál je matematickou funkcí času, na jejímž podkladě se periodicita určuje. Matematicky se podmínka periodicity vyjadřuje jako
Nelze pochopit (syntaktická chyba): {\displaystyle f(t)=f(t+mT_{0}),\, T_{0} > 0,\, t \in(- \infty, + \infty), \,∀m \in \mathbb{Z} }
kde
je funkce času,
se označuje jako perioda
a je množina všech celých čísel.
Jinak řečeno, periodický signál je takový, jehož hodnoty se opakují v určitých konstantních intervalech. Signály, které tuto podmínku splňují se nazývají periodické. Z definice vyplývá, že žádný reálně existující signál není periodický, neboť by trval nekonečně dlouho. Nicméně model periodického signálu lze dobře uplatnit i na reálné signály, jejichž délka trvání je mnohonásobně delší než jejich perioda.
Kombinace signálů[upravit | editovat zdroj]
- Při kombinací dvou periodických signálů o téže periodě je perioda výsledného signálu rovna výchozím signálům.
- Periodickým signálem je také signál vzniklý kombinací signálů různých period, přičemž musí být splněna podmínka
neboli podíl jejich period musí být racionálním číslem.
Speciální případy periodických signálů[upravit | editovat zdroj]
Harmonický signál[upravit | editovat zdroj]
Harmonický signál je signál, který lze popsat goniometrickou funkcí sinus nebo kosinus, platí .
kde
je amplituda; jednotky jsou určeny podle jednotky fyzikální veličiny signálu
je úhlová frekvence,
je čas a
je počáteční fáze.
Konstantní signál[upravit | editovat zdroj]
Přestože se u konstantního signálu nezavádí pojem periody, patří mezi periodické signály neboť splňuje podmínku periodicity.
Kvaziperiodické signály[upravit | editovat zdroj]
Tyto signály se v literatuře chápou asi třemi způsoby:
- Jsou popsány funkcemi, které se nazývají kvaziperiodické. Jejich přesná matematická definice vyžaduje znalosti vyšší matematiky. Zjednodušeně je lze popsat tak, že vznikají složením alespoň dvou signálů a podíl jejich periody není racionální číslo.
- Jsou popsány periodickými funkcemi, jejichž perioda se zvolna mění.
- Jedná se o empirické signály, které nelze jednoduše analyticky popsat, které však vykazují jisté známky periodicity – jejich "periody" mohou varírovat jak do délky, tak do amplitudy a tvaru. Typickým příkladem takového signálu jsou jevy, spojené s opakovanou činností srdce.
Neperiodické signály[upravit | editovat zdroj]
Mají náhodný průběh a nelze je vyjádřit pomocí základních matematických funkcí či jejich kombinací, ale je nutno použít aparátu Fourierova transformace.
Příklady[upravit | editovat zdroj]
Periodické signály se v biomedicínských oborech vyskytují především jako umělé (artificielní) – generované přístroji. Velmi používaným typem pak jsou harmonické signály nebo jiné geometrické průběhy, neboť mají pouze několik parametrů a jsou tedy dobře definovatelné. Použití v rámci jednotlivých metod je jako referenční nebo stimulační, kdy dochází k vybuzení reakce vyšetřovaného v podobě evokovaných biosignálů. Mezi konkrétní metody patří kalibrace EEG, audiometrie a další.
Původcem kvaziperiodických signálů a neperiodických signálů jsou především živé subjekty v podobě elektrické aktivity orgánů (srdce, mozek), či projevů některých fyziologických procesů (dýchání, krevní oběh).
Odkazy[upravit | editovat zdroj]
Související články[upravit | editovat zdroj]
Použitá literatura[upravit | editovat zdroj]
- HEŘMAN, Petr. Biosignály z pohledu biofyziky. 1. vydání. Praha : Dúlos, 2006. 63 s. ISBN 80-902899-7-5.
- VEJRAŽKA, František. Signály a soustavy : Určeno pro stud. fak. elektrotechn. 3. vydání. Praha : ČVUT, 1991. 243 s. ISBN 80-01-00450-3.
- ŠEBESTA, Vladimír a Zdeněk SMÉKAL. Signály a soustavy : přednášky. 1. vydání. Brno : Vysoké učení technické, Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií, Ústav radioelektroniky, 2003. 145 s. ISBN 80-214-2434-6.