13.1 : Sygnał i system

Sygnał x(t) to zbiór danych lub funkcja czasu reprezentująca zmienną będącą przedmiotem zainteresowania. Sygnały zazwyczaj przekazują informacje o zjawisku, takim jak temperatura powietrza , wilgotność, głos ludzki, obrazy telewizyjne, szczekanie psa lub śpiew ptaków. Bardziej ogólnie, sygnał może być funkcją więcej niż jednej zmiennej niezależnej. Na przykład obrazy zależą od położenia poziomego i pionowego i mogą być uważane za sygnały dwuwymiarowe. Jednak ten tekst skupi się na sygnałach jednowymiarowych, w których czas jest zmienną niezależną.

System to zbiór urządzeń, które działają na sygnał wejściowy x(t) (lub wzbudzenie), aby wytworzyć sygnał wyjściowy y(t) (lub odpowiedź). System można również uznać za model matematyczny procesu fizycznego, który wiąże sygnał wejściowy z sygnałem wyjściowym. Przykłady systemów obejmują obwody elektryczne, programy komputerowe, rynek akcji, wzorce pogodowe i ludzkie ciało.

System może mieć kilka modeli matematycznych lub reprezentacji. Zmienne w tych modelach są opisywane jako sygnały, które mogą reprezentować prąd, napięcie lub przesunięcie. W układach elektrycznych sygnały są często prądami i napięciami. W układach mechanicznych sygnały są zazwyczaj temperaturami, siłami i prędkościami. W układach hydraulicznych sygnały mogą być przemieszczeniami i ciśnieniami.

Sygnały, które wchodzą do układu, klasyfikujemy jako sygnały wejściowe, podczas gdy sygnały wytwarzane przez układ są sygnałami wyjściowymi. Na przykład w obwodzie elektrycznym napięcia i prądy jako funkcje czasu są uważane za sygnały, podczas gdy sam obwód jest uważany za układ. W układach inżynieryjnych zarówno sygnały wejściowe, jak i wyjściowe mogą przenosić energię lub informacje.

Ta struktura sygnałów i układów jest fundamentalna dla analizy i projektowania układów zdolnych do wykonywania określonych operacji w różnych dziedzinach inżynierii.