KWALIFIKACJA INF1 - STYCZEŃ 2021 (test 2)

PYTANIE NR 23.
W tabeli zapisano wyniki pomiarów amplitudy badanego sygnału. Na ich podstawie można stwierdzić, że jest to sygnał
Ilustracja przedstawia tabelę z wynikami pomiarów amplitudy sygnału w funkcji czasu, co jest typowe dla egzaminu z
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Sygnał okresowy rozpoznaje się po powtarzaniu się tego samego układu wartości w równych odstępach czasu. Wartość średnia różna od zera oznacza obecność składowej stałej (offsetu) – próbki nie są symetryczne względem zera, więc średnia z przebiegu nie zeruje się.

Pełne wyjaśnienie:

W zadaniu należy na podstawie zestawu wartości amplitudy (z tabeli/rysunku) ocenić dwie niezależne cechy sygnału: okresowość oraz wartość średnią.

Okresowość oznacza, że przebieg powtarza się po pewnym czasie T: kolejne próbki ułożone w czasie tworzą wzór, który wraca (w przybliżeniu) do tej samej sekwencji. W praktyce pomiarowej może pojawić się drobny rozrzut wyników, ale jeśli "kształt" sekwencji jest cykliczny, wniosek jest: sygnał jest okresowy.

Wartość średnia różna od zera jest równoznaczna z tym, że sygnał ma składową stałą (DC) albo jest przesunięty względem poziomu 0. W danych objawia się to tym, że dodatnie i ujemne odchylenia nie równoważą się lub że wartości są "podniesione/obniżone" względem zera (brak symetrii względem 0). Dlatego poprawne stwierdzenie to: "okresowy o wartości średniej różnej od zera".

Dlaczego pozostałe odpowiedzi są błędne?

  • "nieokresowy o wartości średniej równej zero" – myli dwie cechy naraz: brak okresowości przeczyłby obserwowanej powtarzalności, a średnia równa zero wymagałaby symetrii lub równoważenia się próbek względem zera.
  • "nieokresowy o wartości średniej różnej od zera" – nawet jeśli średnia byłaby przesunięta, to w obecności powtarzalnego wzoru w czasie nie można mówić o nieokresowości.
  • "okresowy o wartości średniej równej zero" – okresowość może się zgadzać, ale średnia równa zero jest spełniona wtedy, gdy sygnał nie ma offsetu (np. idealna sinusoida wokół zera). Jeśli dane wskazują przesunięcie poziomu odniesienia, średnia nie będzie zerowa.

Wskazówka egzaminacyjna: przy takich pytaniach najpierw szukaj powtarzającego się "bloku" wartości (okres), a dopiero potem oceń, czy próbki są zbalansowane względem zera (średnia/offset).

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Sygnał okresowy to taki, którego przebieg powtarza się po stałym czasie T. W praktyce oznacza to, że kolejne próbki/pomiary amplitudy układają się w powtarzalny wzór. Nawet przy niewielkim szumie pomiarowym cykliczność pozostaje widoczna.
Wartość średnia różna od zera oznacza obecność składowej stałej (offsetu, DC). Sygnał jest "przesunięty" względem poziomu 0, więc dodatnie i ujemne fragmenty nie znoszą się w uśrednieniu. To częsta przyczyna przesterowań w torze pomiarowym.
Porównaj fragmenty danych o tej samej długości: jeśli po pewnej liczbie próbek sekwencja wartości zaczyna się powtarzać (w przybliżeniu), sygnał jest okresowy. Warto szukać powtarzających się maksimów/minimów i podobnych przejść między wartościami.
Okresowość dotyczy powtarzalności kształtu, a offset dotyczy poziomu odniesienia. Można mieć okresową sinusoidę "podniesioną" o stałą wartość (np. z powodu polaryzacji układu, błędu czujnika, złego sprzężenia). Taki sygnał nadal powtarza się, ale ma średnią niezerową.
Idealna sinusoida symetryczna względem zera ma średnią równą zero. Jeśli jednak sinusoida jest przesunięta w górę lub w dół (ma składową stałą), to jej średnia będzie różna od zera. Dlatego zawsze trzeba ocenić, czy przebieg jest centrowany wokół 0.
Najczęściej: niewłaściwe sprzężenie (AC/DC), dryft zera przyrządu, błędna kalibracja, przesunięcie poziomu odniesienia masy, a także zbyt krótki czas obserwacji (uśrednianie nie obejmuje pełnych okresów). To może dać pozorną średnią niezerową.
Gdy diagnozuje tor abonencki lub urządzenie końcowe i podejrzewa przesterowanie wejścia, błędną polaryzację, uszkodzenie kondensatorów separujących albo niewłaściwe zasilanie/masę. Składowa stała może pogarszać transmisję i powodować błędy pomiaru amplitudy.
Sygnał okresowy z szumem nadal ma rozpoznawalny, powtarzalny rytm (okres) i podobny układ ekstremów, choć wartości nie są identyczne. Sygnał nieokresowy nie tworzy powtarzalnego wzoru w czasie. Pomocne jest porównanie kilku kolejnych "okien" danych.
Niekoniecznie. Często wystarczy ocena jakościowa: jeśli wartości w tabeli są wyraźnie przesunięte w stronę dodatnią lub ujemną (brak symetrii względem 0), średnia jest różna od zera. Gdy dane są zbalansowane wokół 0, średnia zwykle dąży do zera.
Przećwicz rozpoznawanie sygnałów na wykresach i w tabelach: sinusoida, prostokąt, piła, a także te same przebiegi z offsetem. Utrwal pojęcia: okres, częstotliwość, składowa stała, symetria względem zera. Rób krótkie zadania z interpretacji próbek.
info

To pytanie poprawnie rozwiązuje 26% zdających egzamin. bardzo trudne

Specjaliści zwracają uwagę: "Sygnał okresowy rozpoznaje się po powtarzaniu się tego samego układu wartości w równych odstępach czasu."

Źródła:

  • Alan V. Oppenheim, Alan S. Willsky, S. Hamid Nawab, "Signals and Systems", 2nd edition, rozdziały: sygnały okresowe oraz składowa stała (DC)
  • Simon Haykin, Barry Van Veen, "Signals and Systems", zagadnienia: sygnały okresowe, wartość średnia sygnału, interpretacja próbek

Materiały:

  • Podręczniki z podstaw teorii sygnałów i systemów (definicje okresowości i składowej stałej)
  • Instrukcje oscyloskopów i mierników dotyczące pomiaru wartości średniej oraz sprzężenia AC/DC
  • Ćwiczenia laboratoryjne z analizy sygnałów: wyznaczanie okresu i średniej z próbek

Aktualizacja pytania: 03.04.2026



Aktualizacja pytania: 03.04.2026
📡 Brak połączenia internetowego