数字信号处理技术--平均值和标准偏差

平均值与标准偏差:计算优化与应用
本文详细介绍了平均值和标准偏差的概念及其在电子学中的应用。平均值代表信号的直流分量,而标准偏差衡量的是交流分量的大小。文章指出,在计算标准偏差时,为避免舍入误差,可以使用更新的计算公式,并强调了标准偏差与平均值比值的重要性,即信噪比(SNR)和变异系数(CV)。此外,还讨论了在新增抽样点时如何有效地更新这些参数。

平均值

平均值为所有抽样值加起来,除以总点数。平均值计算公式如下:
μ = 1 N ∑ i = 0 N − 1 x i \mu =\frac{1}{N}\sum\limits_{i=0}^{N-1}{ { {x}_{i}}} μ=N1i=0N1xi
在电子学中,平均值被称为直流(DC)值。所谓直流,即频率为0的分量。通过傅里叶变换公式也可以得到上述公式。
μ \mu μ实际上就表示了信号中直流分量的大小。

标准偏差

那么,交流分量的大小如何表示?
用原信号减去直流分量。即 ∣ x i − μ ∣ \left| { {x}_{i}}-\mu \right| xiμ,其表示了每个点上交流分量的大小。 ∣ x i − μ ∣ \left| { {x}_{i}}-\mu \right| xiμ被称为偏差。那么总的交流分量大小怎么表示?
一种是平均偏差:
1 N ∑ i = 0 N − 1 ∣ x i − μ ∣ \frac{1}{N}\sum\limits_{i=0}^{N-1}{\left| { {x}_{i}}-\mu \right|} N1i=0N1xiμ
一种是标准偏差( σ \sigma σ):
σ = 1 N − 1 ∑ i = 0 N − 1 ( x i − μ ) 2 \sigma =\sqrt{\frac{1}{N-1}\sum\limits_{i=0}^{N-1}{ { {\left( { {x}_{i}}-\mu \right)}^{2}}}} σ=N11i=0N1(xi

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