книги из ГПНТБ / Информационно-измерительная техника [сборник]

Б.Я.Авдеев. Е.М.Антонюк. Л.Г.Куравин.

Д.Н.Мокиенко.. Е.И.Семенов.А.В.Фремке

j j

^~^Ц

НЕКОТОРЫЕ ВОПРОСЫ СОКРАЩЕНИЯ ОБЪЕМА

ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО СООБЩЕНИЯ

Проблема сокращения объема измерительного сообщения является

одной из наиболее актуальных проблем информационно-измеритель

-

ной техники. За последнее время появилось много работ,

посвящен­

ных отдельным, чаще всего частным вопросам этой проблемы,но

до

настоящего времени нет единого мнения о качественной оценке

си

-

стем с сокращением избыточности сообщения. В данной работе

пред­

грешности

аппроксимации 6 м а к с на всех участках до допустимой

величины

б

. В идеальном случае закон распределения максималь-

тельной погрешности аппроксимации. При этом необходимо отметить

,

что адаптивная

дискретизация не позволяет получить сжатия

по

поло­

се частот линии

связи.

В последние

годы широко развиваются многоканальные системы,

о с ­

нованные на программной и адаптивной коммутации датчиков ИИС.

В

этих системах в

соответствии с заданной программой или с

какими

-

Системы

сжатия

данных

уменьшают среднее количество

двоичных

знаков

на

символ сообщения и поэтому менее помехоустойчивы,

чем

обычные ИИС. Для иллюстрации этого найдем зависимость ньжду мак

-

симальной и среднеквадратической погрешностями аппроксимации для

некоторых

случаев

дискретизации измерительного

сигнала.

I . И д е а л ь н о е

у с т р а н е н и е

и э б ы т о ч

-

н о с т и

и з м е р и т е л ь н о г о

с о о б щ е н и я .

П о ­

грешность

в каждой точке-восстановленного сигнала достигает

макси­

мально

допустимой

t g M a K C

, что соответствует закону распределения

где

- импульсная

функция Дирака.

Среднеквадратическая погрешность равна максимальной:

в ^ е м а к

с ,

2 . А д а п т и в н а я

д и с к р е т и з а ц и я

с

п о ­

м о щ ь ю и н т е р п о л я т о р а

п е р в о г о

п о р я д к а .

Если

реальные процессы на интервалах

между отсчетами

аппроксими

-

- 5 -

процесс имеет распределение

И Г

Средне квадрат и че екая погрешность

составляет

6"2 =0,73 6 M

W

3. А д а п т и в н а я

д и с к р е т и з а ц и я

с п о ­

м о щ ь ю э к с т р а п о л я т о р а

н у л е в о г о

п о ­

р я д к а

. Погрешность в интервалах между отсчетами при уело

-

вии ё м а к

с / б х <зс1 /случай

"точных"

измерений/ имеет распреде

-

ню/ те 3 (е)=|/2 ё м а

к

с

со среднеквадратической погрешностью

5 3 = 0 , 5 7 7 6 м а к

с

•

4 . Р а в н о м е р н а я

д и с к р е т и з а ц и я .

Если

в предыдущих случалх

вид функции распределения погрешности

не

процесс и требуемую

точность

измерения

6М акс •• Зададим процесо

автокорреляц

чтой функцией

р л ( < с ) =

е ~ Л ' ' Г '

соответствующей

дифференцируемому широкополосному процессу,

и пусть eM a w ./66J C =0,Ot

где

-

дисперсия входного сигнала.

Граничную частоту

примем равной

шг р =50 си ,

что вызовет не -

значительную дополнительную погрешность

60

P J

со

о°

u ) P P

w r p

где

5],. (со)

-спектральная

плотность

входного

сигнала.

В нашем случае 0,036% =ssб 0 /б - х

а=0,0б27о.

При линейной интерполяции

с точностью 1% синусоидального

сигнала с частотой

со г р

нужен интервал между отсчетами

i

jf*

гр

7

.где

77.р =2з1/боГ р •

этом составит [2J

Среднеквадратичеекая

погрешность

при

б « < W

1,5-9х(7/2)-0.5

9х[Т)

- 6 -

После преобразований и отнесения

к диапазону

б ffj. получим

ец = 0,0825

бцякс-

измерительных

сообщений без дополнительной погрешности.

К системам,

работающим в ненатуральном масштабе времени, от­

Примером системы для ансамбля коррелированных сигналов мо

-

жет

быть устройство сокращения объема

измерительной инфэрма

-

ции,

описанное в /57, в котором

частота

опроса датчиков выбира­

ется

автоматически по^оамому

активному"датчику.

что необходимо учитывать при проектировании

таких систем,

Л И Т Е Р А Т У Р А

1 . И. Т. Т у р б о в и ч

, Радиотехника,

* 4 ,

1 9 5 6 .

2 . Г. И. К а в а л е р о в , С. М. М а н д е л ь ш т а м ,

ACTA IMEK0,

Варшава,1967. .

3 . В о э д у и н о-к о с м и ч е с к а я

т е л е м е т ­

р и я . Пер.с

англ.,под

редакцией К.Н.Трофимова. Воениа -

дат, 1 9 6 8 .

4 .

1 , 1 , G а г

d е n h i

г е, Proceedings

of

tne 196*

National Telemetring

Conference,

т.I,Los

Angelee,I964.

о

5 .

A . B . Ф р е м к е , E. M. А Н Т О Н

Е

к,

Изв. вузов, прибо­

ростроение,

№6, 1 9 6 9 .

дования принципиальных возможностей создания подобных уст

-

ройств. Вместе с тем реально существующих ППА очень мало

/ I / .

ФНЧ

БМ

Рис.1.

ключа К, блока памяти [Ф(сс)]

,

блока разности и блока

полу­

чения модуля ошибки аппроксимации

БМ с выходным усилителем У.

В реальной схеме в качестве ФНЧ применен активный фильтр

на

- У

-

симации, определяемая ППА, равна

&lt)=k\x(t)-xlt0)\,

14

где

к -некоторый коэффициент

пропорциональности,

x(t)

- теку­

щее

значение сигнала,

х (t0)

-

значение сигнала в момент

опроса схемы.

Функциональная схема устройства и алгоритм его работы можно

записать в виде

x{t}-+[x]-*{x(t)-[oc]}-*{\oc(t)-[x]\}^pib{t)-+D,

ipBB0^

, p ( | a : ( t ) | - [ x ] | = . / r 6 A

) = i .

где D -оператор измерения сигнала,

во

-оператор

записи сигнала

в запоминающий элемент,

ё д

-допустимая

величина

погрешности

аппроксимации.

Проанализируем работу

схемы с целью определения

ее основных

характеристик: погрешности ППА- у 2

и коэффициента эффективнос­

ти ППА - / г Э ф с р . Охарактеризуем

помехоустойчивость ППА.

Естественно, что для получения

этих

характеристик

при теоре­

тическом исследовании схемы,а

также и при экспериментальной про*

верке ее работы, необходимо задаться моделью входного

сигнала.

Вероятно, при исследовании сжимателей наиболее

удачна полиноми­

альная модель

сигнала / 2 / , которая и принята в данной работе.

Для анализа

схемы рассмотрим эквивалентную

схему блока образо-

'

1

V

"0.К

1 Л

Рис.2.

вания разности | х[±)-х(±0)\/що.2/.

В ней

С п

-конденсатор па-

мяти , R2

-сопротивление изоляции конденсатора

C n

,

U{t^на­

пряжение на выходе ФНЧ, Rc

-выходное сопротивление

усилителя

ФНЧ, / ? о к

и /?3 > к -сопротивления

открытого

и закрытого

транзис-