Отношение сигнал/шум
Отношение сигнал/шум (Signal to Noise Ratio – SNR) показывает уровень шума в результирующем сигнале относительно полезного сигнала и определяется как напряжение сигнала, поделенное на напряжение шума (помехи). Чем больше это отношение, тем лучше. Как показано в следующей таблице, максимальное отношение сигнал/шум достигается для сигнала, усиленного только внешним усилителем, и минимальное - для сигнала, усиленного только в устройстве сбора данных.
|
Напряжение сигнала |
Коэффициент усиления SCXI |
Помехи в подводящих проводах |
Усиление DAQ устройства |
Оцифрованное напряжение |
Отношение сигнал/шум |
Усиление только в DAQ устройстве |
0.01 В |
нет |
0.001 В |
×100 |
1.1 В |
10 |
Усиление в SCXI и DAQ устройстве |
0.01 В |
×10 |
0.001 В |
×10 |
1.01 В |
100 |
Усиление только в SCXI |
0.01 В |
×100 |
0.001 В |
нет |
1.001 В |
1000 |
Другие типы согласования сигналов
Существует несколько других типов согласования сигналов.
Линеаризация – Многие датчики (измерительные преобразователи) имеют нелинейную зависимость выходного сигнала от изменения измеряемого физического явления. Например, изменение напряжения термопары на 10 мВ обычно не означает изменения температуры на 10 градусов. У большинства датчиков есть таблицы пересчета, которые указывают, каким образом масштабировать их показания для получения точных результатов. Линеаризацию датчика можно осуществить как при помощи аппаратной части УСД, так и программно. LabVIEW может линеаризовать уровни напряжений с датчиков с тем, чтобы вы могли масштабировать напряжения для измерения физического явления. В LabVIEW содержатся масштабные функции для преобразования напряжений с тензодатчиков, термопар, терморезисторов и термисторов.
Возбуждение («запитка») преобразователя – Системы согласования могут генерировать сигналы возбуждения, необходимые для работы некоторых датчиков. Тензодатчикам, терморезисторам и акселерометрам необходимы внешние напряжение и ток, соответственно, для возбуждения их цепей при измерении физических явлений.
Гальваническая развязка («изолирование») – Еще один распространенный тип согласования – гальваническое изолирование потенциалов датчиков от цепей компьютера в целях электробезопасности. Исследуемый сигнал может иметь высокий потенциал или пиковые выбросы напряжения относительно потенциала компьютера, которые могут повредить его схему или нанести вред оператору, поэтому старайтесь не присоединять датчики непосредственно к устройству сбора данных без какой-либо гальванический развязки (изоляции).
Развязка также часто используется для устранения влияния различий потенциалов заземления на процесс измерения УСД. Когда УСД и источник сигнала имеют разные потенциалы земли, может возникнуть паразитная электрическая цепь с замыканием через землю. Такие цепи могут служить причиной ошибок в цифровом представлении измеренного сигнала. Более того, если разность потенциалов земли источника сигнала и УСД велика, можно повредить измерительную систему. Чтобы избежать появления цепи (контура) с замыканием через землю и быть уверенным в правильном измерении сигнала, используйте изолирующие SCXI модули.
Фильтрация – Использовать фильтрацию можно для удаления нежелательных компонент (помех) из принятого сигнала. Большая часть помех создается цепями переменного тока, например, блоком питания компьютера или электроосветительным оборудованием. Помехи от промышленных цепей переменного появляются на частоте 50 Гц. Для удаления такой помехи из сигнала применяйте фильтр низких частот с частотой среза менее 50 Гц. Фильтрацию можно осуществлять как при помощи аппаратных средств, так и программно.
Итоги
Система сбора данных состоит из пяти компонент:
Датчики (измерительные преобразователи) преобразуют физическое явление в измеримый электрический сигнал.
Сигналы могут быть дискретными (цифровыми) и аналоговыми. В зависимости от типа сигнала вы можете измерить состояние, скорость изменения, уровень, форму или частоту сигнала.
Согласование сигналов делает процесс измерения сигналов устройствами сбора данных (УСД) более простым и точным.
Оборудование для сбора данных
Программное обеспечение
Примечания
1-