3.2. Измерительные сигналы

В рамках единой измерительной системы информация о значении физических величин передается от одного средства измерения к другому с помощью сигна­лов.

Наиболее часто в качестве сигналов используются:

□ сигналы постоянного уровня (постоянные электрические токи и напряжения, давление сжатого воздуха, световой поток);

□ синусоидальные сигналы (переменный электрический ток или напряжение);

□ последовательность прямоугольных импульсов (электрических или световых).

Сигнал характеризуется рядом параметров. В первом случае единственным па­раметром сигнала является его уровень. Синусоидальный сигнал характеризует­ся своей амплитудой, фазой и частотой, последовательность прямоугольных им­пульсов — амплитудой, фазой, частотой, шириной импульсов или комбинацией импульсов различного уровня в течение определенного промежутка времени.

Для того, чтобы исходный сигнал стал измерительным, необходимо один из его параметров связать функциональной зависимостью с измеряемой физической величиной. Параметр сигнала, выбранный в качестве такового, называется ин­формативным, а все остальные параметры — неинформативными. Процесс пре­образования исходного сигнала в измерительный, то есть преобразование одного из параметров исходного сигнала, генерируемого некоторым источником, в ин­формативный параметр, называется модуляцией. В зависимости от вида модуля­ции измерительные сигналы можно классифицировать следующим образом.

Сигналы постоянного уровня характеризуются лишь одним параметром и поэто­му могут быть модулированы только по уровню. Уровень сигнала является при этом мерой измеряемой величины.

Синусоидальные сигналы могут быть модулированы по амплитуде, фазе или частоте. В зависимости от того, какой из этих параметров сигнала является ме­рой измеряемой величины, говорят об амцлитудно-модулированных, фазо-моду-лированных или частотно-модулированных сигналах.

Последовательность прямоугольных импульсов может быть модулирована по амплитуде (амплитудно-импульсно модулированные сигналы), по частоте (час­тотно-импульсн о модулированные сигналы), по фазе (фазо-импульсно модули­рованные сигналы) или по ширине импульсов (широтно-импульсно модулиро­ванные сигналы). Сигнал, в котором различным значениям измеряемой величины поставлена в соответствие определенная комбинация импульсов различного уровня, называется кодо-импульсным, или цифровым.

В зависимости от характера изменения информативного параметра сигнала по уровню и во времени измерительные сигналы подразделяются на:

• непрерывные по уровню, или аналоговые, если их информативный параметр может принимать любые значения в заданном диапазоне;

• дискретные, или квантованные по уровню, если их информативный параметр может принимать лишь некоторое ограниченное число значений в пределах заданного интервала;

• непрерывные во времени, если они существуют в течение всего времени изме­рения и в любой момент может быть выведен на регистрацию;

□ дискретизированные, или квантованные по времени, если они несут информа­цию о значении измеряемой физической величины лишь в течение некото­рых промежутков времени. К этой группе относятся, например, все виды импульсно-модулированных сигналов.

При анализе измерительных сигналов их принято описывать либо функциями времени, либо с помощью спектральных представлений, основанных на преобра­зованиях Фурье и Лапласа.