Госэкзамен. Кафедра 29 / Ответы на билеты / Системы упраления реального времени / Общая структура измерительного тракта. Виды сигналов. (3)

Общая структура измерительного тракта (канала). Виды сигналов.

Находится в блоке средств измерений.

Назначение: восприятие информации о состоянии объекта и внешней среды и преобразование этой информации в форму, удобную для передачи и последующей обработки. Следовательно, они должны содержать элементы восприятия и элементы преобразования.

ПП – первичный преобразователь.

ИП – измерительный преобразователь.

У – усилитель.

АФ – аналоговый фильтр.

Д – дискретизатор.

КВ - квантователь

Для начала необходимо на носитель нанести требования с помощью первичного преобразователя, т.е. сформировать сигнал. Например, термометр – носитель требования, сигнал – высота столбика. (Физические носители – напряжение, ток, и т.п.)

Далее необходимо измерить физический сигнал. Измерительный преобразователь сравнивает код с некоторой мерой (например, на входе напряжение, на выходе 0,1 мВольт). На выходе ИП естественный сигнал.

Далее сигнал необходимо усилить. Усилитель усиливает сигнал в заданном диапазоне. На выходе усилителя унифицированная величина, поэтому его называют унифицирующий усилитель или преобразователь (существуют ГОСТ, определяющий некоторые стандарты интервала измерений величины). Иногда он еще выполняет функциональное преобразование. Все усиления происходят с помощью усилителя постоянного тока или операционного усилителя.

Далее необходима фильтрация сигнала, которая выполняется аналоговым фильтром. Его основные функции:

1. очищение сигнала от помех;

В измерительных трактах используется ФНЧ. Они позволяют бороться с высокочастотными помехами, т.к. на высоких частотах K=0, а на низких K=1.

2. исключение эффекта наложения спектров.

Эффект возникает при дискретизации сигнала. Дискретизация по времени приводит к увеличению числа копий.

2w0 = 2П/Т – для того, чтобы избежать наложение спектров.

На практике, фильтр обрезает часть спектра, тем самым гарантируется, что частот > w0 не будет.

Виды сигналов в СУ РВ

Информация – любые сведения, уменьшающие априорную неопределенность.

Носитель информации – поле, например, магнитное, электрич., поле давления и т.п.

Нанесение информации на носитель – модуляция некоторого параметра данного поля.

Сигнал – материальный носитель информации, т.е. это носитель с нанесенным на него информацией.

Его характеристики:

1. структурный параметр – это его временная или пространственная характеристика;

2. информационный – это параметр, отражающий различные значения сигнала.

Любой сигнал – это процесс.

В зависимости от типа информативного параметра различают:

1. непрерывный сигнал.

Smin <= S <= Smax; tн <= t <= tк – континуальные параметры.

2. дискретный – получается из непрерывного путем дискретизации. Мы его можем измерить только в определенный момент времени.

tн <= ti <= tк, i=1,2,…; Smin <= S <= Smax.

t(i+1) – ti = дельта_t – в простейшем случае.

f = 1/дельта_t – частота дискретизации.

3. квантованный;

tн <= t <= tк – непр.; Smin <= S <= Smax –дискр.; S(i+1) – Si = дельта_S.

S может принимать только дискретные значения (это ступенчатая функция). Следовательно, значение информативного параметра м.б. заменено просто числом уровней квантования, а это число можно представить в виде кода, и, следовательно, квантованный сигнал м.б. представлен в виде последовательности кодов.

4. цифровой – получается объединением дискретного и квантованного сигналов.

Smin <= Si <= Smax; tн <= ti <= tк

Это решетчатая функция (значения лежат только в узлах решетки).

Такой сигнал можно представить с помощью кодо-импульсной модуляции.

Любой сигнал – это случайная функция. Следовательно, общая модель сигнала – многомерная функция распределения, либо плотности распределения. Вторая по значимости модель – спектральная плотность мощности, которая связана с автокорреляционной функцией сигнала.