1.2 Передача вимірювальної інформації

В практиці використання сучасних ІВС найчастіше виникає ситуація, коли об’єкт, який досліджується знаходиться на значній відстані від одержувача вимірювальної інформації, при цьому постає задача не лише отримання необхідної інформації безпосередньо від об’єкта, а й задача передачі цієї інформації каналом зв’язку з достатньою швидкодією та без значних похибок передачі та втрати інформації. При передачі даних на значні відстані зростає небезпека того, що може виникнути помилка при пересилці даних. Передача вимірювальної інформації може бути виконана із використанням сигналів різних видів, а також із використанням таких процедур як модуляція, дискретизація та кодування.

Завади, які суттєво впливають на вимірювальну інформацію, що передається, може бути викликана різницею напруг між точками заземлення передавальної та приймальної частини, а також дією мережевих наведень у каналі зв’язку. Іншою проблемою є узгодження ліній передачі за характеристичним хвильовим опором.

Сигнали, як матеріальні носії інформації, так само як і повідомлення, які передаються за допомогою цих сигналів, можуть бути дискретними або неперервними. Повідомлення являє собою інформацію, передану в певній формі. При використанні для передачі інформації неперервних сигналів, відбувається зміна того або іншого параметру носія інформації, в той час як зам сигнал залишається безперервною функцією часу. При передачі інформації дискретними сигналами, вимірювальна інформація передається у вигляді імпульсів – окремих відносно короткочасних змін параметрів носія. Сигнали, що передаються каналом зв’язку, незалежно від способу передачі мають забезпечувати однозначність подання повідомлення та бути захищеними від спотворень, що виникають у каналі зв’язку з тих або інших причин.

Класифікувати сигнали можна за їх параметрами та часовим властивостям. При цьому, основними класифікаційними ознаками будуть виступати вид параметра сигналу, а також неперервність або дискретність сигналу за параметром та у часі. Розрізняють наступні основні види сигналів:

а) неперервні за параметром та в часі сигнали, до яких можна віднести сигнали інтенсивності, параметром яких може бути струм або напруга, та модульовані гармонічні коливання, з амплітудою, частотою або фазою у якості параметру;

б) неперервні за параметром, але дискретні у часі сигнали – імпульсні модульовані сигнали;

в) дискретні за параметром та у часі сигнали.

Під терміном «модуляція гармонічних сигналів» розуміється процес зміни у часі одного або декількох параметрів інформаційного носія у відповідності до повідомлення, що у такий спосіб передається.

В інформаційно-вимірювальній техніці широкого застосування набула штучна дискретизація неперервних величин, яка може здійснюватись за рівнем та за часом.

Процес дискретизації за рівнем передує кодуванню інформації, та використовується, наприклад, у випадках, коли результати проведених вимірювань представлені у вигляді чисел. Такий вид дискретизації застосовується в цифрових вимірювальних пристроях та системах.

Дискретизація неперервних величин у часі може застосовуватись як в цифрових ІВС, так і в системах, у яких підключення різних датчиків до єдиного каналу зв’язку здійснюється почергово.

Метою процесу кодування є передача, обробка та зберігання вимірювальної інформації , що міститься у дискретних повідомленнях. Кодуванням вважається процес перетворення повідомлення в комбінації з дискретних сигналів. Кодування використовується в цифрових ІВС для представлення вимірювальної інформації у формі, зручній для подальшої обробки оператором, або виводу а відображу вальні пристрої ПК, а також для передачі цієї інформації каналом зв’язку та її подальшого зберігання.

Таким чином, в області використання ІВС такі процеси як модуляція, дискретизація та кодування знаходять широке застосування. Їх раціональне використання дозволяє забезпечити ефективність використання компонентів системи, передачі, прийому та зберігання інформації, збільшити показники завадозахищеності та надійності передачі вимірювальної інформації.

Вибір методу передачі вимірювальної інформації каналом зв’язку доцільно проводити після порівняння характеристик даного методу з характеристиками методу, що володіє найкращими потенційними можливостями в даному випадку, а отже приймається за оптимальний. Для визначення потенційних можливостей каналу зв’язку розраховується значення граничної пропускної здатності за формулою

,

де – множина можливих методів передачі та прийому інформації, серед яких обирається система з максимальною швидкістю передачі при заданих властивостях каналу зв’язку;

– кількість інформації, що може бути отримана за час передачі ;

– апріорна ентропія повідомлення, що передається, за одиницю часу;

– середня апостеріорна ентропія за одиницю часу;

та – апріорний та апостеріорний розподіл повідомлення відповідно.

Під реальною пропускною здатністю зазвичай розуміють середню кількість інформації, яка фактично передається каналом зв’язку за одиницю часу

,

де – кількість інформації, що фактично передається за одиницю часу .

Реальна роздільна здатність каналу зв’язку може бути розрахована з урахуванням характеристик даного каналу, завад, що в ньому діють, а також конкретного способу передачі інформації. При цьому, досить велике значення має проблема узгодженості каналу із продуктивністю джерела інформації.