Б алтийский Государственный Технический Университет «ВОЕНМЕХ» им. Д.Ф. Устинова

Кафедра радиоэлектронных систем управления

Электронный конспект лекций

Измерительно-информационные системы.

	.

Санкт – Петербург

2011

Оглавление

Кафедра радиоэлектронных систем управления 1

Электронный конспект лекций 1

Измерительно-информационные системы. 1

1. Измерительно-информационные системы. Введение. 3

1.1. Обобщенная структура ИИС 3

3

- цифровой сигнал 4

- аналоговый сигнал 4

Структура преобразований от источника информации к получателю 4

Причины потери информации при преобразованиях от источника к получателю. 4

1.2. Формула Шеннона и ее толкование. 5

Количество информации, передаваемой из одного места в другое, зависит от: 5

1. продолжительности времени, которое она поступает, Т 5

2. полосы частот, используемой для передачи информации (чем шире полоса частот, тем больше информации), F 5

3. отношения сигнал-шум, σ_с²/σ_ш² 5

S_c(f)– спектральная плотность информационного сигнала 5

Влияние фактора времени T на получение информации при малых отношениях С/Ш, на примере передачи одного двоичного символа (импульса, разряда) 6

Принятие решения о наличии «1» или «0» с помощью интегрирования и сравнения с порогом. 7

«1» случайный сигнал 7

U(t) 7

t 7

U_∫(t) 7

U_{пор 7}

1.3. Связь условной вероятности и потери информации. 7

Пусть 7

I(x_i,y_i) =[ log₂ (1/ P(x_i) P(x_i/y_i)] = log₂ P(x_i) - log₂ P(x_i/y_i) 8

2. Первичные преобразователи и их погрешности. 8

2.1. Разновидности сигналов на выходе датчика. 9

9

2.2. Принципы преобразования. 10

Типы первичных преобразователей 10

10

Емкостные 11

Электромагнитные 12

Основаны на изменении индуктивности катушки при перемещении ее сердечника. 12

Используются для измерения перемещений, вибрации, давления. 12

Ионизационные 12

Полупроводниковые. 13

Тензометрические 13

Термопары. 13

2.3. Погрешности первичных преобразователей и их причины. 13

2.4. Назначение масштабирования в ИИС. 16

Значения сигнала, большие Umax и меньшие Umin усекаются, что приводит к погрешности. 18

2.5. Погрешность АЦП. 18

3. Передача цифрового сигнала. 19

3.1 Обобщенная структура радиоканала. 19

3.2.Виды сигналов в цифровых радиоканалах. 20

3.3. Зависимость пропускной способности канала от вида модуляции. 23

3.4. Определение значения вероятности ошибки. 26

3.5. Способы регенерации сигналов. 27

3.6. Оценивание относительной ошибки в кодовом слове из-за шумов. 30

3.7. Синхронизация в цифровых ИИС. 35

3.8. Применение синхрокодов. 40

3.9. Выделения синхросигнала непосредственно из битового видео сигнала. 42

3.10. Использование сигнала на частоте несущей. 43

3.11. Коды Баркера для битовых сигналов. 44

4. Принципы разделения каналов в многоканальных измерительных системах. 45

4.1. Виды разделения каналов. 45

4.2. Ошибка дискретизации из-за пересечения спектров. 49

4.3. О необходимости предварительной фильтрации перед дискретизацией. 49

4.5. Связь ошибки восстановления с шагом дискретизации. 51

4.6. Применение неравенства Бернштейна. 52

4.7. Возможные пути уменьшения ошибок из-за дискретизации 53

5. Практические занятия. 53

5.1. Оценка шумовых свойств преобразователей антенного типа. 53

53

Простейшая антенна (вибратор Герца) 53

b-кратное длине волны 53

5.1. Понятие коэффициента шума. 56

5.2. Оценка относительной погрешности усечения при нормировке нормального процесса. 57

5.3. Оценка вероятности ошибки при регенерации (восстановлении) символов. 57

5.4. Обеспечение информационной надежности систем. 58

Мажоритарное резервирование. 58

5.5. Скользящее резервирование, как перспективный путь повышения надежности мультипроцессорных систем. 60

5.6. Основные показатели надежности для всех видов 62

скользящего резервирования. 62

5.7. Метод состояний (цепи Маркова). 62

5.8. Теория массового обслуживания и пропускная способность. 65

5.9. Причины избыточности измерительных систем. 67