Частина 1. Базові визначення, параметри та характеристики Розділ 1. Електричні інформаційні сигнали та типові системи їх обробки.

1.1. Узагальнена структура інформаційних систем

Наукові, експериментальні дослідження, а також управління технологічними процесами реалізуються шляхом виявлення та ідентифікації різноманітних фізичних процесів, явищ або фіксації станів об`єктів. При цьому виділяються та фіксуються лише ті фізичні величини, значення яких або ж їх зміна в часі містять інформацію, тобто забезпечують формування нових знань в результаті експериментів чи фіксують параметри технологічних процесів та їх зміну. Таким чином формується сукупність інформаційних сигналів.

Найбільш досконалими та поширеними являються інформаційно-вимірювальні системи (ІВС), побудовані на базі електронних пристроїв та комплексів обробки наукової та технологічної інформації. Сюди відносяться як найпростіші електронні мультиметри, аналогові та цифрові осцилографи, так і багатофункціональні комп`ютеризовані комплекси з досконалими програмними забезпеченнями. При цьому фізичні параметри різноманітних процесів фіксуються відповідними електричними параметрами, що дозволяє отримувати необхідну інформацію, тобто – відомості, які визначають знання щодо процесів чи об’єктів дослідження. Перехід до електричних інформаційних сигналів (ЕІС) дозволяє відносно просто, в мінімальних фізичних об’ємах, за високої швидкодії та надійності функціонування реалізувати необхідний алгоритм обробки інформації в системах виміру, контролю та керування процесами і явищами. В структурній схемі ІВС можна виділити три складові: 1) датчики; 2) багатокаскадні електронні системи передачі та обробки інформації; 3) кінцеві електронні пристрої фіксації або відображення інформації.

Датчик – це первинний перетворювач фізичної величини, який перетворює реальний стан процесу чи об’єкта у відповідний параметр електричного сигналу. Під дією фізичної вимірювальної величини датчик видає (формує) еквівалентний (адекватний) електричний інформаційний сигнал шляхом зміни струму, напруги, заряду, ємності, імпедансу (рис. 1.1).

Я к приклад на рис.1.2 показано формування ЕІС за допомогою електронного перетворювача температура - електрична напруга.

Рис. 1.1. Формування ЕІС. Рис. 1.2. Датчик температури.

Багатокаскадна електронна система підсилює та перетворює ЕІС у відповідності із заданим алгоритмом. Такі системи пройшли шлях від найпростіших електричних телеграфів з кодуванням інформації за допомогою абетки Морзе (крапка, тире, і таке інше) до сучасної Всесвітньої комп’ютерної мережі Internet.

Системою обробки сигналів називається сукупність сполучених між собою компонентів і приладів, яка може приймати вхідний сигнал (або групу вхідних сигналів), впливати на сигнали певним чином для одержання інформації або поліпшення її якості і представляти інформацію на виході у відповідній формі і в необхідний час. В сучасній радіоелектронній апаратурі (РЕА) використовуються методи та пристрої обробки як аналогової так і цифрової інформації.

Кінцеві електронні інформаційні пристрої призначаються для оперативного подання або відображення інформації у вигляді найбільш відповідному для оптимального сприймання оператором, автоматичного документування або керування технологічними процесами.

Електричні інформаційні сигнали, які формуються датчиками, є зазвичай малопотужними. Для забезпечення оптимального функціонування кінцевих пристроїв потужність цих сигналів повинна значно збільшитись. Для цього використовують багатокаскадні підсилювачі та різноманітні перетворювачі.

Відбір сигналів на виході системи може бути здійснений в різних формах залежно від того, як використовуватиметься інформація, що міститься у вхідних сигналах. Можна відображати інформацію чи в аналоговій формі (використовуючи, наприклад, прилад, в якому положення стрілки фіксує величину змінної, що цікавить нас), чи в цифровій формі, використовуючи елементи, прилади чи систему цифрової індикації.

В радіоприймачах вихідні потужні електричні сигнали перетворюються в звукову енергію за допомогою гучномовців.

Для відображення інформації використовують точкові індикатори (світловоди), табло, дисплеї, растрові панелі та великі телевізійні екрани. Для налагодження та дослідження радіоелектронної апаратури, як кінцеві пристрої широко використовують осцилографи (зокрема цифрові), аналізатори, частотоміри та ін.

На всіх описаних етапах створення та передачі ЕІС процеси відбуваються за рахунок керування електронними потоками, для чого використовують електричні та електронні схеми. Безліч функціональних блоків та інформаційних комплексів створюються на базі електрично-з`єднаних між собою пасивних та активних компонентів.