61. Классификация измерительных систем. Структурные схемы каждого вида иис ближнего действия. Достоинства и недостатки каждого вида ис.
Это ИИС, в которых преобладает функция измерения, а функции вторичной обработки и хранения незначительны или отсутствуют.
Системы ближнего действия:
Составные части измерительных систем ближнего действия:
первичные измерительные преобразователи – датчики (Д);
элементы сравнения (СС);
меры (М);
элементы выдачи результата (ВР);
В зависимости от вида и числа различных элементов измерительные системы делятся на:
многоканальные ИС (с параллельной структурой);
сканирующие ИС (с последовательной структурой);
мультиплицированные ИС (с общей мерой);
многоточечные ИС (с параллельно-последовательной структурой).
Многоканальные ИС:
Особенности: в каждом канале – полный набор элементов.
Достоинства: высокая надёжность, быстродействие. Одновременность получения результатов.
Недостаток: сложность и высокая стоимость.
Сканирующие ИС:
Особенности: один канал измерений, которые выполняются последовательно во времени. Содержат сканирующее устройство (СкУ), которое перемещает датчик в пространстве.
Ограниченность применения: только когда измеряемая величина распределена в пространстве (температурные поля, давление, механическое напряжение и др.).
Недостаток: малое быстродействие из-за последовательного измерения.
Мультиплицированные ИС:
Особенности: общий для всех каналов элемент меры (М), что упрощает ИС.
Недостаток: много элементов сравнения СС, равное числу измеряемых величин, что усложняет ИС.
Многоточечные ИИС:
Количество датчиков “n” – до нескольких тысяч. Принцип действия – параллельно-последовательный: многократное последовательное использование одних и тех же узлов измерительного тракта. (отсюда минимальная сложность).
Здесь введён измерительный коммутатор аналоговых сигналов датчиков (ИК) (чаще используется электронные ИК, состоящие из ключей и устройства управления).
Достоинства многоточечных ИИС:
уменьшение элементов по сравнению с многоканальными ИС;
возможность наращивания каналов за счёт ИК.
Недостатки:
понижение быстродействия с увеличением числа опрашиваемых датчиков;
снижение точности из-за падения напряжения на ключах ИК, конечных значениях сопротивления замкнутого и разомкнутого ключей.
62. Методы повышения помехоустойчивости тис.
Помехоустойчивое кодирование (корректирующие коды);
При передаче по линии связи сигнала в виде цифрового кода воздействие на ЛС помехи может привести к произвольному изменению символа 0 на 1 или наоборот, что приводит к другой кодовой комбинации, т.е. к ошибке. Для обнаружения на приёмной стороне или исправления такой ошибки применяют корректирующие коды.
У корректирующих кодов кодовая комбинация “n” состоит из “n0” информационных элементов незащищённого (неизбыточного) кода и “k” проверочных элементов, добавляемых с целью обнаружения и исправле-ния ошибок.
Выбор помехоустойчивых видов модуляции;
Под модуляцией понимают воздействие измеряемой величины (мо-дулирующего сигнала) на какой-либо параметр носителя, т.е. сигнала.
Модуляция заключается в изменении какого-либо параметра носи-теля (амплитуды, частоты, фазы) или нескольких его параметров по закону изменения модулирующего сигнала.
В зависимости от того, на какой параметр носителя (сигнала) воз-действует измеряемая величина, различают следующие виды модуляции:
Использование помехоустойчивых методов приёма;
Эти методы основаны на различных способах фильтрации принимаемого сигнала. Один из таких методов: метод накопления.
В соответствии с этим методом один и тот же сигнал повторяется несколько раз, а результаты, полученные на приёмном конце, определённым образом суммируются, т.е. накапливаются.
В то же время помеха, являясь случайной, частично компенсируется. В результате отношение сигнал/помеха увеличивается, помехоустойчивость повышается. Эта идея (накопление) используется при передаче измерительной информации в аналоговой форме и в дискретной форме.
Введение обратных связей;
Обратной связью могут быть охвачены те или иные узлы ИИС. Если выделить в структуре ИИС её часть, примыкающую к линии связи со стороны передачи и стороны приёма, то можно показать два варианта введения обратной связи:
1 вариант ОС. При повышении уровня помех в ЛС обратная связь вызывает увеличение выходной мощности усилителя. При этом изменение коэффициента усиления усилителя компенсирует влияние помех.
2 вариант ОС:
а) системы с переспросом (с решающей ОС);
б) системы со сравнением (с информационной ОС).
Увеличение мощности сигнала (увеличение отношения сигнал/шум);
Использование помехоустойчивых методов подключения источников сигналов.
Уменьшение продольной помехи:
Используют симметричный вход, называемый также “плавающим”: (этот приём называют ещё симметрирование входной цепи).
Уменьшение поперечной помехи:
Существуют технологические и схемные методы уменьшения поперечной помехи.
Технологические методы включают магнитное экранирование; уменьшение длины проводов; сближение и скрутка проводов, идущих к датчикам.
Схемные методы включают в себя использование заграждающих фильтров на входе преобразователей; использование интегрирующих преобразователей “напряжение – код; периодическое изменение полярности питания параметрических датчиков; выполнение измерений в моменты, когда синусоидальная помеха принимает допустимо малые значения.