Классификация сигналов

По физической природе носителя измерительной информации:

• электрические,

• электромагнитные,

• оптические,

• акустические

• и др.;

По способу задания сигнала:

• регулярные (детерминированные), заданные аналитической функцией;

• нерегулярные (случайные), принимающие произвольные значения в любой момент времени. Для описания таких сигналов используется аппарат теории вероятностей;

В зависимости от функции, описывающей параметры сигнала, выделяют аналоговые, дискретные, квантованные и цифровые сигналы.:

• непрерывные (аналоговые), описываемые непрерывной функцией;

• дискретные, описываемые функцией отсчетов, взятых в определенные моменты времени;

• Квантованные по уровню;

• Дискретные сигналы, квантованные по уровню (цифровые).

Особенностью аналоговых сигналов является непрерывное их изменение во времени на некотором интервале. Аналоговую природу имеют большинство сигналов. Аналоговые сигналы описываются некоторой математической функцией времени. Пример: гармонический сигнал — s(t) = A·cos(ω·t + φ).

Особенность дискретных сигналов ⌐ заключается в представление сигнала в виде последовательности значений, взятых в дискретные моменты времени Δt, Значения сигнала называют отсчетами, а интервал времени Δt ⌐ интервалом дискретизации.

Квантованные сигналы формируются в тех случаях, когда вся область значений сигнала разбивается на уровни, количество которых должно быть представлено в числах заданной разрядности. Расстояния между этими уровнями называется шагом квантования  Δ. Число этих уровней равно N (от 0 до N–1). Каждому уровню присваивается некоторое число. Отсчеты сигнала сравниваются с уровнями квантования и в качестве сигнала выбирается число, соответствующее некоторому уровню квантования. Каждый уровень квантования кодируется двоичным числом с n разрядами. Число уровней квантования N и число разрядов n двоичный чисел, кодирующих эти уровни, связаны соотношением n ≥ log₂(N).

Для того чтобы представить аналоговый сигнал последовательностью чисел конечной разрядности, его следует сначала превратить в дискретный сигнал, а затем подвергнуть квантованию. В результате сигнал будет представлен таким образом, что на каждом заданном промежутке времени известно приближённое (квантованное) значение сигнала, которое можно записать целым числом. Если записать эти целые числа в двоичной системе, получится последовательность нулей и единиц, которая и будет являться цифровым сигналом.

Случайные сигналы подразделяются на стационарные и на нестационарные. Стационарные подразделяются на эргодические и неэргодические. Все они характеризуются своими законами распределения.

Лекция №3

Тема 1 Теория и средства измерений. Средства измерений (СИ). Классификация СИ. Понятие об идеальном СИ. Метрологические характеристики СИ. Класс точности, основная, дополнительная погрешность погрешности СИ. Структурные схемы измерительных систем.

3.1 Средством измерений (СИ) называется техническое средство – предназначенное для измерений, имеющее нормированные метрологические характеристики, воспроизводящее и (или) хранящее единицу физической величины, размер которой принимают неизменной (в пределах установленной погрешности) в течении известного интервала времени. Приведенное определение СИ выражает суть средства измерений, которое, во-первых, хранит или воспроизводит единицу, во-вторых, эта единица неизменна. Эти важнейшие факторы и обуславливают возможность проведения измерений, т.е. делают техническое средство именно средством измерений. Этим средства измерений отличаются от других технических устройств. Под метрологическими характеристиками СИ понимаются такие характеристики, которые позволяют судить об их пригодности для измерений в известном диапазоне с известной точностью.

Рабочим СИ называют СИ, предназначенное для измерений, не связанных с передачей размера единицы другим средствам измерений. Если СИ изготовлено и применяется в соответствии с требованиями государственного или отраслевого стандарта, то его относят к стандартизированным СИ. Автоматическое СИ производит без участия человека измерения и все операции, связанные с обработкой результатов измерений, их регистрацией, передачей данных или выработкой управляющих сигналов. Если СИ производит одну или часть измерительных операций, то его относят к автоматизированным СИ. Средство измерений, признанное годным и допущенное для применения уполномоченным на то органом относится к узаконенным СИ.