1) Эффективное использование пропускной способности канала связи.

Вспомним теорему Котельникова, на которой основан принцип временного разделения каналов. В соответствии с этой теоремой период дискретизации непрерывного сигнала определяется значением максимальной частоты в его спектре . При переходе к частоте дискретизации получим F_Д=2Fc_макс. Если измерительные сигналы неоднородны по частотным свойствам, то есть имеют разные Fc_макс, то для каждого измерительного сигнала можно выбрать в соответствии с теоремой Котельникова свою индивидуальную частоту дискретизации F_Дi.

В групповой тракт каждую секунду поступает поток отсчетов

. (3.10) Скорость R поступления информации в групповой тракт равна

R=H(X)V, (3.11)

где H(X) – энтропия совокупности сообщений N независимых датчиков,

V – реальный поток отсчетов на входе группового тракта (V>V_u).

Поскольку за пропускную способность канала связи принимают максимально возможную скорость передачи сообщений по этому каналу, то из (3.5) и (3.11) получим

H(X)V≤ . (3.12) Из (3.12) следует, что, снижая значение V в пределе до V_u, определяемого (3.10), можно обеспечить передачу сигналов всех измерительных каналов при минимальной широкополосности W группового тракта, то есть эффективно использовать его пропускную способность.

2) Практически неограниченное число измерительных каналов.

При рассмотрении принципа временного разделения каналов мы отмечали, что при дискретизации каждый измерительный сигнал преобразуется в последовательность отсчетов, следующих с периодом дискретизации Т_Д и имеющих длительность Т_К, которая определяется временем, занимаемым отсчетом в групповом тракте многоканальной системы. Интервал Т_К называют канальным интервалом, то есть интервалом, отведенном на передачу отсчета одного измерительного канала через групповой тракт. Минимальное значение Т_К ограничено быстродействием устройств группового тракта. Эти устройства являются общими для всех измерительных каналов и поочередно преобразуют отсчеты измерительных сигналов, например в цифровой код. Время преобразования входных сигналов в таких групповых устройствах не может превышать канальный интервал: Т_ПР£Т_К.

В простейшем случае, когда периоды дискретизации измерительных сигналов всех каналов одинаковы, максимально возможное число каналов определяется как

. (3.13)

Современная элементная база позволяет обеспечить время преобразования АЦП менее 1мкс. Это значит, что при частоте дискретизации 1000 отс/с (типовая частота опроса измерительных сигналов, отображающих процессы в элементах и узлах изделий авиационной техники) число измерительных каналов может достигать 1000. Для реализации такого количества каналов в многоканальных измерительных системах последние строят по специальным структурам. Более подробно этот вопрос мы будем рассматривать позднее.

Лекция 4. Режимы коммутации измерительных цепей. Коммутация измерительных цепей с разными частотами опроса. Многоступенчатая коммутация.

Режимы коммутации измерительных цепей

Порядок и частоту предоставления канальных интервалов в групповом тракте многоканальной измерительной системы различным источникам информации называют режимом коммутации.

Режим коммутации может быть с постоянной частотой опроса для всех источников и с индивидуальными источниками опроса для каждого источника.

Простейший режим коммутации – это когда канальные интервалы Тк, предоставляемые различным цепям, равны между собой, и повторяются через одинаковое для всех каналов время, равное периоду дискретизации (периоду опроса Т_ОПР) (см. рисунок). Число измерительных каналов N (измерительных цепей) равно числу коммутируемых цепей.

Рисунок 4.1 – Простейший режим коммутации измерительных цепей

Соотношение времени Тк, отводимого на передачу информации одного измерительного канала, периода опроса Т_ОПР датчика этого канала и общего числа N каналов измерительной системы определяется выражением, .

Для простейшего режима коммутации суммарный поток отсчетов на входе группового тракта называют информативностью многоканальной измерительной системы и обозначают как I=F_ОПРN, где - частота опроса, определяемая для самого широкополосного входного сигнала.

Простейший режим коммутации измерительных цепей эффективен только в случаях, когда контролируемые сигналы имеют приблизительно одинаковую ширину спектра или в системах с малым числом измерительных каналов.