Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Михайлов_Автоматика и автоматизация измерений

.pdf
Скачиваний:
35
Добавлен:
26.03.2015
Размер:
1.75 Mб
Скачать

4. Комбинированный способ

В опред. момент времени регистр-ся величина сигнала.

Наиб. точный способ – аналоговое задание, но он имеет недостатки – он подвержен помехам (особенно при малых уровнях сигнала).

Наиб. помехоустойчивый способ – цифровой, позволяющий вводить коррект-е коды для отстройки от помех.

34. Квазидетерменированные сигналы.

Разновидность случайных сигналов - квазидетерменированные сигналы – эти сигналы описываются функцией заданного вида, но один или несколько параметров в данной функции явл. случайными (случайные – сигналы, вероятность предсказания параметров в которых ≠1).

Синусоидальный сигнал: Х=Аsin(ωt+φ) А- амплитуда (единица измерения сигнала); ω – угловая частота (рад/с) ; φ- начальная фаза (рад.);

f- частота (Гц); t- период.

Носители информации – А, ω, φ. ω=2πf=2π/ t

Квазидетерменированные сигналы: 1) постоянный сигнал;

Постоянный сигнал – сигнал, у которого единственной изменяющейся величиной является амплитуда (А).

Такие сигналы наз. статическими. 2) единичный импульс;

3) гармонические сигналы;

x(t)=Acos(ωt+φ)

(ωt+φ) – фаза; φ – начальная фаза.

4) периодические сигналы (ПППИ= периодическая последовательность прямоугольных импульсов).

Т – период, U – амплитуда, r – длительность.

В промежутках м/ду импульсами значение функции =0.

35. Спектр периодического сигнала. Разложение в ряд Фурье. Графическое изображение.

T- период функции.

Для определения составляющих этого сигнала используют его разложение в ряд Фурье.

φ=

x(t)

 

Спектр сигнала период функции

 

 

 

 

представляет набор составляющих

 

 

 

(гармоник) с частотами

…… k

 

k

w

с убывающей Амплитудой.

 

 

 

 

 

 

 

 

36. Спектральный состав периодической последовательности прямоугольных импульсов.

В современной технике используются периодические сигналы в виде периодической последовательности прямоугольных импульсов (ПППИ)

r

r – длительность импульса

 

Т – период следования импульса

u

u-амплитуда импульса

T

В промежутке между импульсом значение функции = 0.

Чем короче импульс, тем Q↑/

Огибающая

w

w

S(w) – спектральная плотность сигнала

При увеличении спектр становится сплошным, а не линейным. r – это тау.

37. Модуляция. Назначение. Структурная схема. Виды модуляции.

Модуляция – изменение к-либо параметра несущего сигнала по закону измерения полезного сигнала.

Пусть состояние исследуемого вещества находится в любом агрегатном состоянии меняется по линейному закону. При этом изменение сост-ся с помощью ПИПов преобразуются в изменение

электрического сигнала

y

y

ИМ

x(t)

Тогда: если в качестве несущего сигнала постоянный сигнал, у которого Амплитуда законуизменения состояния объекта. Такой называется прямая модуляция (1,2)

1)

2)

x(t)=A

x(t)=Acosωt

Y=kx

 

t

t

4)

5)

Изменение А

ω-частота; ЧМ-

АМ-амплитудная

частотная модуляция

модуляция

 

t

t

7) периодическая

8)

Последовательность

АИМ –амплитудно-

прямоугольных

импульсная модул.

импульсов (ПППИ)

изменение А

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10)ВИМ-

 

11) СИМ-

Время-импульсн.

Счетно-имульсн.

Модул.

Модул.

изм. r-тау

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

будет использован будет меняться по способ управления

3)

можно менять А

t

6)

изменение φ; ФМфазовая

модуляция(φ-фаза)

t

9)

ЧИМчастотноИмпульсная модул. Изменен. ω

t 12)КИМ-

Кодово-импульсн модуляция

t

12) в реальных системах структурная схема этого процесса =>

 

 

 

АМ(АИМ)

 

 

 

ПИП

 

 

 

 

ЧМ(ЧИМ)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

ФМ(ФИМ)

1- Смеситель 2-Генератор несущих колебаний

38. Спектральный анализ сигналов в случае прямой модуляции.

Функция

постоянного сигнала

– это несущий сигнал. Пусть

поcтоянный

сигнал с амплитудой

А 0 , используется в качестве

несущего сигнала. Закон изменения которого записывают следующим оброзом: х(t)=A 0 + U m cosΩt

Где: Ω-частота полезного сигнала; ω- частота несущего сигнала(сигнал

изменяется по закону косинусов).

-Несущий сигнал

A

0

х(t)=A 0 + U m cosΩt

 

 

 

 

 

 

Амплитуда полезного сигнала

 

 

 

 

 

 

меняется по закону косинуса.

 

 

 

 

 

 

Разложение этой функции х(t)…… в

 

 

 

 

 

 

ряд Фурье даѐт спектр гармоник (это

A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

составные ряда в котором имеются

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

следующие не соответствия).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Графическое отображение

 

 

 

 

 

 

 

 

спектральной плотности

(математической функции) представлена на рисунке в конце билета. Здесь анализируются 2-е составляющие – постоянная с частотой 0, и 2-ая (гармоника) с частотой ω низкочастотная.Рост на оси частот, т.е. рост от 0 до ω-частот, называется полосой пропускания (ширина спектра (П)) П = Ω.Это связано с тем что: С.И. использующее такой вид управления (прямая модуляция) должно иметь ширину амплитудно – частотной характеристики (полосу пропускания частоты) не меньше чем П, иначе форма сигнала воспроизводимая средством измерения будет искажена.

 

 

S(ω)

А

 

П

0

ω

 

 

39. Спектральный анализ сигналов в случае амплитудной модуляции

Полезный сигнал у нас будет косинусоидальный: х(t)=A 0 + U m cosΩt

В измерительной технике частоту ω выбирают много больше частоты полезного сигнала ω>>Ω. Вид такого полезного сигнала будет такой(смотри рисунки в конце билета).Пусть функция несущего сигнала х(t)=А cos ωt.

Разложение этой функции в ряд Фурье даѐт спектр с частотой ω (или частота несущего колебания), гармонику с частотой ω+Ω и ω-Ω. Таким образом ширина спектра составляет 2Ω-низкочастотная. Это значит, что С.И. предназначенное для усиления или преобразования должно иметь А и Х шириной не менее 2ω.На рисунке 1-я линия это ω-Ω, 2-я

S(ω)

 

линия это ω, а 3-я

 

линия это ω+Ω.

 

 

 

 

 

 

В случае если

 

 

 

 

 

 

полезный сигнал

 

 

ω

(модулированное

 

 

колебание будет

 

 

 

 

 

 

иметь более

 

ω-Ω ω ω+Ω

 

сложную форму

 

 

 

чем cos ωt, в

 

 

 

спектре появятся

 

 

 

дополнительные

 

 

 

низко частотные

 

 

 

гармоники. В

спектре появится составляющая c min и max значением Ω,а на графиках спектральной плотности это ω показывает как появляются гармонтки с частотами, т.е. спектр расширился и δ=2Ωmax. Где 1-я линия это ω-Ωmin;

2-я линия это ω-Ω;

3-я - ω-Ωmax;

4-я-ω;

5-я – это ω+Ωmin;

6 – я –это ω+Ω;

7-я – это ω+Ωmax

ω-Ωmin ω-Ωmin

ω-Ω ω ω+Ω

Первый рисунке который представлен ниже, это несущий сигнал (х(t)=А cos ωt), второй рисунок это полезный сигнал(х(t)=А cos Ωt). Ну а третий это амплитудно - модулированный сигнал, по закону несущего сигнала. А – это амплитуда несущего сигнала, она будет равна: х(t)=(А

0 +А cosΩt) cosωt