
Михайлов_Автоматика и автоматизация измерений
.pdf
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