4. Электрический сигнал измерительной информации: определение, способы классификации, примеры различных видов сигналов.

Сигнал как материальный носитель информации представляет собой физический процесс один из параметров, которого функционально связан с измеряемой величиной. Такой параметр называется информационным параметром сигнала. Остальные параметры сигнала называются неинформативными.

Информационными параметрами электрического сигнала могут быть:

1. Мгновенные звенья постоянных токов и напряжений.

2. Амплитудные звенья переменных токов и напряжений.

3. Средние взвешенные значения переменных токов и напряжений (среднее, средневыпрямленное, среднеквадратическое или действующее).

4. Частота, период, фаза, переменных токов и напряжений.

Любой сигнал измерения можно представить в виде совокупностей преобразователей для которого из которого есть информационный параметр.

Структурная схема цифрового термометра:

V - термопара (первичный преобразователь температуры), У – усилитель, АЦП - аналого-цифровой преобразователь, МП – микропроцессор, ОУ - отсчетное устройство,

Для каждого из этих преобразователей есть свой информационный параметр сигнала измерительной информации:

t – температура, e - значение ЭДС, u - значение напряжения, n - значение двоичного цифрового кода, - значение десятичного унитарного цифрового кода, - значение десятичного цифрового кода в С

Каждый преобразователь передает сигнал следующему и преобразует один параметр сигнала в другой.

Существует несколько способов классификации электрического сигнала:

По характеру изменения во времени сигнал может быть непрерывным (аналоговым) или цифровым.

Цифровой сигнал может быть дискретным, если он прерывистый по времени; квантованным, если сигнал непрерывно изменяется во времени и принимает дискретные значения по амплитуде.

Цифровой сигнал может быть также кодовым, если он дискретный по времени и квантованный по уровню значений параметра.

П о способу математического описания сигналы делят на: детерминированные, случайные.

Детерминированные сигналы изменяются по известному закону, который может быть периодическим и непериодическим.

1 – синусоидальный

2- несинусоидальный

1 – почти периодический

2 - переходной

Случайный сигнал изменяется по неизвестным законам, для их описания используют теории вероятности. Стационарный случайный сигнал, если неизменные во времени статические свойства, т.е. сигнал может принять любое мгновенное значение по его среднее значение мгновенный значений остаются постоянными.

- разброс значений величины около среднего

Стационарный сигнал может быть эргодическим, если его статические свойства можно оценить по одной реализации или неэргодическим, если для оценки статических свойств нужно несколько реализаций. Не стационарный случайный сигнал имеет переменные во времени статические свойства.

5. Информативные параметры постоянного и периодического сигналов измерительной информации: виды параметров и их характеристика.

В электроизмерительных приборах наиболее широко используют:

1. Неизменные во времени сигналы, то есть постоянные.

2. Периодические сигналы.

Примерами неизменных сигналов является постоянное напряжение и постоянный ток.

Такой сигнал имеет только один информативный параметр мгновенное значение – значение в произвольный момент времени. Периодические сигналы имеют больше информативных параметров.

1. U(t) – мгновенное значение сигнала.

2. Амплитудное значение сигнала и - .

3. Размах сигнала ; .

4. Период сигнала – T.

5. Частота сигнала f=1/T [Гц].

6. Угловая скорость изменения сигнала .

7. Начальная фаза сигнала - . Угол между начальным значением сигнала и начальным моментом времени

8. Постоянная составляющая сигнала. - среднее значение сигнала за период.

9. - переменная составляющая сигнала – разность между мгновенным значением сигнала и его постоянной составляющей.

10. Средневыпрямленное значение сигнала - среднее значение модуля сигнала за период.

Оно может быть: а) однополупериодным

б) двухполупериодным

11. Среднеквадратическое (действующее) значение сигнала. U – среднее значение квадрата сигнала за период

Где - действующее значение i-ой гарминики сигнала. Действующее с средневыпрямленные значения сигнала взаимосвязаны

12. Коэффициент формы сигнал:

13. Коэффициент амплитуды сигнала:

Спектр частот электрического сигнала условно разделяют на несколько под диапазонов:

1) Инфронизкие f<20Гц; 2) Низкие 20Гц<f<200кГц; 3) Высокие 200кГЦ<f<50МГц; 4) Ультравысокие 50МГц<f<300МГц; 5) Сверхвысокие f>300МГц