2. Преобразование измерительных сигналов: дискретизация, кодирование, модуляция, масштабное преобразование, виды модуляций.

Дискретизация - процесс превращения непрерывного сигнала в цифровой, путем измерения числовых значений амплитуды сигнала через равные интервалы времени.

Кодирование - процесс представления данных последовательностью символов, кодов, сигналов. Кодирование позволяет представить данные в форме, удобной для использования в системах и сетях.

Квантование - операция преобразования аналогового сигнала в дискретный сигнал. Квантование реализуется посредством разбиения диапазона значений аналогового сигнала на конечное число непересекающихся интервалов.

При квантовании происходит округление мгновенных значений аналогового сигнала до некоторой наперед заданной фиксированной величины (уровня). Различают квантование по времени и квантование по амплитуде сигнала.

Модуляция сигнала - процесс изменения одного сигнала в соответствии с формой другого сигнала.

Модуляция осуществляется для передачи данных с помощью электромагнитного излучения. Обычно, модификации подвергается синусоидальный сигнал (несущая). Различают: - амплитудную модуляцию; - частотную модуляция; - фазовую модуляцию; - импульсно-кодовую модуляцию; - спектральную модуляцию; - поляризационную модуляцию.

Амплитудная модуляция сигнала - модуляция сигнала, изменяющая амплитуды несущей. При амплитудной модуляции высокий потенциал соответствует "единице", низкий - "нулю".

Импульсно-кодовая модуляция - модуляция, в которой аналоговый сигнал кодируется сериями импульсов. Импульсно-кодовая модуляция используется в устройствах кодирования-декодирования, а также в телефонных сетях.

Поляризационная модуляция - модуляция в оптическом диапазоне частот, основанная на изменении угла плоскости поляризации света.

Спектральная модуляция - модуляция, в которой несущая модулируется по частоте в сочетании с третьим, кодовым сигналом. Спектральная модуляция используется в военной технике и пакетных радиосетях.

Фазовая модуляция - модуляция, в которой при изменении от "нуля" к "единице" и от "единицы" к "нулю" фаза синусоидальной несущей изменяется на 180. Фазовая модуляция применяется в высокоскоростных модемах.

Частотная модуляция сигнала - модуляция сигнала, в которой сигналы 0 и 1 передаются синусоидами, имеющими различные частоты.

Масштабным называют измерительный преобразователь, предназначенный для измерения величины в заданное число раз. К ним относят шунты, делители напряжения, измерительные усилители, измерительные трансформаторы. Шунты применяются для уменьшения силы тока в заданное число раз. Такая задача возникает, когда диапазон показаний амперметра меньше диапазона изменения измеряемого тока.

3. Мостовые схемы включения параметрических датчиков.

Измерительные мосты предназначены для измерения параметров элементов электрических цепей: сопротивлений, индуктивностей, ём­костей, т.е. пассивных электрических величин. Следовательно, необ­ходима их активизация, в результате которой пассивную величину пре­образуют в активную – напряжение их или ток Ix. При активизации к объекту измерения подводится энергия от дополнительного источника питания. Подобным же образом формируется и уравновешивающая активная величина. В зависимости от вида активной величины образуют контур или узел уравновешиания. В результате получают структурную схему, изображенную на рис. 2.12.

Рис. 2.12

Источники питания, выдающие активные величины А1 и А2 в виде тока или напряжения, могут быть заменены одним источником, питающим оба преобразователя К(Пх) и К(По). Тогда А1 и А2 будут равны А. При равновесии схемы имеет место равенство Ах=Ак, следова­тельно, если преобразования линейные, получим

, где К(Пх)- коэффициент преобразования преобразователя, формирую­щего А х ; К(П0)- коэффициент преобразования преобразователя, форми­рующего А к . Оба коэффициента преобразования являются функциями пассивных величин Пх и П0.

С практической точки зрения наиболее удобным оказывается пи­тать преобразователи К(Пх) и К(П0) от источника напряжения. Тогда получим две структурные формы: с контуром уравновешивания напря­жений и с узлом уравновешивания токов, изображенные соответствен­но на рис. 2.13 и 2.14.

Билет № 6

Случайные и систематические погрешности.

По ГОСТУ существуют определения: систематические – погрешности, которые не изменяются с течением времени или являются не изменяющимися во времени функциями определенных параметров. Его основное свойство – они могут быть полностью устранены введением соответствующих поправок. Это та погрешность, которая известна.

Примеры: виды систематических погрешностей: первого рода – погрешность додуировки. Она часто встречается (работа в горизонтальном положении). Опасность: они сами себя никак не проявляют. Единый способ узнать о систематической погрешности, обнаружить ее: -проверка нуля; -проверка чувствительности.

Ориентир – прибор для измерения (проверка нуля) д.прох.метрологическую проверку (раз в год) – аттестация.

Второго рода: дополнительные погрешности если они не изменяются во времени, если они известны.

Результат измеряемой величины всегда содержит систематич. и случ. погрешности, поэтому погрешность результатов измерения в общем случае - случ. величина, тогда систематич. погрешность – M(X) этой величины, а случ. погрешность – центрированная случ. величина. Полным описанием величины, а следовательно и погрешности являются ее закон распределения. Основными числ. хар-ками законов распред. явл. – M(X) и D.

Как числовая характеристика погрешности M(X) показывает нам смещенность результатов измерения относительно истинного значения измеряемой величины. D погрешности хар-зует степень рассеивания (разброса) отдельных знаний погрешности относительно мат. ожидания. Чем меньше дисперсия, тем меньше разброс, тем точнее выполнено измерение.

Дисперсия выражается в единицах погрешности в квадрате, это не удобно, поэтому в качестве хар-ки точности используют среднее квадратическое отклонение σ=√D, выраж. в единицах погрешности.

Когда распределение погрешности теоретически неограниченно, например при норм. з-не распред. погрешность может быть любой по значению. В этом случае можно говорить лишь об интервале, за границы которого погрешность не выйдет с некоторой вероятностью. Этот интервал называют доверительным, характеризующую его вероятность – доверительной, (1%,5%), а границы этого интервала – доверительными значениями погрешности.

Случайные погрешности – неопределенна по своей величине, недостаточно изучена, у которых неизвестна закономерность их появления, не могут быть предсказаны или рассчитаны, соответственно, они не могут быть полностью компенсированы, могут определять только закономерность частот их появления. В отличие от системных их легко обнаружить. Обнаруживается с помощью повторных измерений, можно заметно уменьшить – определяющий закон распределения случайных погрешностей путем многократных измерений одной и той же величины. Повышение точности пропорционально . Точность преобразования . Согласно ей можно повысить точность в 10 раз произведя 100 измерений.