Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Текст пособия издание 2.docx
Скачиваний:
66
Добавлен:
11.11.2019
Размер:
3.55 Mб
Скачать

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ...................................................................................................

3

РАЗДЕЛ 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ

И ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЯХ........................................

5

1.1. Методы измерений.......................................................................

5

1.2. Сигналы.........................................................................................

6

1.3. Преобразование измерительных сигналов.................................

6

1.4. Спектр периодических сигналов.................................................

8

1.5. Модуляция.....................................................................................

11

1.5.1. Амплитудная модуляция................................................

12

1.5.2. Частотная модуляция......................................................

17

1.5.3. Фазовая модуляция..........................................................

18

1.5.4. Двукратные виды модуляции.........................................

19

1.6. Квантование..................................................................................

19

1.6.1. Квантование по уровню..................................................

20

1.6.2. Квантование по времени.................................................

21

1.6.3. Квантование по уровню и времени................................

22

1.7. Кодирование...................................................................................

23

1.7.1. Цифровые коды.................................................................

24

1.7.2. Помехи...............................................................................

32

1.8. Модель канала................................................................................

34

РАЗДЕЛ 2. ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ КАНАЛЫ И ИХ РАЗДЕЛЕНИЕ......

40

2.1. Канал связи и его характеристики...............................................

40

2.2. Согласование канала с источником информации.......................

42

2.3. Линии связи для передачи измерительной информации...........

43

2.4. Структуры линий связи.................................................................

47

2.5. Многоканальные системы для передачи измерительной информации................................................................................................

50

2.6. Погрешность систем с частотным разделением каналов..........

57

2.7. Погрешности систем с временным разделением каналов.........

64

РАЗДЕЛ 3. ПРИНЦИПЫ ОБРАБОТКИ ДАННЫХ...............................

66

3.1. Виды погрешностей........................................................................

66

3.2. Обработка результатов измерений. Оценки измеряемой величины..................................................................................................

69

3.3. Обработка результатов прямых равноточных измерений..........

73

3.4. Обработка результатов косвенных измерений............................

82

3.5. Обработка результатов совместных измерений..........................

88

3.6. Обработка результатов неравноточных измерений....................

97

3.7. Проверка статистических гипотез.................................................

103

3.7.1. Проверка соответствия гипотезы и экспериментальных данных....................................................................................................

103

3.7.2. Исключение резко отклоняющихся значений................

106

3.8. Построение эмпирических распределений..................................

107

3.9. Критерии согласия..........................................................................

114

3.9.1. Критерий согласия Пирсона.............................................

115

3.9.2. Критерий согласия Колмогорова.....................................

118

РАЗДЕЛ 4. ПЛАНИРОВАНИЕ МНОГОФАКТОРНОГО

ЭКСПЕРИМЕНТА.....................................................................................

121

4.1. Задачи планирования эксперимента.........................................

121

4.2. Пассивные эксперименты..........................................................

126

4.3. Дисперсионный анализ..............................................................

127

4.4. Регрессионный анализ................................................................

140

4.5. Активный эксперимент..............................................................

149

4.6. Полный факторный эксперимент..............................................

153

4.7. Дробный факторный эксперимент............................................

163

4.8. Устранение влияния временного дрейфа.................................

167

4.9. Проведение факторного эксперимента и обработка его результатов.............................................................................................

169

4.10. Оптимизация................................................................................

175

4.11. Рандомизация...............................................................................

184

РАЗДЕЛ 5. ВВЕДЕНИЕ В АЛГОРИТМИЧЕСКУЮ ТЕОРИЮ

ИЗМЕРЕНИЙ................................................................................................

185

5.1. Вводные замечания........................................................................

185

5.2. Развитие понятий числа и измерения величин...........................

186

5.3. Теория шкал и алгоритмические измерения...............................

187

5.4. Алгоритмы измерения в номинальной шкале, аддитивной и порядка....................................................................................................

194

5.5. Моделирование цифровых алгоритмических измерений...........

198

5.6. Эквивалентность между фильтрацией и алгоритмическим измерением..................................................................................................

202

5.7. Моделирование сигналов. Дискретизация...................................

204

5.7.1. Модели дискретизации аналогового сигнала.................

206

5.7.2. Дискретизация с усреднением.........................................

212

5.7.3. Дискретизация сигналов конечной длительности.........

214

5.8. Цифровое представление информации.......................................

216

5.9. Системы счисления с иррациональными основаниями.............

219

5.9.1. Золотая пропорция...........................................................

219

5.9.2. Числа Фибоначчи.............................................................

221

5.9.3. p-код Фибоначчи..............................................................

222

5.9.4. Код золотой p-пропорции.................................................

224

5.10. Общий алгоритм метрологического кодирования....................

225

5.10.1. Алгоритм Стахова..........................................................

225

5.10.2.Фибоначчиевы алгоритмы цифрового метрологического кодирования...................................................................

227

РАЗДЕЛ 6. ВВЕДЕНИЕ В ИНФОРМАЦИОННУЮ ТЕОРИЮ

ИЗМЕРЕНИЙ...............................................................................................

231

6.1. Основные положения теории информации.................................

231

6.1.1. Энтропия............................................................................

231

6.1.2. Единицы измерения энтропии.........................................

233

6.1.3. Условная энтропия (энтропия помехи)..........................

234

6.1.4. Суммирование нескольких погрешностей.....................

235

6.1.5. Явление «краевой эффект». Приближенность информационных оценок каналов передачи информации.....................................

236

6.1.6. Основные положения теории информации для характеристики процесса измерения......................................................

238

6.2. Сущность измерения.....................................................................

241

6.2.1. Понятие натурального ряда однородных величин........

241

6.2.2. Понятие шкалы реперов измеряемой величины............

241

6.2.3. Измерение как сужение интервала неопределенности

242

6.3. Измерительные преобразования, функциональные шкалы, единицы измеряемой величины................................................................

243

6.3.1. Функциональная шкала измеряемой величины.............

243

6.3.2. Понятие единицы измерения...........................................

245

6.3.3. Метод построения измерительных устройств...............

246

6.4. Измерительные преобразования и преобразователи..................

246

6.5. Энтропийное значение погрешности...........................................

248

6.5.1. Математическое определение энтропийного значения погрешности..............................................................................................

249

6.5.2. Эффективное значение погрешности.............................

252

6.6. Сравнение энтропийного и среднеквадратического значений погрешности для плавных симметричных одномодальных законов распределения погрешностей...................................................................

253

6.7. Энтропийное значение погрешности – основной критерий точности приборов и измерений....................................................................

258

6.8. Определение энтропийного значения погрешности на практике....

259

6.9. Суммирование погрешностей измерительных устройств.........

262

6.10. Статистическое суммирование погрешностей при наличии корреляции........................................................................................................

263

6.11. Энтропийное значение результирующей погрешности...........

265

6.12. Суммирование погрешностей с равномерными законами распределения вероятностей...........................................................................

267

6.13. Суммирование погрешностей при равномерном и нормальном законах распределения составляющих результирующей погрешности............................................................................................

270

6.14. Суммирование погрешностей при произвольной степени корреляции и произвольных законах распределения вероятностей составляющих результирующей погрешности.........................................

273

ПРИЛОЖЕНИЯ...........................................................................................

277

Таблица П. 1. Процентные точки распределения Стьюдента...........

277

Таблица П. 2. Процентные точки -распределения........................

278

Таблица П. 3. Процентные точки -распределения ...............................................................................................

282

Таблица П. 4. Значения (верхние значения) и (нижние значения) для различных степеней свободы f1 и f2...

284

Таблица П. 5. Значения (верхняя строчка) и (нижняя строчка) (критерий Кохрена) для различных количеств (k) и объемов (n) выборок......................................................................................................

286

Таблица П. 6. Значение функции ..........................

287

Таблица П. 7. Значения z1 и z2 для границ доверительного интервала...

289

Таблица П.8. Таблица случайных чисел.........................................

290

Учебное издание

Валерий Валентинович Косулин

ОСНОВЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ И ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

2-е издание

переработанное и дополненное

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

Кафедра информатики и информационно-управляющих систем КГЭУ

Редактор издательского отдела К.В. Аршинова

Компьютерная верстка Т.И. Лунченкова

Подписано в печать

Формат 6084/16. Бумага «Business». Гарнитура «Times». Вид печати РОМ.

Усл. печ. л. 18,54. Уч.-изд. л. 20,58. Тираж 100 экз. Заказ №

Издательство КГЭУ, 420066, Казань, Красносельская, 51

Типография КГЭУ, 420066, Казань, Красносельская, 51

1 Понятие энтропии см. в Разделе 6