Главная Журналы 1.1. СИПТАЛ, ВЕЛИЧИНА, КВАНТОВАНИЕ, КОДИРОВАНИЕ, ДИСКРЕТИЗАЦИЯ Физический процессявляется движущейся материей и характеризуется в общем случае многомерной интенсивностью, а также протяженностью во времени и пространстве. По характеру координаты интенсивности физические процессы разделяются на непрерывные во времени, пространстве и на прерывистые, или дискретизированные во времени, пространстве. Обычно в макромире физические процессы непрерывны, а прерывистые, дискретизированные процессы создаются искусственно для различных целей. Сигналом в общем смысле является материальное воплощение информации в виде определенного физического процесса, например электрического - изменения электрического напряжения во времени и (О или, например, в виде совокупности объектов в пространстве. Сигналы разделяются на непрерывные и дискретные, или кодовые. В непрерывных сигналах содержится измерительная информация, заключенная в интенсивности величины или в непрерывно изменяющемся размере соответствующего временного, пространственного или частотного параметра. Непрерывные сигналы и их параметры обычно являются собственно объектами измерения, они непрерывны и неограниченны, как и сам материальный объект. В {родовых сигналах содержится искусственно или естественно закодированная информация, заключенная в определенных диапазонах размеров данной величины, в числе объектов, в расположении их в пространстве, в условных символах и т. д. Кодовые сигналы являются одной из форм отражения объекта и поэтому ограничены и прерывны по сущности. Примерами искусственных кодовых сигналов являются широко применяемые в технике управления, в вычислительной технике электрические кодовые сигналы «логический нуль» (обычно напряжение О В ... 0,5 В) и «логическая единица» (обычно напряжение 3 В...,5 В). Примером естественного кодового сигнала являются генетические кодовые сигналы, информация в которых заключена в определенном числе и расположении групп элементов ДНК. Кодовые сигналы служат для управления вычислительными, измерительными и другими автоматическими устройствами. О Измеряемая величина является одной из характеристик физического процесса или сигнала, которая оценивается количественно с гарантированной точностью и достоверностью. Величины разделяют на аналоговые, обладающие несчетным множеством значений по размеру, и на квантованные, обладающие счетным множеством значений по размеру. При многомерном аналоговом сигнале часто термин «величина» заменяется термином «параметр», в том числе информативный параметр для собственно измеряемой величины и неинфермативные параметры для остальных параметров многомерного сигнала. •-> Квантование величины - это операция создания при помощи меры или масштабного преобразователя сигнала, абсолютные или относительные размеры параметров которого имеют ограниченное число значений. Квантование образцовой величины осуществляется, например, в многоканальной мере (ММ), при этом на выходе меры получают множество Рис. 1.1. Квантование величин: с - образцовой с Помощью многоканальной н одноканальиой мер; б - измеряемой с помощью многоканального масштабного преобразования. величин заданного размера. Образцовая величина квантуется по абсолютным значениям ступенями квантования q, выраженными в единицах данной физической величины или в ее долях (рис. 1.1,с). Квантование измеряемой величины может осуществляться в многоканальном масштабном преобразователе (ММП), т. е. в мере отношения; при этом на выходе масштабного преобразователя создаются величины, размер которых определяется размером х и коэффициентом ММП. Измеряемая величина квантуется при этом в единицах относительных величин или в их долях (рис. 1.1,6). Автоматическое измерение является совокупностью операций квантования, сравнения и кодирования. Ступенью квантования называется разность между двумя наиболее близкими значениями квантованной величины. Квантованная величина в функции времени может быть выражена при помощи единичной ступенчатой функции, которая равна единице при положительном аргументе и нулю при отрицательном: Хкв (О = лЛЧ) 9.1(-4)- Квантование может выполняться с равномерными и неравномерными ступенями квантования. При измерении применяется равномерное квантование. При этом число уровней или ступеней квантования выбирается большим в соответствии с заданным уровнем точности. Неравномерное квантование применяется обычно при небольшом числе ступеней квантования, например в построителях кривых распределения плотности вероятности импульсов, с резко неравномерной плотностью вероятности. При этом иногда целесообразно неравномерное оптимальное квантование. Квантование применяется также в процессе управления, например при необходимости воздействия на технологический процесс сигналом с параметром точно заданного размера, а также в технике связи, когда вместо передачи непрерывного сигнала передается сигнал квантованный, размер параметра которого фиксирован. Квантованные величины разделяются на естественно и искусственно квантованные. Естестеенно квантованная величина является совокупностью одинаковых частиц или элементов, размер лараметра которых постоянен и равен размеру ступени квантования. Естественно квантованная величина, разделенная на отдельные частицы (кванты), может быть
Рис. 1.2. Квантование: о - линейного перемещения li б -интервала времени Тх- измерена подсчетом частиц. Электрический заряд; состоящий из электронов с одинаковым известным зарядом, можно измерить счетом электронов. При этом необходимо совокупность электронов, образующих данный заряд, точно преобразовать в последовательность импульсов, а затем точно определить их число. - Для искусственного квантования, благодаря возможности нанесения и обнаружения границ ступеней и точного дозирования, наиболее удобны: длина, угол поворота, интервал времени, частота, электрический заряд, масса и электрическое напряжение. Угол а и длина / очень удобны и для неавтоматического заблаговременного квантования, например в процессе изготовления простейшей меры длины - линейки с миллиметровыми делениями (рис. 1.2,а). После завершения процесса квантования линейного. или углового перемещения, т. е. после нанесения видимых глазом равноотстоящих отметок и соответствующих числовых значений, это перемещение становится искусственно созданной известной квантованной величиной. В автоматических кодирующих преобразователях угол поворота квантуется элементами с не|y‰uЕPw…Iог‹#и®ВЉ†Я|ґєПФ”ЧэN3–Ywaоі°
/qз;1юбdЧBEЖі-Їwл4Хa>ы]гsC{лЊz€€ПЛlБ{‡c}F—П…{<бцLiЄ#›y#љШ»МkfXi®з”mж‹ћ/ђ¬цWЌfа9цШњА·¦…бwІДК1sOцY |