Главная  Журналы 

0 1 2 [ 3 ] 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166

•а а =const

Га t

Рис. 1.3. Дискретизация сигналов: равномерное Гд = const; б - неравномерное Гд =

выполняемых машиной, выраженных словарным текстом, в текст на одном из алгоритмических языков- ФОРТРАН, КОБОЛ, АЛГОЛ или др. При кодировании в качестве символов используют буквы алфавита, цифры в определенной системе счисления и различные условные знаки. Наиболее широко при-= - меняется числовое кодиро-

вание.

Кодом называется форма представления сообщений, в которой реализуются определенные правила, обеспечивающие соответствие между кодируемыми сообщениями и совокупностями кодовых символов.

Числовое кодирование в широком смысле является операцией отображения объекта числами, и его результат может и не быть получен в процессе измерения. В процессе измерения определяется значение физической величины, состоящее из ее числового значения и единицы. Числовое кодирование в измерении является операцией отображения количества единиц величины в ее данном размере - числом в определенной системе счисления.

Дискретизация непрерывного ю времени сигнала X{t) является линейной операцией умножения X{t) на функцию дискретизации во времени Д*(/):

X{f)=:=X(t)*{t). (1.2)

Функция Д*() является последовательностью единичных импульсов с периодом повторения Гд, с длительностью, стремящейся к нулю, и площадью, равной единице, т. е. является функцией Дирака

Шагом дискретизации Тц называют промежуток времени между двумя соседними выборками мгновенных значений сигнала.

Дискретизация может производиться равномерно, т. е. с постоянным шагом Тд= const (рис. 1.3,а), и неравномерно, т. е. с переменным шагом Гд = var (рис. 1.3,6). При дискретизации непрерывной во времени зависимости теряется часть информации о ней. Сигналами, удобными для дискретизации, являются перемещение, потоки частиц, свет, электрический ток и др.

Дискретизированный сигнал Хд(0 является последовательностью импульсов в моменты /гТд = tk, амплитуды которых соответственно равны ординатам X{kTp) сигнала X{t), и может быть аналитически представлен в виде

X(t) = X{t)8it-kT) IZI (1.3)



Квантованный дискретизированный сигнал может быть воспроизведен мерой, управляемой кодом Nх (Тц), воздействующим" в течение минимально короткого времени, и аналитически представлен в виде

X,,it)==Nx{kT)g,8{t-kT)\lzl • (1.4)

Сигналы бывают естественно и искусственно дискретизированными.

Естественно дискретизированными. сигналами, например, являются последовательности импульсов напряжения от чувствительного элемента - детектора радиоактивного излучения, в котором поток или пространственная совокупность частиц преобразуется в последовательность импульсов. Удобство измерения частотно-временных параметров естественно дискретизированной зависимости обусловило более широкое использование для измерения различных процессов микромира, в которых существует функциональная зависимость между измеряемой величиной, интересующей исследователя, и частотой последовательности импульсов. Например, с этой целью используется явление Баркгаузена, в котором частота импульсов тока прямо пропорциональна магнитной индукции. Если устройство для определения числового значения естественно дискретизированной величины счетом является чрезмерно сложным или естественно дискретизиро-ванную величину нельзя измерять при помощи счетчика импульсов из-за недостаточности его быстродействия, то целесообразно такую величину преобразовать в непрерывную во времени. Так обычно измеряются различные потоки ядерных излучений в устройствах промышленного контроля и измерения.

Искусственно дискретизированными сигналами являются последовательности импульсов, полученные в результате операции дискретизации. Физически дискретизация непрерывного сигнала X if) заключается в пропускании через ключ мгновенных значений Хд(4) в мгновения их существования - в моменты дискретизации (рис. 1.3,g)- tk = /гГд. При искусственной дискретизации величины, изменяющейся во времени, теряется часть информации о ней, но зато в этом случае каждое данное мгновенное значение дискретнзированного сигнала фиксируется в определенный момент, что при запоминании дает возможность избежать динамической погрешности. При восстановлении первоначальной зависимости возникает погрешность от дискретизации. Однако информативный параметр данного сигнала должен сохраняться в дискретизированном сигнале и становиться более удобным для дальнейшего использования, например, при измерении частоты или СКЗ сигнала без динамической погрешности и т. д. При дискретизации гармонического сигнала с целью получения информации о его частотно-временных параметрах создается последовательность импульсов с определенным значением периода повторения Т. Так преобразуется, например, гармонический сигнал при помощи формирователя, вьщающего импульсы в моменты перехода через нулевые значения. Операция дискретизации сигналов X ( дает возможность с меньшими аппаратурными затратами выделить измерительную информацию о процессе по обеим координатам: значению и времени, особенно по временной координате - о частоте и фазе.



Дискретизация непрерывного сигнала может производиться в следующих случаях:

1) для измерения мгновенных ординат сигнала, соответствующих известным моментам времени дискретизации;

2) для выборки определенных ординат сигнала, например экстремальных;

3) для масштабного преобразования временной координаты процесса, например переноса частоты в сторону меньших частот путем стробирования, т. е. пропускания с периодом Т = 1 о ряда мгновенных значений высокочастотного сигнала с частотой /i= foi} + сс)а < < 1. На выходе устройства после фильтра низких частот получают непрерывный сигнал с частотой

/в - /l fo

4) для запоминания мгновенных ординат быстроизменяющегося неповторяющегося сигнала;

5) при представлении информации о непрерывном сигнале цифровым прибором;

6) при множественных измерениях нескольких сигналов одним прибором.

1.2. ОСНОВНЫЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ОПЕРАЦИИ: ВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ, СРАВНЕПИЕ, ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЕ, МАСШТАБИРОВАНИЕ И СРЕДСТВА ИХ РЕАЛИЗАЦИИ

Измерение является многооперационной процедурой, содержащей операции, общие для всех информационных процедур (запоминание, передача, осреднение, коммутация), и специфические метрологические (воспроизведение величин заданного размера, сравнение величин, измерительные преобразования линейные и нелинейные, масштабные преобразования).

Воспроизведение величины заданного размера - это важнейшая операция процесса измерения, заключающаяся в создании выходного сигнала с заданным размером информативного параметра, т. е. величины. Средство измерений, предназначенное для воспроизведения физической величины заданного размера, называется мерой. С наиболее высокой точностью воспроизводятся основные физические величины: длина, время, частота, напряжение, масса, ток. Воспроизведение величины заданного размера можно формально представить как «преобразование» кода в данную физическую величину, основанное на единице данной физической величины. Выходом меры при этом является величина заданного размера Xn = NxQx, а входом следует считать числовое значение величины Nx- Следовательно, преобразоваг тель код - аналог, выходная величина которого имеет значения, выраженные в единицах данной величины, является управляемой мерой. Для измерения величины, изменяющейся в широком диапазоне значений (при отсутствии регулируемого масштабного преобразователя), выходная величина меры должна обладать многозначностью, т. е. изменяться во времени, либо иметь одновременно много значений.





0 1 2 [ 3 ] 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166