Другие предметы \ Метрология, стандартизация и сертификация

Вероятностное описание погрешностей измерения, страница 31

При последовательном анализе спектра входной сигнал воздействует на один узкополосный фильтр, последовательно перестраиваемый в широкой полосе частот. На практике чаще всего применяют осциллографические анализаторы спектра с узкополосным фильтром с фиксированной настройкой и гетеродинный принцип преобразования частоты.

См - смеситель; ГКЧ - генератор качающейся частоты; М - модулятор;

УФ - узкополосный фильтр; У - усилитель.

Uвх через входную цепь (аттенюатор или усилитель) поступает на смеситель См, ко второму входу которого подводится напряжение ГКЧ (гетеродина). Средняя частота этого генератора близка к несущей частоте исследуемого сигнала. Линейное изменение частоты во времени производится изменением выходного напряжения модулятора М. На выходе смесителя образуется сигнал разностной промежуточной частоты.

, fc - частота сигнала.

УФ настроен на фиксированную частоту fф и имеет узкую полосу пропускания . Составляющие спектра в интервале частот . После детектирования поступают на широкополосный усилитель У и РУ. Если  в качестве РУ используется ЭЛТ, то отклонение луча по вертикали ~ напряжению на выходе усилителя. Сигнал с выхода модулятора подается также на вход УГО. На экране ЭЛТ будет графическое изображение спектра частот входного сигнала.

5.6.4 Измерители нелинейных искажений

Предназначены для измерения степени искажения формы кривой, т.е. отличия ее от синусоидальной формы.

Коэффициент гармоник:

                                        (4.28)

U1- среднее квадратическое значение напряжения первой гармоники;

- среднее квадратическое значение высших гармоник (без первой).

Коэффициент нелинейности искажений:

                                       (4.29)

U - среднее квадратическое отклонение исследуемого сигнала.

Из (4.28), (4.29):

При малой степени нелинейности искажений kн.н»kГ

 


(П®1) входной сигнал Uвх(t) через Ат и усилитель У подается на ЭВ, показывающий среднее квадратичное значение Uвх. Затем П®2; ЗФ настроен на частоту первой гармоники Uвх(t).

5.6.5. Измерительные генераторы.

Это источники, вырабатывающие стабильные испытательные сигналы с известными параметрами и формой. Измеряют АЧХ и ФЧХ 4-хполюсников.

Они разделяются по:

1)  Диапазону частот: инфранизкочастотные  до 20 Гц; НЧ 20-200 кГц; звуковые и ультразвуковые; ВЧ 200кГц-30 МГц; СВЧ ³ 30МГц.

2)  По форме сигналов.

3)  По виду модуляции (амплитудные, частотные, фазовые, импульсные, комбинированные.

6.  Цифровые измерительные приборы.

6.1  Общие сведения.

Цифровым измерительным прибором (ЦИП) называется средство измерения, автоматически вырабатывающее дискретные сигналы измерительной информации, показания которого представлены в цифровой форме. В ЦИП обязательно автоматически выполняются следующие операции: квантование измеряемой величины по уровню; дискретизация ее по времени; кодирование информации.

Представление измерительной информации в виде кода обеспечивает удобство ее регистрации и обработки, возможности длительного хранения в запоминающих устройствах без потерь, передачу на расстояния без искажений по любым каналам связи, непосредственный ввод в ЭВМ для обработки; исключает субъективные погрешности.

Сейчас ЦИП успешно конкурируют с АИП и постепенно вытесняют.

Основные преимущества ЦИП перед АИП:

1)  Удобство и объективность отсчета;

2)  Высокая точность результатов измерения, недостижимая для АИП;

3)  Широкий динамический диапазон при высокой разрешающей способности;

4)  Высокое быстродействие за счет отсутствия подвижных электромеханических элементов;

5)  Возможность полной автоматизации процесса измерения;

6)  Устойчивость к внешним механическим и климатическим воздействиям;

7)  Возможность использования новейших достижений микроэлектронной технологии.

Использование встроенных микропроцессоров позволяет управлять процессом измерения, проводить самокалибровку, самодиагностику и первичную обработку результатов измерения.

ЦИП - наиболее полно удовлетворяет требованиям, предъявляемым к измерительной аппаратуре - высокая точность и быстродействие, автоматизация процессов измерения и обработки информации.

 


                                                                                   

                                  

                                            

АП-аналоговый преобразователь.

АЦП-аналогово-цифровой преобразователь.

М - образцовая мера.

ЦСОИ - цифровое средство отображения информации.

УУ - устройство уровня.

ДС - дискретный сигнал.

АП  преобразует измеряемую величину х(t) в функционально с ней связанную аналоговую величину, более удобную для преобразования в цифровой код. В качестве АП используются усилители, делители, фильтры, различные преобразователи.

АЦП  выполняет операции квантования по уровню и времени аналоговой величины, сравнение ее с мерой и кодирование результатов. На выходе вырабатывается сигнал ДС, который преобразуется ЦСОИ в цифровой отсчет N или в виде кода вводится в ЭВМ.

УУ реализует необходимый алгоритм измерения. Основное требование к ЦИП - высокая точность измерения. Большинство ЦИП реализуют обработку информации (фильтрация, интегрирование и т.д.), что резко повышает его помехоустойчивость.

6.2  Дискретизация непрерывных величин по уровню.

Дискретизация выполняется автоматически в ЦИП и АЦП. Квантование по уровню при численной регистрации результатов измерений, считываемых со шкалы аналогового прибора, осуществляется оператором.

Под квантованием по уровню подразумевается операция отнесения значения непрерывной величины к разрешенному значению шкалы квантования. С математической точки зрения - эта операция связана с округлением значения непрерывной величины в соответствии с принятым решающим правилом. В результате квантования по уровню еще не получается численная оценка измеряемой величины. Для получения этой оценки необходимо выполнить операцию кодирования квантованного значения непрерывной величины.

Погрешность квантования называется шумом квантования.

Наибольшее распространение получило равномерное квантование по уровню, при котором диапазон возможных значений непрерывной величины х -интервал  разбивается на nравных интервалов квантования с границами

Скачать файл