Коды, применяемые в ЦСИ. ЦСИ уравновешивающего или компенсационного типа. Сравнение аналоговых и цифровых измерительных средств. Преобразователи кодов. Основные характеристики и схемы, страница 4

Разрешающая способность S – это наименьшее различимое измерительным прибором изменение входной величины. Для ЦСИ – это изменение цифрового отсчета на единицу младшего разряда. Также иногда под разрешающей способностью для многопредельных ЦСИ понимают значение цены деления младшего из пределов измерения. Разрешающая способность – величина непостоянная даже на одном пределе измерения. Например, у цифровых вольтметров она зависит не только от порога чувствительности, но и от соотношения входного сопротивления вольтметра и внутреннего сопротивления источника измеряемого напряжения.

 Входное сопротивления.

Входное сопротивление ЦСИ характеризует мощность, отбираемую при измерении у источника измеряемого сигнала. Наиболее существенно это при измерении напряжения. Входное сопротивление практически постоянно только для ЦСИ с входным делителем (если можно пренебречь шунтирующим действием схемы на выходе делителя). В общем случае ЦСИ уравновешивающего преобразования компенсирует измеряемую величину опорной, поэтому входное сопротивление меняется и зависит от измеряемой величины.

Быстродействие.

В понятие быстродействия  вкладывают расхождение между мгновенным значением измеряемого сигнала и цифровым кодом. Для определённости будем считать, что коды N_i приписывают началу каждого цикла (рис. (3)). На рисунке отмечено t_i – начало i –го  цикла, t_i^’ – конец i –го  цикла преобразования, t_пр – время преобразования. Светлыми кружочками обозначены результаты измерения в момент времени, когда они получены, а тёмные кружочки – это результаты измерения в тот момент, которому они приписаны.

На рисунке (4) более детально рассмотрены погрешности преобразования.  На результаты измерений действуют следующие обстоятельства: реальные значения  q_ном отличаются от номинального; в действительные моменты времени начала цикла преобразования отличаются от (реальных) номинальных. t_i – теоретическое начало периода преобразования. Расхождение между полученным результатом (тёмная точка) и истинным мгновенным значением (х) можно назвать абсолютной погрешностью цифрового измерителя . Она содержит следующие составляющие:  – появляется из-за того, что процесс преобразования требует времени; – появляется из-за того, что моменты времени t_i отличаются от того момента, когда действительно начинается очередное преобразование;  – вследствие того, что N_i (·) соответствует номинальным значениям дискретизации, которые отличаются от действительных значений;  – из-за дискретности самих уровней.

Перечисленные составляющие можно разделить на две группы:

1)  и  зависят не только от свойств прибора, но и от поведения исследуемого процесса. При большом росте х(t) они увеличиваются, при постоянном исследуемом процессе они превращаются в ноль.  и  можно назвать динамической погрешностью.

2)  и  существуют постоянно при всех видах х(t), поэтому их называют статическими погрешностями.

Лекция 7

Информационные характеристики.

Для ЦСИ число возможных событий или состояний, то есть  максимальное количество информации равно:

                         , где

h – основание системы счисления, а m – количество разрядов.

Так как h  постоянная величина, то с ростом числа m растёт и количество информации.

Если значения измерений равновероятны, то вероятность одного из них:

                  

Для равновероятных значений входной величины х количество информации в двоичной системе исчисления равно:

                 , где

       – заданное в процентах значение допустимой относительной погрешности преобразования.

Чем больше информации в одном измерении, тем больше времени нужно для её передачи. Скорость передачи:

                , где

t_п – время преобразования, во время которого передавалась двоичная информация.

Учитывая ранее сказанное, скорость передачи информации можно выразить:

    , где

х_{max –} допустимое максимальное значение передаваемой величины.

При известных значениях х_max и можно определить необходимое число разрядов и скорость передачи информации.

Помехоустойчивость.

Помехами называют различные воздействия, искажающие входной или передаваемый внутри прибора сигнал.

Под помехоустойчивостью ЦСИ понимают способность выдавать правильные результаты несмотря на наличие помех.

Правильное сконструированное ЦСИ должно быть устойчиво к внешним и внутренним помехам.

Поскольку полностью устранить помеху на входе нельзя, то помехоустойчивость численно характеризуется степенью подавления помех на входе.

Оценку помехоустойчивости ЦСИ обычно определяют по отношению к аддитивным помехам или складывающимся со входящих символов.

Существуют помехи импульсные и флюктуационные.

Импульсные помехи – последовательность импульсов произвольной формы, длительности и амплитуды, появляющиеся в произвольные моменты времени, причем длительность импульсов много меньше интервалов времени между ними.

Помехоустойчивость к импульсным помехам не нормируется хотя для защиты от них применяется большое число мер, таких как: страбирование, а также существуют методы одновременного подавления импульсных и флюктуационных помех.

Флюктуационные помехи – непрерывные во времени случайные процессы. Частным случаем флюктуационной помехи является гармоническая например сетевая помеха. В этом случае помехозащищенность ЦСИ нормируется по отношению к сетевой помехе создаваемой источником питания как самого ЦСИ так и расположенных вблизи других объектов.

Флюктационные помехи обычно разделяют на: помехи нормального вида и помехи обычного вида.

Помеха нормального вида L_н возникает на входных зажимах ЦСИ за счет электромагнитных наводок L_н1 и L_н2 возникающих на линии электросвязи r1 и r2. В силу не идентичности линий связи L_н1¹L_н2 и L_н=L_н1-  -L_н2.