Электронные измерительные системы. Цифровые вольтметры. Осциллографы. Системы сбора данных, страница 6

4.5 Системы сбора данных   291

угольный сигнал и регулируя переменный конденсатор небольшой емкости, включенный параллельно последовательному резистору пробника. Таким об­разом можно устранить влияние входной емкости осциллографа на коэффи­циент ослабления. Если фронт прямоугольного сигнала на экране ЭЛТ оста­ется затянутым, то это означает, что частотная коррекция недостаточна. Ког­да коррекция избыточна, на фронтах появляются выбросы. Емкость конден­сатора частотной коррекции следует установить такой, чтобы получить форму сигнала на экране ЭЛТ, наиболее близкую к прямоугольной.

Точность

Точность усилителей и аттенюаторов осциллографов бывает согласована с точностью ЭЛТ. Если учесть конечные размеры экрана, диаметр светового пятна (толщину рисуемой линии) и нелинейность отклоняющей системы, то более чем достаточной оказывается точность 1%. Общая погрешность ос­циллографа часто не превышает ±3%. Погрешность временной развертки также составляет около +3%. Измерение временного интервала можно вы­полнить немного точнее (±1%), используя задержку развертки.

4.5 Системы сбора данных

В настоящее время во многих измерительных системах применяются цифро­вые компьютеры. Причина этого заключается в том, что за последние годы цифровые компьютеры (в отличие от аналоговых) стали менее дорогими, более быстрыми, меньше по размерам и заметно более надежными. Кроме того, цифровой компьютер может сделать измерительную систему исклю­чительно гибкой, поскольку его программное обеспечение легко изменяет­ся пользователем. Все эти факторы сыграли свою роль в том, что во многих измерительных системах используются сегодня микро- и миникомпьютеры. Примеры могут быть самыми разнообразными: от полностью автоматизиро­ванного контроля качества продукции в промышленности и автоматическо­го управления промышленными процессами до весьма сложных систем ав­томатизации в лаборатории. Во всех этих применениях главную роль играет не столько способность компьютера выполнять различные функции управ­ления, сколько возможность выполнения с его помощью широкого спектра действий над информацией, получаемой в результате измерения. Примером может служить обработка измеренных данных с целью уменьшения шума и искажений, коррекции нелинейности и компенсации влияния помех, а также такого преобразования полученных при измерении данных, которое позво­ляет человеку легко их интерпретировать.

В общем случае всю систему, обеспечивающую регистрацию, обработку, отображение и распределение измерительной информации, называют сис­темой сбора (и распределения) данных. В следующих разделах этой главы мы рассмотрим работу систем сбора данных в различных аспектах.


292   Электронные измерительные системы

4.5.1 Введение

Мы уже видели (в разделе 3.3.6), что фактически все измеряемые параметры и переменные макроскопических физических процессов в окружающем нас мире являются аналоговыми по своей природе. Поэтому мы принимаем в качестве определения, что аналоговый измерительный сигнал — это такой сигнал, величина (амплитуда) которого известна для каждого момента в пределах выделенного отрезка времени и может принимать любые значения в интервале между определенными нижним и верхним пределами. Таким образом, аналоговый сигнал является непрерывным как по времени, так и по величине.

Цифровые компьютеры не могут манипулировать с такими сигнала­ми непосредственно; они могут обрабатывать и вырабатывать только циф­ровые сигналы. Чтобы переходить от аналоговых сигналов к цифровым (и обратно), нам необходимо выполнять процедуру, носящую название «преобразование сигнала». Частью такого преобразования является ото­бражение непрерывного по времени сигнала в дискретный по времени сигнал. Дискретный по времени сигнал определен только в отдельных точках на оси времени. Такая дискретизация необходима потому, что компьютеры не могут осуществлять обработку данных непрерывно во времени, а могут иметь дело только с данными, относящимися к диск­ретным моментам времени. Дискретный по времени сигнал, получен­ный из аналогового сигнала путем (только) дискретизации по времени, называют «сигналом, представленным в виде выборочных значений». Такой сигнал легко получить с помощью электронной схемы взятия выборок.