Введение в метрологию. Измерения и их классификация. Погрешности измерений. Информационно-измерительные системы, страница 18

Для предотвращения алиасинга следует повышать частоту дискретизации или ограничить спектр сигнала перед оцифровкой фильтрами низких частот (НЧ-фильтры, low-pass filters), которые пропускают без изменения все частоты, ниже заданной, и подавляют в сигнале частоты, выше заданной. Эта граничная частота называется частотой среза (cut-off frequency) фильтра. Частота среза анти-алиасинговых фильтров устанавливается равной половине частоты дискретизации. В реальные АЦП почти всегда встраивается анти-алиасинговый фильтр.

ДОПОЛНЕНИЕ К РАЗДЕЛУ – ограничение по фильтрации, помехи и шумы, общая схема ИИС с фильтрацией

Блок – схема ИИС с аппаратной фильтрацией.

ПОМЕХИ и ШУМЫ

СТРУКТУРА РЕШЕНИЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ ЗАДАЧИ

Поставленная исследовательская задача (или задача контроля), включающая в себя информационно-измерительную систему (ИИС), содержит пять уровней :

1.  ОПИСАНИЕ ОБЬЕКТА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ, в том числе ОПРЕДЕЛЕНИЕ И ОПИСАНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН, НЕОБХОДИМЫХ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЙ, и общего числа измерительных каналов.

Должно быть описаны:

·  Обьект, цели и задачи ИИС,

·  Физические задачи измерения, в том числе:

- набор измеряемых физические величины,

-  параметры (диапазон) изменения для каждой физической величины,

- необходимая точноть для нее,

- необходимое быстродействие для каждой из них,

- количество измерительных каналов (ИК) для каждой физической величины,

- общее число измерительных каналов для ИИС,

- внешние климатические и другие специфические условия для измерений.

2.  ВЫБОР СООТВЕТСТВУЮЩИХ СТАНДАРТНЫХ ПП (ДАТЧИКОВ), или КОНСТРУИРОВАНИЕ НЕСТАНДАРТНЫХ ПП.

Информация о ПП (датчиках) различного назначения и принципов действия будет нами изучаться по мере прохождения курса. Также, дополнительную информацию о датчиках можно получить из журнала «Датчики и Системы».

3.  ОПРЕДЕЛЕНИЕ И ОПИСАНИЕ ВТОРИЧНОЙ АППАРАТУРЫ (нормирующих усилителей, генераторов – по мере необходимости и др.) для согласования выходных сигналов от датчиков и входа АЦП. Для каждого измерительного канала, после выбора ПП необходимо определить:

- надо генератор (для параметрического датчика), или нет ,

- необходимость нормирующего усилителя (НУ), и параметры согласова-ния НУ с ПП (по входному сопротивлению, и Эл. Напряжению/току),

- согласование НУ с АЦП (по выходным напряжению и сопротивлению),

- определить частотный диапазон НУ в соответствии с требованиями измерения физической величины.

4.   ОПРЕДЕЛЕНИЕ необходимых ПАРАМЕТРОВ АЦП, в том числе, определение алгоритмов предобработки (если это необходимо)  и ВЫБОР ТИПА АЦП (или АЦП + микропроцессор), в соответствие с поставленной измерительной задачей. Выбор параметров АЦП по:

·  Входному напряжению (и сопротивлению),

·  Числу каналов измерения,

·  Частоте опроса (быстродействию канала),

·  Конструктивному решению (выносной/встроенный),

·  Требуемой коммутации ИИС (с управлением измерений, или без него),

·  Требуемой предобработке (устранению выбросов, сокращению информации – если надо),

·  Наличие/отсутствие микропроцессора (МП),

·  Выбор интерфейса данных RS-232, IEEE-4888, USB.

·  Наличие/отсутствие протокола подтверждения обмена данных с РС.

5.  ВЫБОР РС и платформы программной реализации (например, МАТЛАБ) для реализации ИИС, включая описание алгоритмов обработки, расчетов и формы представления результатов.

·  Входной интерфейс данных,

·  Платформа программной реализации ИИС,

·  Перечень алгоритмов и представление результатов измерений и расчетов (расчетных параметров на основе результатов косвенных измерений).