Общие сведения об исследованиях и испытаниях ГПС. Общие сведения о средствах и методах измерения. Измерение частоты вращения. Емкостные преобразователи. Испытания гидро- и пневмоприводов на прочность и герметичность, страница 20

ЛЕКЦИЯ №15 02.05.2013

Равномерная дискретизация …..

Частота дискретизации в этом случае определяется на основании теоремы Котельникова, согласно которой Х(t), имеющий ограниченный спектр частот может быть восстановлен без погрешностей по значения выбора, взятых с частотой 2 fm, где fm – максимальная частота спектра сигнала.

2) квантование по уровню. При квантовании по уровню значения входного дискретного по времени и непрерывного по амплитуде сигнала хвх отождествляют с одним из m возможных уровней квантования. Различают два способа квантования: с усечением, и с округлением. При квантовании с усечением, значения входного сигнала Хвх отождествляют с ближайшим меньшим уровнем квантования.  где Хвх – челая часть отношения, и она соответствует итому уровню квантования. Q – величина кванта. Разность между квантованным и неквантованных значением дискретного сигнала определяет погрешность квантования. Погрешность квантования в этом случае лежит в пределах от минуc Q

При квантовании с округлением сравнивают с ближайшим уровнем квантования…

…

Погрешность квантования вследствие априорной неизвестности преобразуемого сигнала, принимает любые значения в указанных выше пределах и может рассматриваться как дискретный случайный сигнал, с равномерным законом распределения. Данный случайный сигнал т.е. фукнцию е(t) принято называть шумом квантования. Шум квантования будет тем ниже

Разрядность цифрового преобразованного сигнала и соответственно АЦП, определяется числом m уровней квантования, на которые разбивается динамический диапазон входного сигнала.

Существуют различные критерии выбора разрядности АЦП, один из них соответствует заданному отношению мощности сигнала к мощности шума квантования, выраженному в децибелах. Сигма – среднеквадратичное отклонение сигнала и шума х и е. При выборер разядности необходимо также учитывать внешние шумы присутствующие во входном сигнале.

3) Цифровое кодирование. Преобразование входного сигнала в цифровой код является измерительной процедурой и осуществляется путем выполнения ряда операций сравнения измеряемой величины с набором дискретных эталонных величин имеющих однинаковую природу с преобразуемой. Процедура цифрового кодирования тесно связана с квантованием по уровню и зачастую выполняется с ней параллельно по времени. Преобразование аналогового сигнала в цифровой вид может осуществляться одним из трех основных методов: 1) методом последовательного счета 2) метода поразрядного уравновешивания 3) методом одновременного считывания. Эти методы отличаются характером реализации аналого-цифрового преобразователя по времени.

Метод последовательного счета заключается в последовательном во времени сравнении аналоговой величины с известной опорной величиной Q называемой квантом. В процессе преобразования определяется сколько раз эта эталонная величина размещается в измеряемой и временная диаграмма данного преобразования выглядит следующим образом:

Процесс оцифровки заключается в том что входной измеренный сигнал Хизм постоянно сравнивается с эталонным, квантованным по уровню сигналом Хкв, которая дискретно с шагом возрастает во времени от икс минимального до икс максимального. Сравнение продолжается до тех пор пока их ихмеренное не станет большое икс квантованного…. Как только превысит методом усечения или округления, определяется ближайший уровень квантования и считывается соответствующий данному уровню цифровой код.

Достоинства … недостатком малое быстродействие.

Метод поразрядного уравновешивания заключается в том что при преобразовании аналоговой величины в цифровую осуществляется с группой сравнения образцовых эталонных величин, значения которых подобраны в соответствии с выбранной системой исчисления. В процессе сравнения с аналоговой величиной, эталонные величины используются последовательно начиная со старшего разряда. Если измеряемая величина меньше эталонной в данном разряде, присваивается ноль и переходят к следующему младшему разряду для сравнения. Если измеряемая величина окажется более эталонной то присваивается единица.