ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИГНАЛОВ В СИ.
Основным принципом получения и передачи измерительной инфор-мации является измерительные преобразования. Измерительные преобразования осуществляются различными физическими звеньями электрической цепи, которые называются измерительными преобразователями. В этом смысле СИ являются последовательностью (каскадом) измерительных преобразователей. В самом простом случае для реализации измерений необходимо осуществить две операции: воспроизведение и сравнение. Однако в реальной жизни обойтись этими двумя операциями не удаётся. Их намного больше. Вот некоторые из них:
1) первичные восприятия измеряемой величины и формирование измерительного сигнала;
2) функциональные (операторные) преобразования;
3) квантование;
4) дискретизация;
5) восстановление;
6. модуляция (демодуляция);
7) фильтрация;
8) запоминание;
9) регистрация.
Связь между входными и выходными сигналами X(t) и Y(t) может быть в общем случае описана уравнением преобразования (связи)
Y(t)=F[X(t)]
где F – некоторая функция преобразования.
Функции преобразования и преобразователи разделяются на два
больших класса:
• линейные;
• нелинейные.
Линейная функция преобразования удовлетворяет двум условиям суперпозиции: аддитивности и однородности:
F[a1x1(t)+a2x2(t)]=a1F1[x1(t)]+a2F2[x2(t)],
где a1,a2=const.
В результате взаимодействия с чувствительным элементом измеряемая величина преобразуется в промежуточный сигнал, который подвержен дополнительным преобразованиям (промежуточным преобразованим): усиление, выделение сигнала на мостовой схеме, суммирование и т.д.
Функциональные преобразования реализуют:
• изменением физической природы сигнала;
• изменением размеров информативных параметров сигналов;
• изменением неинформативных параметров сигналов;
• масштабированием, т.е. созданием выходного сигнала, однорого с входным (при этом выходной сигнал имеет информативный параметр крат-ный по размерам информативному параметру информативному параметру входного сигнала).
Нелинейные функциональные преобразования сигнала описываются нелинейной зависимостью выходного сигнала преобразователя от входного.
Нелинейные преобразования сигнала используются в связи с необходи-мостью линеаризации общей характеристики СИ, автоматизации косвенных измерений, сжатия данных по оси значений и т.п.
Преобразование сигналов реализуется звеньями измерительной цепи неизбежно сопровождается изменением выходных сигналов по отношению к входным во времени. Эти изменения объясняются внутренними динамически-ми процессами преобразования энергии. Поэтому в общем случае процесс преобразования сигналов описывается интегрально-дифференциальными уравнениями (ИДУ). Линейные системы описываются линейными дифференциальными уравнениями с постоянными коэффициентами
Аналого-цифровые преобразования (АЦП) сигнала позволяют анало-говый сигнал представить в виде числа.
Число N выражают либо в виде комбинаций цифр отсчета, либо в виде комбинаций условных сигналов. Комбинацию цифр в виде числа N называю кодом. Представление числа N в виде кода – кодированием.
В широком смысле слова понятие« кодирование» означает операцию перевода по определённым правилам кодовых символов одного алфавита, отображающего формальный объект, в кодовые символы другого алфавита.
В технике получило распространение цифровое кодирование. В общем случае числовое кодирование в измерении – это операция отображения количества единиц данной величины числом в данной системе счисления.
Система счисления (СС) – это совокупность символов в виде цифровых знаков и правил, которые применяются для однозначного представления чисел и выражений количественной информации в числовой форме.
Числовой код – это представление числа (результата измерений) в форме удобной для числовой обработки дискретными устройствами, передачи результатов измерений по каналам связи и т.п.
СС разделяются на два класса: позиционные и непозиционные СС.
Непозиционная система – это система, в которой значение знака не зависит от его положения по отношению к другим знакам.