Регистрация измерительной информации. Электронная регистрация измерительной информации и её воспроизведение.

Самая важная функция регистрации состоит в том, чтобы служить памятью, так как мы хотим сохранить на некоторое время информацию, полученную при преобразовании.

Информация, получаемая в результате преобразования, может содержаться в объекте измерения в двух формах: активной и пассивной.

Аналоговые электрические сигналы обычно регистрируются при измерениях одним из следующих способов: графическим, магнитным или электронным путем.

Графическая запись представляет собой регистрацию сигнала на бумаге с помощью пера. Магнитная запись измеряемых сигналов осуществляется на способном запоминать магнитном носителе. Электронная регистрация предусматривает запись измеряемого сигнала в полупроводниковую память, как это делается, например, в устройстве для регистрации переходных процессов.

 

Принцип действия устройства для регистрации переходных (быстропротекающих) процессов поясняется на рисунке 8.5. Этот прибор иногда называют оцифровывающим осциллографом, в котором осуществляется дискретизация,  Существенной функцией устройства для регистрации переходных процессов является то, что с его помощью можно регистрировать как периодические, так и апериодические (переходные) сигналы, которые можно выводить для наблюдения позднее со значительно меньшей скоростью и в периодическом режиме. Запись осуществляется путем дискретизации входного сигнала и сохранения выборочных значений в циклической памяти. Сигнал воспроизводится в аналоговом виде при использовании позднее.

Электронное устройство для регистрации переходных процессов работает следующим образом. Сначала из входного сигнала в расположенные на равном расстоянии друг от друга моменты времени берутся выборочные значения, которые с помощью аналого-цифрового преобразователя (АЦП) переводятся в форму цифровых данных. Эти данные записываются в циклическую полупроводниковую память. В отсутствие сигнала запуска этот процесс происходит непрерывно и новые данные постоянно записываются поверх старых. Памятью (длиной слова и числом сохраняемых слов) определяется разрешающая способность по амплитуде и длительность записи. По сигналу запуска сравнивающее устройство переводит счетчик в активный режим.

 

 

Рисунок 8.5 - Электронная запись с помощью устройства

регистрации быстропротекающих (переходных) процессов

 

Этим счетчиком, в который извне заносится определенное начальное значение, определяется число выборок, которое будет занесено в полупроводниковую память до того, как процесс циклического запоминания будет остановлен. Процедура непрерывной записи поверх старых данных, прерываемая в момент времени, задержанный на определенную величину по отношению к моменту запуска, позволяет нам наблюдать события, происходившие перед тем, как произошел пуск.

После того как устройство для регистрации переходных процессов остановлено, сигнал в форме цифровых данных сразу же становится доступным для обработки на компьютере. Эти данные можно также вновь преобразовать в аналоговый сигнал, как показано на рисунке 8.5. Восстанавливаемый сигнал можно воспроизводить в любом (регулируемом) темпе, который определяется частотой генератора тактового сигнала для воспроизведения. При обратном преобразовании сигнала в аналоговое напряжение совсем легко изменить амплитуду сигнала (усилить его или ослабить) путем умножения в цифровом виде; можно также ввести смещение (добавляя двоичное число). Для того чтобы при аналоговом восстановлении получалась верная копия входного сигнала, необходимо сгладить скачкообразные приращения выходного сигнала цифроаналогового преобразователя (ЦАП), пропустив этот сигнал через фильтр нижних частот.

Частотный диапазон устройства для регистрации переходных процессов определяется частотой, с которой берутся первичные выборки. Время, необходимое для взятия каждой первичной выборки, зависит от быстродействия схемы фиксации выборок, процедуры преобразования и записи в память. На рисунке 8.6,б показано, что выборки из того же самого сигнала можно сделать поочередно, по принципу стробоскопа. Однако теперь сигнал должен быть периодическим. В первом периоде сигнала выборка берется в точке «1». В следующем периоде выборка берется в точке «2».

Трудность заключается в точности, с какой надо поддерживать временные соотношения между моментами взятия выборок и периодом входного сигнала. Если в результате пропускания периодов время между выборками растет, то становится все труднее соблюдать когерентность выборок по отношению к измеряемому сигналу. С другой стороны, чем меньше периодов входного сигнала заключено между соседними выборками, тем быстрее должны срабатывать соответствующие схемы.

 

а

б

в

а - эквидистантное взятие выборок в реальном времени;

б - последовательное когерентное взятие выборок (по принципу стробоскопа);

в - взятие выборок со случайным повторением

Рисунок 8.6 - Различные принципы взятия выборок

преобразуемых сигналов

 

На рисунке 8.6,в представлен гибридный способ взятия выборок, называемый дискретизацией со случайным повторением. Для того чтобы можно было восстановить входной сигнал, нужно просто измерить расстояние между моментом запуска и моментом времени, задаваемым тактовым сигналом, используемым при взятии выборок.

⇐ Предыдущая3456789101112Следующая ⇒

Поделиться: