Формы представления информации при измерениях

 

Измерительная информация представляется в виде сигналов, являющихся ее носителями. Сигнал есть физическая величина, изменяющаяся во времени, имеющая хотя бы один параметр, который непосредственно (либо опосредованно, через другую связанную с ним величину) содержит информацию, и эта инфор­мация может быть определена. Указанные параметры носят назва­ние информативных и должны допускать измерение множества их значений. Эти параметры однозначно связаны с измеряемой величиной и обеспечивают воспроизводимость ее значений при повторении измерений; они служат одновременно мерами значе­ний соответствующих измеряемых величин, т.е. измеряемые ве­личины отображаются соответствующими информативными па­раметрами.

Обычно в качестве сигнала воспринимается сама измеряемая величина. Измерения представляют собой процессы преобразо­вания сигналов, в которых сигнал «измеряемая величина» преоб­разуется в сигнал «выходная величина», т.е. «измеренное значение». Понятия сигнала и связанных с его определением свойств можно пояснить на следующих примерах.

Рис. 23.8. Схема измерения термоЭДС:

а — термоэлемент и измерительный прибор — единый блок; б — термоэлемент и измерительный прибор разнесены

 

На рис. 23.8 схематично показаны термоэлемент и подключенный к нему прибор для измерения генерируемой термЭДС. Пару датчик —прибор можно рассматривать как единую систе­му (рис. 23.8, а) и как два последовательно соединенных устрой­ства (рис. 23.8, б). В первой схеме можно выделить измеряемую величину — температуру 9 (входной сигнал х_е); носитель сигнала х_а, преобразуемый в отклонение стрелки вдоль шкалы на дли­ну L дуги; информативный параметр — длину L, отсчитываемую от нулевой отметки на шкале до деления, напротив которого остановилась стрелка.

Во второй схеме входными сигналами являются измеряемые величины х_е = 0 и х_ь = u_θ — термоЭДС. Носителями сигнала х_а являются термоЭДС и отклонение стрелки, а информативными параметрами — значение термоЭДС и перемещение L стрелки.

В другом примере — в часах со стрелочным циферблатом (рис. 23.9) — входным сигналом х_е является время t, информативными параметрами — угол СЦ отклонения малой (часовой) стрелки и угол а₂ отклонения большой (минутной) стрелки от условно нулевой линии.

Рис. 23.9. Циферблат часов

Классификация сигналов

Систематизировать сигналы можно по различным классифи­кационным признакам. Согласно положениям теории информа­ции сигналы могут различаться по их информативным парамет­рам. Здесь мы ограничимся так называемыми детерминирован­ными сигналами, поведение которых в любой момент времени известно.

Схема классификации детерминированных сигналов и эпюры соответствующих примеров сигналов изображены на рис. 23.10, 23.11. Эти сигналы могут быть аналоговыми и квантованными. Аналоговый сигнал (точнее, его информативный параметр) в любой момент времени характеризуется каким-то численным значением и может быть представлен бесконечно большим коли­чеством значений по уровню. Квантованный сигнал, наоборот, представляется конечным числом значений по уровню. Области значений, в которых определен подобный сигнал, называются интервалами (шагами, уровнями) квантования. Квантование по уровню должно быть очень точным, однако число возможных квантованных значений (уровней квантования) конечно. Числа уровней кодируют; такие сигналы называют цифровыми.

Деление сигналов на аналоговые и цифровые (с точки зрения значений их уровней) не надо путать с непрерывными и преры­вистыми (дискретизованными) сигналами. Первые характеризу­ются объемом значений, а вторые различаются характером изме­нения во времени и продолжительностью воздействия. Непре­рывный сигнал все время изменяется; он действует и имеет оп­ределенное значение в любой произвольный момент времени. Дискретный сигнал изменяется только в интервалах времени, называемых интервалами (шагами) дискретизации.

На рис. 23.12 показан участок записи аналогового дискретизо-ванного сигнала х_а =f(t), полученной на точечном самописце. Сигнал по уровню является аналоговым; его уровни х_а могут быть представлены бесконечно большим числом значений. Однако во времени он прерывист, т. е. представлен отдельными дискретны­ми значениями, измеренными через равные интервалы дискрети­зации по времени. Эти интервалы в некоторых случаях могут быть неодинаковыми.

Квантованные по уровню сигналы подразделяют, в свою оче­редь, на двух- и многоуровневые (или двух- и многозначные). Первые называются двоичными сигналами; они принимают толь­ко два значения: 0 или 1. В некоторых случаях им приписывают значения -1 и +1, хотя такие сигналы относятся к трехуровневым, так как включают в себя и нулевое значение (рис. 23.11, д). Обыч­но эти сигналы называют цифровыми и представляют в виде со вокупности импульсов, причем информативным параметром такой последовательности импульсов может быть не только амплитуда (рис. 23.11, в...д), но и частота следования этих импульсов, и временное расстояние между ними.

 

 

В последнем случае (рис. 23.11, з) нулевым значением информативного параметра сигнала — времени — является отсутствие импульса в такте, а количество таких значений (0 и 1) в такте представляет собой числовой код. Цифровые сигналы являются дискретными. Их можно переда­вать последовательно (по одному каналу) или параллельно, одно­временно по группе параллельных каналов в виде параллельных слов. При последовательной передаче требуется также передавать символ — признак временного такта (рис. 23.11, з).

 

⇐ Предыдущая29303132333435363738Следующая ⇒

Поделиться: