Квантование и дискретизация измерительных сигналов.

По характеру изменения инф параметров сигналы делят:

1. Непрерывные по времени и размеру

2. Непрерывные по времени и квантованные по размеру

3. Дискретизированные по времени и непрерывные по размеру

4. Дискретизированные по времени и квантованные непрерывные по размеру

1. такой сигнал опр-ён в любой момент времени его существования и принимает любые значения в его диапазоне изменения. рис

Квантование - это измерительное преобразование непрерывно изменяющейся величины ступенчато изменяющееся заданным размером ступени – Q- кванта

2 Погрешность квантования ∆ это методич погрешность отражения непрерывной величины числом ограничений по числу разрядов. рис

Эта погрешность равна разности м-у непрерывной функцией и значением квантования

3 получена из непрерывной по времени и размеру посредствам дискретизации

Непрерывный по времени сигнала Ψk=Ψ (K∆t)

Соотношением моментам времени K∆t, К=1, 2…..

Интервал ∆ t - шаг дискретизации

Процесс дискретизации непрерывного сигнала на рис 1

Как правило ∆ t постоянно

По способу получения дискретиз значений: физическая дискретизация и аналитическая дискретизация.

физическая дискретизация осуществляется аппаратным средствами электроники(рис.2а), преобразованием непрерывного сигнала, кот осуществляется с пом стробирующего импульса(ненулевой).

К моменту времени ti возникает погрешность датированного отчета: ∆g=Yвых(ti)-Yср. Такие дискретности имеют место в расчетах различных процессов кот выполняются с помощью вычислительной техники.

В этом случае она наз-ся дискретизация аналитическая / длительность стробирующего импульса равна нулю /, погрешность датирования отсутсвует и дискретиз значение относится к заданному моменту времени.

4 Сигнал дискретный по времени и квантованный относится к цифровым сигналам (рис). Устройство АЦП осуществляется совместными действиями: дискретизацией и квантованием и описывается выражением:

Yкд(K∆t)=Σ N(K∆t)*q*d(t- K∆t), q – величина кванта

 

 

Интегральные параметры периодического сигнала

Переменным период сигнал У(t) кроме совокупности мгновенных значений часто описывается несколькими обобщающими параметрами наз-ся интегральными и характер-ся в целом периодическом(целом) сигнале:

1 Амплитудное Ум равно макс на периоде значению y(t)

2 Среднее значение Ycр= 1/T*∫Y(t) dt, (0…Т). Оно описывает постоянную составляющую сигнала.

3 средне выпрямленное значение используется для симметричных оси, не для постоянных Ycв=1/T*∫|Y(t)| dt, (0…Т).

4 среднеквадратическое значение

Y скз = √(1/T*∫Y²(t) dt)= √Σ Y²к, Yк- среднеквадратичное значение К-той гармоники, его наз действующим или эффективным.

Связь между перечисленными параметрами устанавливается с помощью след коэф:

Коэф формы Kф= Yскз/Yсвз

Коэф амплитуд Ка=Ym/Ycкз

Коэф усреднения Ky=Ym/Ycвз=Ka* Kф

Числовые значения для некоторых сигналов приведены в табл

Синусоид Ka=2^1/2 Kф=pi/(2*2^1/2) Ky=pi/2

Меандр Ka=1 Kф=1 Ky=1

Линейно- Ka=1.73 Kф=2/3^1/2 Ky=2

Знакоперемен

Однополярный Ka=1.73 Kф=2/3^0.5 Ky=2

(пилообразный)

 

Метрологическая надежность.

Надежность – это свойство изделия выполнять свои ф-ии, сохраняя во времени эксплуатационные показатели, кот соотв-ют зад режимам, условиям использования, тех обслуживания, хранения и транспортировки: безотказность, долговечность, сохраняемость, ремонтопригодность.

Исправное состояние – состояние изделия, при кот оно соот-ет всем требованиям НТД.

Если изделие находится в кот оно способно выполнять зад ф-ии, сохраняя значения в пределах треб-ий НТД, то оно находится в состоянии работоспособности. Исходя из возможности дальнейшего использования после отказа изделия делят на ремонтируемые и неремонтируемые, восстановимые и невосстановимые.

Восстановимые – изделия, работоспособность кот в случае отказа подлежит восстановлению.

Ремонтируемое – изделие, подлежащее ремонту после отказа.

Отказ характеризуется:

1 критерий отказа(в НТД), признак – выход одного из пар-ов за установленный допуск

2 причина отказа(просчеты при проектировании, дефект производства, нарушение правил эксплуатации, повреждение, старение и изнашивание).

3 признак отказа - непосредственнные или косвенные

4 характер отказа или повреждения

рисунок: I – период приработки

II – период нормальной эксплуатации

III – период износа

на участке 0-t – наблюдается внезапный приработочный отказ, из-за того, что один из элементов изделия бракован либо имеет низкий уровень надежности.

на участке t1 – t2 – миним постоянный уровень отказов, для этого периода внезапный отказ из-за действия случайных факторов предупредить почти невозможно.

на участке t2 – t3 интенсивность отказов растет из-за старения элементов, может наблюдаться постепенный и внезапный отказ

в т. t3 – период износа завершается.