Структура измерительного канала цифровых устройств

Функциональные элементы измерительных устройств.

Измерительный прибор — средство измерений, предназначенное для получения значений измеряемой физической величины в установленном диапазоне.

ЦИП состоит из двух обязательных узлов:

1) аналого-цифрового преобразователя (АЦП)

2) цифрового отсчетного устройства (ОУ).

АЦП выдает код в соответствии со значением измеряемой величины. ОУ отражает это значение в цифровой форме.

Принцип работы ЦИП основан на дискретном представлении непрерывных величин.

ЦИП устроены сложно, их функциональные части выполняются на основе элементов электронной техники, в основном это интегральные микросхемы.

Наиболее часто применяемые узлы:

1) Триггеры состоят из устройства с двумя состояниями устойчивого равновесия, способными скачкообразно переходить из одного состояния в другое с помощью внешнего сигнала..

2) Пересчетные устройства (ПУ) применяются для выполнения различных задач, например, для деления частоты импульсов, для преобразования число-импульсного кода в двоичный и т.д.

3) Знаковые индикаторы применяются для получения показаний в цифровой форме в виде сегментных знаковых индикаторов.

4) Ключи - это устройства, выполняющие функции выключателей и переключателей.

5) Логические элементы реализуют логические функции. Входными и выходными величинами этих элементов являются переменные, принимающие только два значения -1 и 0.

6) Дешифраторы - это устройства, для преобразования кодов одного вида в другие.

7) Сравнивающие устройства (СУ) - предназначены для сравнения известной (X1) и неизвестной (Х2) величин и формирования выходного сигнала (у, у1, у2) в зависимости от результатов сравнения.

8) Цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП) предназначены для преобразования кода в квантованную величину (напряжения, сопротивление и т.д.).

 

Для измерительных приборов характерен следующий ряд параметров:

Диапазон измерений — область значений измеряемой величины, на который рассчитан прибор при его нормальном функционировании (с заданной точностью измерения).

Порог чувствительности — некоторое минимальное или пороговое значение измеряемой величины, которое прибор может различить.

Чувствительность связывает значение измеряемого параметра с соответствующим ему изменением показаний прибора.

Точность — способность прибора указывать истинное значение измеряемого показателя (предел допустимой погрешности или неопределённость измерения).

Стабильность — способность прибора поддерживать заданную точность измерения в течение определенного времени после калибровки.

Структура измерительного канала цифровых устройств.

На вход системы поступает в общем случае аналоговый сигнал S(t), сформированный информационным устройством (или датчиком), являющимся источником данных. Сигнал S(t) рассматривается как реализация случайного процесса.

Цепь преобразования данных одного устройства (или датчика) в многоканальной системе образует измерительный канал.

В блоке подготовки сигнал подвергается предварительной аналоговой обработке – согласование, усиление (приведение амплитуды к динамическому диапазону устройства выборки и хранения – УВХ), полосовая фильтрация (ограничение полосы частот сигналов для корректной оцифровки).

Поскольку подсистема обработки в ИИС является цифровой системой, то каждый сигнал подвергается процедуре аналого-цифрового преобразования в модуле АЦП.

Последовательность отсчетов от различных измерительных каналов объединяется в общий поток для последующего ввода в компьютер или передачи по каналу связи.

Подсистема передачи включает кодер и декодер канала связи, передающее и приемное устройства и собственно канал связи (сре­да с антенными устройствами).

Кодер и декодер осуществляют помехоустойчивое кодирование и декодирование сигналов с целью дополнительной защиты передаваемых сообщений от помех в канале связи.

Восстановление исходного аналогового сообщения по цифровым отсчетам с допустимой погрешностью производится на приемной стороне.