Классификация измерительных сигналов

Поздяев В.И.

 

Преобразование
измерительных сигналов

 

 

(Материалы для лекционных и практических занятий)

 

 

! Ошибки не устранены!

 

 

Рассмотрены следующие разделы:

1. Классификация измерительных сигналов, их характеристики и математическое представление;

2. Виды модуляции и их применение в измерительной технике;

3. Преобразование сигналов линейными и нелинейными цепями;

4. Анализ и синтез линейных фильтров;

5. Дискретная обработка сигналов. Цифровые фильтры;

6. Дискретные преобразования Фурье и другие методы анализа.

 

Литература

 

1. Баскаков С. И. Радиотехнические цепи и сигналы. – М.: Высш. шк., 2002.

2. Нефёдов В. И. Основы радиоэлектроники и связи. Учебник для ВУЗов. – М.: Высш. шк., 2002 г.

3. Гоноровский И. С. Радиотехнические цепи и сигналы. – М.: Радиосвязь, 1986 г.

4. Задачник к учебнику Гоноровского

5. Задачник к учебнику Баскакова

6. Капустян В. И. Активные RC-фильтры высокого порядка. – М.: Радиосвязь, 1985 г.

7. Карташев В. Г. Основы теории дискретных сигналов и цифровых фильтров. – М.: Радиосвязь, 1982 г.

8. Сиберт У. М. Цепи, сигналы и системы. В 2-х частях: пер. с англ. – М.: Мир, 1988 г.

 

Классификация измерительных сигналов

 

Сигнал – носитель информации. Материальной основой сигнала служит какой-либо объект или процесс – носитель (переносчик). Важно: сигналом носитель становится в результате модуляции.

Преобразование информации происходит таком образом, что один из параметров несущего процесса на выходе преобразователя, называемый модулируемым, функционально связан с одним из параметров (моделирующим) входного процесса.

В инженерной практике наиболее употребляемыми являются гармонические процессы (реже – механические, чаще – электрические), причем информация содержится в одном из параметров (в амплитуде, в частоте, в фазе).

 

Сигналы механической природы – это линейное и угловое перемещение, сила, момент и механическое напряжение.

Сигналы электрической природы – напряжение, ток.

Операция, обратная модуляции, то есть восстановление модулирующего параметра по принятому модулируемому, называется демодуляцией. И с этих наиболее общих позиций все механо-электрические преобразователи, как измерители физических величин являются модуляторами, а электроизмерительные приборы являются демодуляторами.

Измерительные сигналы классифицируются по многим признакам. Классификация представлена на рисунке.

 

Сигналы весьма разнообразны по форме, представлению, по материальному виду носителя, и с конкретными сигналами, как и с объектами, работать сложно. Для изучения их свойств, проектирования преобразователей, приборов их заменяют моделями.

Модель – это способ представления сигнала. Например, может быть физическая модель. Однако, в инженерной практике важны количественные соотношения. Поэтому абстрагируются от конкретных свойств и переходят к математическим моделям. Математическая (аналитическая) модель может быть представлена функциональной зависимостью, уравнением, матрицей, таблицей, графом, то есть любым подходящим математическим объектом. В научной литературе сложились следующие представления сигналов: временное (динамическое) представление, спектральное, статистическое, геометрическое, аналитическое.