Сандық өлшеуіш аспаптар.Негізгі ұғымдары мен анықтамалары.

СӨА-тар өлшеу мәліметтерінің дискретті сигналдарын автоматты түрде өңдеп олардың көрсетулерін сандық түрде көрсететін аспап.

Сандық өлшеуіш аспап (СӨА) өзіне міндетті екі функционалдық торапты алады: аналогтық-сандық түрлендіргіш (АСТ) және сандық есептеу құрылғы. АСТ өлшенетін шаманың мәніне сәйкес кодты береді, ал есептеу құрылғысы өлшенетін шаманың мәнін сандық түрде бейнелейді.

Үздіксіз өлшенетін шама кодталу үшін АСТ-да дискреттеліп, содан кейін деңгейі бойынша квантталады. Уақыт бойынша үздіксіз шаманың Х(t) дискреттелуі деп Х(t) шамасын уақыт бойынша үзілісті етіп түрлендіру амалын айтады, яғни оның мәндері нөлден өзгеше және Х(t) мәндерімен тек белгілі уақыт аралығында сәйкес келеді.

Дискреттелудің осы екі көршілес уақыттық кезеңдерінің аралығын дискреттелу қадамы деп аталады және ол тұрақты немесе айнымалы болуы мүмкін. Деңгейі бойынша үздіксіз Х(t) шаманың квантталуы деп, Х(t) шамасын Х _К(t) кванттық шамаға түрлендіру операциясын айтады.

Кванттық шама-белгілі диапазонда соңғы сандық мән қабылдай алатын алатын шама. Кванттық шаманың бекітілген мәндері квантталу деңгейі деп аталады. Екі көршілес деңгейлердің айырымы квантталудың сатысы немесе қадамы немесе квант деп аталады.

Деңгейі бойынша үздіксіз өлшенетін шаманың уақыттан квантталуы және дикреттелуі 1-суретте көрсетілген.

мұндағы Х(t) - өлшенетін шаманың өзгеру графигі; Хк(t)-кванттық шаманың квантталу деңгейіне ең жақын теңдестірілген шамасының өзгеру графигі; t₁, t₂,.., tn - өлшеу уақыттарының кезеңдері; Хк₁, Хк₂,..., Хк_n - кванттау деңгейі; А₁, А₂,..., А_n - t₁, t₂, ..., t_n уақыт ішінде өлшеу кезіндегі СӨА көрсетулеріне сәйкесті ординаталары.

СӨА коды квантталу деңгейінің теңдестірілген өлшенетін мәніне сәйкес шығарылады. Теңдестіру ең жақын квантталу деңгейімен ең жақын үлкен немесе тең, ең жақын кіші немесе тең, сонымен бірге ең жақын үлкен немесе ең жақын кіші немесе квантталу деңгейімен жүргізілуі мүмкін.

Квантталу деңгейінің мүмкін болатын саны СӨА құрылғысымен анықталады. Квантталу деңгейінің санынан есептеу құрылғысының сыйымдылығы (мүмкін болатын есептеу саны) тәуелді болады.

Мысалы, егер СӨА есептеу құрылғысы ең жоғары көрсеткіші 999 болса, онда мұндай аспап 0-ден 999-ға дейінгі аралықтағы шексіз мәндерін бар болғаны 1000 әр түрлі көрсеткіштерімен бейнелейді., яғни бұл аспапта өлшенетін шама 1000 квантталу деңгейі бар квантталған шамаға түрленеді.

Өлшенетін шаманың деңгейі бойынша квантталуынан дискреттік қателік пайда болады, бұл қателіктің пайда болу себебі өлшенетін шаманың шексіз көп мәндері тек СӨА көрсеткіштерімен ғана шектелуімен түсіндіріледі. 1-суретте дискретті шаманың пайда болуы көрсетілген.

Көрініп тұрғандай, өлшеу кезінде көбінесе СӨА көрсеткіштері мен өлшенетін шамалардың мәндері арасында айырмашылықтар болады. Бұл айырмашылық дискреттіктің ∆Х_д абсалюттік қателігін береді.

Дискреттік қателігі тек қана СӨА-ға тән, ал аналогтық аспаптарда болмайды. Бірақ бұл қателік аспаптың дәлдігін арттыруға бөгет болмайды, себебі квантталу деңгейін дәл таңдай отырып, дискретті қателікті өте аз мәнге кішірейтуге болады.