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
2Погрешность 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.
4Сигнал 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.