рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

ГЛАВА 7 ЦИФРОВАЯ РЕГИСТРАЦИЯ И АНАЛИЗ СИГНАЛОВ

ГЛАВА 7 ЦИФРОВАЯ РЕГИСТРАЦИЯ И АНАЛИЗ СИГНАЛОВ - раздел Связь, Глава 7 Цифровая Регистрация И Анализ Сигналов...

ГЛАВА 7 ЦИФРОВАЯ РЕГИСТРАЦИЯ И АНАЛИЗ СИГНАЛОВ

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Автономные измерительные приборы (как аналоговые, так и цифровые), предназначенные для статических измерений (вольт­метры, амперметры, ваттметры,… Аналоговые регистраторы (самопишущие приборы, светолучевые осциллографы,… Для решения задач динамических измерений, длительной авто­матической регистрации в настоящее время широко применяются…

ЦИФРОВАЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ РЕГИСТРАЦИЯ

Цифровые измерительные регистраторы не имеют недостатков, присущих аналоговым, и успешно используются в современной измерительной технике. В…

Устройство цифрового измерительного регистратора

На рис. 7.1 приведена упрощенная структура ЦИР. Рис. 7.1. Структура цифрового измерительного регистратора

Дискретизация, квантование и восстановление сигнала

По разным причинам обработка поступающих от АЦП цифро­вых данных не всегда выполняется в реальном времени (в темпе поступления исходных данных),… В результате процедур дискретизации и квантования фрагмент непрерывного (во…

Задание интервала регистрации

Наряду с выбором шага дискретизации Тд не менее серьезным является и вопрос определения необходимой (и/или возможной) длительности и выбора способа задания интервала регистрации Тр. Правильная организация задания моментов начата и окончания интервала регистрации Тр – важная составная часть подготовки эксперимента по измерительной регистрации.

Запуск в цифровых регистраторах. Запуск (Trigger) означает процедуру автоматического определения момента начала интервала регистрации по некоторым критериям (условиям), заданным опе­ратором. В средствах цифровой измерительной регистрации применяются различные способы (режимы) запуска. Существует деление возможных режимов запуска на две группы: внутреннего и внешнего запуска.

Внутренний запуск в свою очередь делится на запуск по заданному моменту времени; запуск по некоторым параметрам входно­го сигнала (например, по уровню или по скорости изменения) и комбинированный запуск. Самый простой и понятный из них – запуск по заданному астрономическому времени, который возмо­жен благодаря внутреннему энергонезависимому таймеру регистратора. При этом поведение входного сигнала не имеет значения. В заранее запрограммированный оператором день и час (допустим: «Старт: 29.09.07 в 06:30:00») автоматически начинается процесс регистрации сигнала.

Цифровой запуск (Digital Trigger) по уровню подобен класси­ческому запуску развертки аналогового (электронно-лучевого) осциллографа. Разница только в том, что в данном случае происходит сравнение цифровых кодов (а не аналоговых уровней). Задание уровня может быть реализовано в единицах конкретной измеряемой физической величины (например, в вольтах), в процентах диапазона измерения, иногда – в значениях кода.

В ряде случаев удобны режимы запуска по некоторым другим параметрам исследуемого сигнала, например, по значению его первой производной dx/dt (т.е. скорости его изменения). Например, момент начала регистрации определяется условием «dx/dt > 1 В/мин», т. е. превышением скорости изменения входного напряжения зна­чения 1 В/мин.

Возможны также режимы запуска, в которых используются ком­бинации нескольких условий (признаков) запуска. Например, за­пись начинается при одновременном выполнении таких условий: астрономическое время – не ранее 12:00; значение амплитуды сигнала – положительное; производная сигнала – отрицательная и превышает по модулю значение 100 мВ/мин.

Режим внешнего запуска (Ехtеrnаl Trigger) реализуется поступ­лением на специальный вход регистратора сигнала на начало ре­гистрации извне (от внешних источников, от оператора, от других устройств/приборов). При этом поведение входного исследуемого сигнала не имеет значения. Иногда такой режим называется запус­ком по некоторому событию (Event Trigger). Этот внешний сигнал обычно является унифицированным сигналом, например, имею­щим уровень транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ). Такой режим аналогичен режиму внешнего запуска обычного ос­циллографа.

Цифровой запуск по уровню. Внутренний запуск по заданному уровню в цифровых регистраторах/анализаторах имеет ряд особен­ностей. Цифровой запуск начала регистрации реализуется обычно таким образом (рис. 7.5).

Рис. 7.5. Цифровой запуск по уровню

Допустим, требуется начать запись при выполнении следующе­го условия: уровень входного сигнала таков, что соответствующий ему код превышает заданное значение кода запуска Nзап (напри­мер, 70 % верхней границы установленного диапазона измерения Nmax). Оператор задает значение кода Nзап = 0,7 Nmax, превышение которого и должно определить момент запуска.

Аналого-цифровой преобразователь регистратора работает по­стоянно в заданном темпе (т.е. с заданным шагом дискретизаций Тд), но результаты преобразования не заносятся в ОЗУ. На каждое новом шаге Тд вновь полученный код (отсчет, результат преобра­зования) сравнивается с установленным кодом запуска Nзап по средством цифрового сравнивающего устройства (компаратора кодов).

Если заданное условие N (ti+1) ≥ Nзап наконец выполнилось (т.е. поступил код, равный или превышающий Nзап), то компаратор кодов формирует сигнал начала регистрации. И после этого все вновь поступающие от АЦП коды (отсчеты) запоминаются в па­мяти регистратора.

Интервал регистрации и объем памяти. Количество отсчетов (от­дельных результатов аналого-цифрового преобразования, слов), которые запоминаются в памяти регистратора, определяется от­ношением Тр / Тд. Этим же отношением, естественно, определяется и объем памяти V (в отсчетах), которую займет массив зарегистри­рованных данных по окончании записи. Окончание интервала регистрации Тр (как и его начало) также может быть организовано по-разному. Понятный способ – задание астрономического вре­мени окончания записи. Правда, при этом необходимо всякий раз убеждаться в том, что соотношение заданных обшей длительности интервала регистрации Тр и шага Тд дискретизации не противоре­чит возможностям (максимальному объему Vм) памяти регистра­тора. В противном случае неизбежны потери информации.

Максимально возможное время регистрации (максимальная длительность интервала регистрации Тр) определяется простым соотношением Тр = Тд Vм, где Vммаксимальный объем памяти данных в отсчетах, словах (а не в байтах, так как один отсчет часто не равен байту, а больше). Например, при объеме памяти данных Vм = 1000 отсчетов (слов) и заданном шаге дискретизации Тд, рав­ном 1 мин, невозможна суточная запись (т.е. Тр = 24 ч) исследуе­мого процесса, так как память будет вся заполнена уже примерно через 16 ч. При этом финальная часть процесса, естественно, не будет зарегистрирована.

Рис. 7.6. Связь частоты дискретизации, интервала регистрации (а) объема памяти (б)

Рис. 7.6 иллюстрирует взаимосвязь частоты дискретизации (Fд = 1 / Тд), интервала регистрации Тр и объема памяти V при различных значениях этих параметров. На рис. 7.6, а показана обратно пропорциональная зависимость возможных значений интервала регистрации Тр от значений частоты дискретизации Fд при посто­янном максимальном объеме памяти Vм. На рис. 7.6, б показаны варианты разной скорости заполнения полного объема памяти (Vм) при различных возможных значениях частоты дискретизации Fд (Fд1 < Fд2 < Fд3).

Если значение шага дискретизации Тд (или частоты дискретизации Fд) уже определено по каким-то критериям (например, исходя из максимальной скорости изменения исследуемого процесса), объем памяти регистратора Vм известен, то определить максимально возможное время регистрации Тр можно, используя простые соотношения:

Тр = Vм Тд = Vм / Fд

Отметим, что совсем необязательно стремиться заполнить всю память регистратора, если для задач эксперимента достаточно некоторой ее части.

Предзапуск и послезапуск. Предзапуск (Pretrigger) – важная и полезная особенность, присущая только цифровым регистрато­рам, осциллографам, анализаторам и принципиально не реали­зуемая в аналоговых регистраторах. Предзапуск означает предпус­ковую регистрацию, обеспечивающую возможность записи в па­мять и исследования фрагмента сигнала, предшествовавшего мо­менту запуска. Этот режим позволяет записать предысторию инте­ресующего фрагмента, уверенно зафиксировать начало и понять причины появления, например, аварийной ситуации.

Реализация режима предзапуска возможна благодаря непрерывно­му приему и хранению в оперативном запоминающем устройстве (ОЗУ) регистратора достаточно большого массива цифровых данных о сигнале. Запись при этом организована так, как показано на рис. 7.7. Оперативное запоминающее устройство здесь играет роль реги­стра сдвига объемом m слов (отсчетов), например, m = 512. Каждое вновь поступившее от АЦП значение очередного цифрового экви­валента (отсчета) записывается в ОЗУ. При этом все предыдущие записанные отсчеты сдвигаются на один номер, а самый ранний (старый) из хранимых отсчетов N1 исчезает (как бы «выталкивает­ся»). Таким образом, в этом регистре сдвига информация, постоянно обновляясь, содержит m последних («свежих») отсчетов.

Рис. 7.7. Организация предзапуска

Так может продолжаться до тех пор, пока не выполнятся уcловия запуска (например, заданное превышение уровня запуска). Компаратор кодов сравнивает поступающие от АЦП текущие результаты (коды) с заданным оператором кодом запуска Nзап. Есл вновь пришедший отсчет Nm+1, удовлетворяет условию запуска (на­пример, Nm+1 больше Nзап), то множество всех предыдущих (пред­шествовавших этому новому Nm+1) отсчетов, лежащих в памяти, как раз и представляет предысторию развития регистрируемого про­цесса, что означает запись до момента запуска. Если остановить процесс записи не сразу, а с некоторой задержкой, то можно по­лучать различные соотношения длительностей зарегистрирован­ных фрагментов до и после момента запуска. Таким образом, тре­буемую глубину предзапуска можно менять. В зависимости от уста­новленного оператором кода глубины предзапуска компаратор выдает с той или иной задержкой сигнал на прекращение записи в ОЗУ.

Числовое выражение глубины предзапуска (предыстории) по­казывает значение сдвига (отрицательного во времени) выбран­ного фрагмента по отношению к моменту запуска (рис. 7.8).

Рис. 7.8. Иллюстрация понятия глубины предзапуска и послезапуска

Обычно глубина предзапуска задается в процентах объема ОЗУ или в процентах части объема ОЗУ, соответствующей одному эк­ранному изображению (для цифровых осциллографов/анализато­ров). Глубина предзапуска может задаваться и в абсолютных интер­валах времени. Например – 100%-ный предзапуск означает, что будет зафиксирован фрагмент предыстории сигнала (объемом, соот­ветствующим полному объему памяти или целому экранному изобра­жению) вплоть до момента запуска (см. рис. 7.8). Максимальная глу­бина этой предыстории определяется объемом ОЗУ (т отсчетов). Понятие послезапуска означает запись фрагмента сигнала, за­держанного по отношению к моменту запуска на заданный интер­вал, выражаемый количественно так же, как и в случае предзапус­ка (см. рис. 7.8). Это также полезный режим, который позволяет в ряде экспериментов «экономить» объем памяти, если известны особенности поведения сигнала и интересующий нас фрагмент закономерно задержан по отношению к моменту запуска.

 

ЦИФРОВОЙ АНАЛИЗ СИГНАЛОВ

Широкое распространение динамических моделей объектов исследования привело к резкому увеличению потоков информа­ции, что в свою очередь потребовало… Методы и средства анализа все шире используют персональ­ный компьютер в…

Области анализа

• временная (Time-Domain Analysis), где массивы и входных, и выходных данных представлены функцией времени; • частотная (спектральная, Frequency-Domain Analysis), где мас­сив выходных… • амплитудная (Amplitude-Domain Analysis), где массив выходных данных есть функция уровня (амплитуды) сигнала.

Анализ во временной области

Второе направление (функциональный анализ) позволяет по­лучать на основе входных (исходных) массивов данных различные функциональные зависимости,… Автоматические измерения параметров.На основе анализа мас­сива… Достоверность результатов таких измерений обычно доволь­но высока, так как определяется погрешностью…

Анализ в частотной (спектральной) области

Существует прямое и обратное преобразования Фурье (ПФ) для непрерывных (аналоговых) сигналов. Прямое ПФ позволяет, зная функцию сигнала x(t),… Понимая, что полноценное спектральное представление сиг­нала содержит… Существует ПФ и для дискретных (цифровых) сигналов. При этом спектр сигнала также является дискретным (линейчатым). В…

Вычисление параметров электропотребления

Любой аналоговый сигнал x(t) можно представить (с той или иной достоверностью) последовательностью цифровых эквивален­тов (кодов) мгновенных… Чем большее число кодов (отсчетов) получено на одном периоде сигнала Т (чем… Если преобразовать в коды достаточно длительную реализацию входного сигнала (не менее одного периода T), то полученный…

Мини-логгеры

Наиболее распространены МЛ для регистрации параметров окружающей среды: температуры, относительной влажности воз­духа, давления, скорости потока… К характеристикам мини-логгеров относятся: число входных каналов, разрядность…

Компьютерные средства регистрации и анализа

• хранить архивы очень большого объема, передавать эту ин­формацию в различных форматах и с большой скоростью; • обрабатывать соответствующие массивы цифровых данных по сложным… • представлять полученные данные в различных формах, в том числе формировать разнообразные графические образы;

– Конец работы –

Используемые теги: Глава, Цифровая, регистрация, анализ, сигналов0.075

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: ГЛАВА 7 ЦИФРОВАЯ РЕГИСТРАЦИЯ И АНАЛИЗ СИГНАЛОВ

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным для Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Еще рефераты, курсовые, дипломные работы на эту тему:

Глава I Берлинский кризис 1948 – 1949 гг. Глава II Берлинский кризис 1953 гг. Глава III Берлинский кризис 1958 – 1961 гг.
Введение... Глава I Берлинский кризис гг...

Теория экономического анализа и экономический анализ
Тема Введение Содержание прелмет и задачи экономического анализа... Лекция Введение Содержание прелмет и задачи экономического... План...

Электрографический метод - метод регистрации и анализа биоэлектрических процессов человека и животных
Так, ни одно кардиологическое исследование не проводится теперь без тщательного анализа электрической активности сердца больного. Ценные… Современные электрографические установки, обеспечивающие многоканальную… В самом деле, если бы электрофизиолог и врач, пользующиеся электрографическим методом, попытались глубоко изучить…

Анализ почв и агрохимический анализ
Таким образом, а. х. исследует состав с х. растений, почвы, удобрений и процессы их взаимного влияния. Равным образом она изучает процессы приготовления удобрений и вещества,… В этой области а. х. соприкасается с почвоведением и общим земледелием. С другой стороны, а. х. опирается на…

Налог на прибыль. Анализ изменений налогообложения прибыли в связи с введением в действие главы 25 НК РФ "Налог на прибыль организаций"
Прибыль определяется как разница между ценой продажи изделия и затратами на его создание. Схема 1. Цена изделияЗатраты на производство себестоимостьПрибыль На уровне… Примечание.

Устройство анализа и синтеза электрических сигналов на базе IBM PC
Применение современной вычислительной техники открывает новые возможности в области измерительных приборов. Появляется возможность коренным образом изменить подход к формированию парка… Виртуальный прибор представляет собой обыкновенный персональный компьютер, оснащенный платой аналого-цифрового и…

Анализ и поиски путей совершенствования работы предприятия "Фортуна" на основе экспертного анализа работы предприятий автосервиса
Увеличение масштабов производства автомобилей приводит к росту абсолютного объема ремонтных работ, и, как следствие этого, к росту предприятий,… Особенно большой приток автомобильного транспорта наблюдается по Приморскому… Требования, предъявляемые к их обслуживанию и ремонту, стали значительно выше. Эффективность работы автомобиля в…

Цифровая обработка сигналов
Метод билинейного преобразования 4. Эффекты конечной разрядности и их учет. 4.1. Шум квантования и шумовая модель 2. Расчет шумов квантования 3.… Эффекты конечной разрядности ЦФ и их учет рассмотрены применительно к системам… Погрешности дискретизации и восстановления обсуждены на уровне необходимом для понимания вопроса.

Спектральный анализ и его приложения к обработке сигналов в реальном времени
Особенности реализации. Заключение. Выводы.

ТЕРМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ. АНАЛИЗ ДИАГРАММ СОСТОЯНИЯ ДВОЙНЫХ СПЛАВОВ
На сайте allrefs.net читайте: ТЕРМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ. АНАЛИЗ ДИАГРАММ СОСТОЯНИЯ ДВОЙНЫХ СПЛАВОВ...

0.034
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • По категориям
  • По работам