СИГНАЛОВ

Периодические сигналы электрических напряжений, токов, мощностей (как и некоторые элементы и характеристики элект­рических цепей) могут быть выражены числовыми значениями (параметрическое представление), а могут быть описаны функци­ями (функциональное представление). На рис. 2.1, а показан при­мер параметрического представления – показание индикатора цифрового мультиметра при измерении действующего значения сетевого напряжения, а на рис. 2.1, б – пример функционального представления – изображение кривой этого же сигнала напряже­ния на экране электронно-лучевого осциллографа.

Рис. 2.1.

Параметрическое представление характерно для статических (упрощенных) моделей объектов и процессов, а функциональное представление, наоборот, отражает динамические взгляды и под­ходы.

Рассмотрим некоторые основные параметры и характеристики периодических электрических сигналов и цепей.

На рис. 2.2 представлены некоторые основные параметры пери­одических сигналов. Периодические сигналы напряжения, тока и мощности характеризуются временными и амплитудными пара­метрами (параметрами уровня).

К первой группе (временных параметров) относятся период Т, частота сигнала f фазовый сдвиг φ, а также связанные с ними параметры, например, круговая частота ω, а также cos φ (если речь идет о двух синусоидальных сигналах одной частоты).

Период Т сигнала – длитель­ность одного полного цикла из­менения сигнала, измеряется в единицах времени [секундах (с), миллисекундах (мс), микросекундах (мкс) и т.д.].

Частота f сигнала – число периодов сигнала в единицу времени (чаше всего в секунду). Частота – это величина, обратная пе­риоду f = 1/Т. Основная единица измерения частоты – герц (Гц): 1Гц = 1/с. Кроме основной единицы (Гц) используются крат­ные единицы: килогерц (кГц), мегагерц (МГц) и др. В нашей стра­не номинальное значение частоты электрической сети – 50 Гц. При этом номинальное значение периода Т= 1/ f = 1/50 = 0,02 с =20 мс.

Рис.2.2. Параметрическое представление периодических сигналов

Фазовый сдвиг φ характеризует относительный временной сдвиг двух синусоидальных сигналов одной частоты и выражается в гра­дусах (например

φ = 30°).

Круговая (угловая) частота ω связана с частотой f соотношени­ем: ω = 2pf измеряется в радианах в секунду (рад/с). Период Т сигнала при этом Т= 360° или Т = 2 p радиан.

Для периодических сигналов, близких по форме к прямоуголь­ной, к временным параметрам относят также длительность им­пульса Dt_и и скважность Q, представляющую собой отношение пе­риода сигнала Т к длительности импульса Dt_и.

К параметрам уровня относятся максимальное (амплитудное, пиковое), среднее, среднее выпрямленное и среднее квадратическое (действующее, ранее использовался термин эффективное) значения сигнала. Из них самым важным и полезным для оценки особенностей электрического сигнала является среднее квадратическое (действующее) значение – СКЗ (Root Mean Square - RMS), так как именно оно определяет способность совершать работу действовать (нагревать, двигать, светить и т. п.). Подавляющее боль­шинство измерительных приборов, предназначенных для работы с периодическими напряжениями и токами, градуируются в сред­них квадратических (действующих) значениях при синусоидаль­ном сигнале.

К параметрам уровня относятся также коэффициенты амплиту­ды и формы, коэффициент гармонических искажений, коэффициент мощности (cos φ).

При использовании статических моделей процессов (в стати­ческих измерениях) все указанные параметры сигналов предпола­гаются неизменными во времени.