Повышение точности и помехозащищённости средств измерений
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
ктеристику ИИС и приводящей к нарушению пропорциональности между измеряемой величиной и результатом измерения. На рисунке 2.1 приведена структурная схема классификации физических величин, создающих помехи.
Рисунок 4 - Причины помех
При измерении и обработке физических сигналов наряду с полезной составляющей в реализации всегда присутствуют помехи. В процессе измерения реальный сигнал подвергается целому ряду последовательных преобразований:
преобразование неэлектрической величины в электрическую форму;
передача электрического сигнала по линиям связи;
преобразование его в цифровую форму;
линейные и нелинейные вторичные преобразования для получения необходимого вида измеряемой величины и т.д.
Все преобразования сигнала при измерении осуществляются преимущественно аппаратным способом, и каждое из них вносит свою долю в погрешность. Кроме того, измеряемый сигнал, как правило, взаимодействует и подвергается влиянию других сигналов.
В ИИС, принцип действия, которых основан на взаимодействии электронных измерительных и управляющих устройств, основным источником помех являются электромагнитные процессы, протекающие в самих устройствах и передающих линиях. Допустимый уровень электромагнитных помех определяется нормативно-техническим документом (Паспорт ИИС), а уровень помех, реально существующий в системе, является одним из основных показателей ее качества.
Некоторые виды помех, например, помехи в виде колебаний на радиочастоте могут быть уменьшены или исключены с помощью различных приемов, включая фильтрацию, тщательного продумывания расположения линий связи и элементов электронных схем. Однако действие помех не всегда может быть компенсировано аппаратными средствами и методическими приемами в процессе измерения, кроме того существуют помехи принципиально неустранимые, такие как флуктуации самой измеряемой величины в зависимости от изменения внешних условий измерения. Поэтому для анализа характера помехи при обработке измеренной реализации всегда присутствует этап предварительного анализа, на котором применяются дополнительные методы для выделения полезной составляющей и учета действие помех.
Заметим, что в цифровых системах измерения все сигналы представлены в виде отдельных временных отiетов, зафиксированных в регистрах с ограниченной разрядностью. Таким образом, полученная реализация представляет собой дискретный во времени и квантованный по уровню сигнал. Погрешности цифрового представления информации являются непременной составной частью общего сигнала помехи, но в данном разделе не рассматриваются.
В фиксируемой реализации физического сигнала среди его компонентов выделяют два: полезная составляющая и помеха. Отметим, что полезная составляющая может быть отнесена к некоторым типовым класса сигналов:
детерминированный монотонный сигнал;
периодический - гармонический (одна гармоника заданной частоты) или полигармонический сигнал (несколько гармоник на кратных частотах);
почти периодический сигнал (несколько гармоник на не кратных частотах);
случайный сигнал.
Основной задачей любого измерения является получение реализации полезного сигнала с требуемой точностью. Для того, чтобы уметь учитывать действие помехи необходимо понимать причины и механизм возникновения помех, анализировать возможность их устранения или уменьшения. Задача организации измерения в условиях действия помех зачастую является крайне сложной и зависит от целого ряда конкретных условий проведения измерений. В то же время в механизме возникновения и действия помех можно выделить типовые ситуации и закономерности, которые позволяют классифицировать помехи по разным признакам и выработать рекомендации по их устранению и учету.
Представление помехи в виде некоторого типового сигнала позволяет теоретически обосновывать и анализировать способы ее устранения, применяя известные теоретические положения. Например, основные теоретические результаты по оценке точности цифровых измерений получены для нормального закона распределения вероятности амплитуды случайной составляющей помехи. Анализ закона распределения или его параметров и подтверждение предположения о нормальности дает возможность применить эти результаты на практике.
Помеха также как и полезный сигнал может быть многокомпонентным сигналом и сочетать в себе различные типы процессов, аналогичные перечисленным выше. Обычно помеху в виде детерминированной монотонной или медленно изменяющейся функции времени называют временным дрейфом или трендом, а случайную составляющую помехи - шумом. В качестве помехи могут рассматриваться также детерминированные периодические и почти периодические процессы.
Основные методы помехозащищённости ИВК и приборов.
Измерительно-вычислительный комплекс представляет собой совокупность энергетических установок, измерительных и вычислительных приборов. Основными приборами в таких системах являются измерительные, так как от достоверности и точности полученной от них информации, зависит правильность принятых в дальнейшем решений.
В общем случае, современные измерительные приборы, входящие в состав ИВК, конструктивно выполнены в виде трех функциональных блоков: аналогового, логического (цифрового) и источника питания. Питание аналоговой и логической частей прибора, обычно, осуществляется от отдельных обмоток общего сетевого тра?/p>