Измеритель дисперсии случайного процесса
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
Содержание
Введение
1.Разработка технического задания
.1Описание принципа действия прототипа устройства
1.2Анализ характеристик и параметров устройства
.3Составление технического задания
Заключение
Список используемых источников
Приложение А
Введение
Измерения вероятностных характеристик случайных процессов (статистические измерения) составляют один из наиболее быстро развивающихся разделов измерительной техники. В настоящее время область распространения статистических методов исследования и обработки сигналов измерительной информации практически безгранична. Связь, навигация, управление, диагностика (техническая, медицинская), исследование среды и многие другие области немыслимы без знания и использования свойств сигналов и помех, описываемых их вероятностными характеристиками.
Потребность в изучении свойств случайных процессов привела к развитию соответствующих методов и средств (преимущественно электрических). Появление анализаторов функций распределения вероятностей, коррелометров, измерителей математического ожидания, дисперсиометров и других видов измерителей вероятностных характеристик открыло новые возможности в области создания современной информационной и управляющей техники. Огромную роль в этой области играют дисперсиометры, которые характеризуют математическое ожидание квадрата отклонений мгновенных значений реализации случайного процесса от математического ожидания. Они используются практически во всех электрических измерительных приборах, начиная от расходомеров и заканчивая вольтметрами.
1. Разработка технического задания
.1 Описание принципа действия прототипа устройства
Прототип данного дисперсиометра, представленный на рисунке 1 в приложении А, [1] состоит из восьми блоков, соединенных между собой, каждый из которых выполняет свою определенную функцию.
Дисперсиометр осуществляет преобразование входного сигнала по следующему уравнению:
* (1.1),
где * - дисперсия случайного процесса,
- входной сигнал,
-время усреднения,
- время.
Это уравнение реализуется несколькими блоками, первый из которых - нормирующий преобразователь (НП). Входной сигнал поступает на нормирующий преобразователь, который преобразует этот сигнал в стандартный по виду и диапазону значений, то есть в сигнал . Затем этот сигнал разветвляется на два, один из которых идет на интегратор И1. Интегратор является одним из наиболее важных элементов дисперсиометра, так как именно он в большей степени определяет параметры всего устройства.
Интеграторы используются в схемах управления во всех случаях, когда надо вычислить интеграл напряжения. Таким образом он выполняет операцию интегрирования входного сигнала по времени.
То есть сигнал , поступивший на вход интегратора преобразуется в сигнал
.
После этого сигнал с нормирующего преобразователя () и сигнал с выхода интегратора
()
поступают на входы вычитающего устройства (ВУ), которое производит операцию вычитания этих сигналов. Таким образом, на выходе вычитающего устройства мы получаем сигнал равный разности двух входных сигналов:
.
Затем сигнал с выхода вычитающего устройства подается на вход квадратирующего устройства (КУ). Квадратирующее устройство - устройство, производящее операцию извлечения корня, либо операцию возведения в квадрат. В данном случае выполняется операция возведения в квадрат и на выходе КУ получаем сигналравный:
.
Этот сигнал поступает на второй интегратор И2, в котором выполняется финальная операция интегрирования, то есть на выходе мы получаем дисперсию случайного сигнала :
*.
После всех преобразований полученный сигнал поступает на устройство сопряжения УС, которое обеспечивает согласование выхода интегратора (аналоговый сигнал) с входами цифрового вольтметра (ЦИП) и регистрирующего прибора (РП).
ЦИП - цифровой измерительный прибор. В данном случае им является цифровой вольтметр.
РП - (регистрирующий прибор) это прибор, осуществляющий запись и хранение информации о сигналах, поступивших на ЦИП.
измеритель дисперсия процесс вольтметр
1.2 Анализ характеристик и параметров устройства
Прототип данного дисперсиометра состоит из цепи последовательно соединенных звеньев, выход которой характеризуется выходом интегратора. Следовательно интегратор будет являться основным характеризующим элементом. Основными характеристиками интегратора является частотный диапазон, температурный диапазон и постоянная времени интегрирования, а так же фазо и амплитудно частотные характеристики и величина погрешности. Интеграторы являются особо чувствительными элементами к температуре. Их средний рабочий диапазон температур составляет от -10 до 50С. А максимальная влажность не должна превышать 75%. К квадратирующим и вычитающим устройствам не применяется каких-либо дополнительных требований и их работу можно описать теми же характеристиками, что и интегратор.
Измерение дисперсии случайного процесса осуществляется при помощи дисперсиометров. Они характеризуются входным сопротивлением, погрешностью преобразования, температурным диапазоном, временем усреднения и т.д. Используется во многих измерительных приборах, например в вольтметрах.
Время усреднения