Лабораторная работа № 7 исследование модели устройства цифрового приема сигналов с оценкой их качества
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Целью работы является изучение основных параметров показывающих приборов (приборов прямого действия) и методов испытаний приборов, выявляющих их соответствие классу точности.
ЗАДАНИЕ К РАБОТЕ
1. Произвести поверку и испытание прибора, выполнив следующие операции:
– внешний осмотр прибора и проверку работы корректора;
– определение основной погрешности и вариации показаний прибора;
– определение времени успокоения;
– определение измерения показаний прибора от его наклона;
– измерение сопротивления изоляции прибора.
2. Сделать выводы по результатам работы.
ПОЯСНЕНИЯ К РАБОТЕ
Одним из путей обеспечения передачи информации с заданной достоверностью (при максимальной скорости передачи) является использование методов, основанных на применении результатов оценки качества сигналов. Большое значение имеет оценка качества двоичного сигнала и в том числе качества двоичных посылок (символов или единичных элементов), передаваемых с использованием частотной модуляции [1].
Предположим, что на выходе частотного детектора логическая единица соответствует высокому уровню напряжения (например, 5 В), а логический ноль – низкому уровню (например, 0В). Таким образом, выходной сигнал x(t) частотного детектора представляет собой однополярный двоичный код.
В результате воздействия помех в канале связи форма сигнала, снимаемого с демодулятора, может значительно отличаться от формы сигнала, подаваемого на модулятор. Прием рассмотренных двоичных посылок может быть осуществлен с применением решающей схемы с многократным стробированием [2]. Данная схема предполагает дискретизацию во времени элементарных сигналов, соответствующих символам.
Каждый символ присутствует на выходе частотного детектора в течение времени t0=const (будем считать это время постоянным, хотя в общем случае оно может изменяться). Таким образом, временем окончания k-го символа будем считать момент времени t=kt0, k=0, 1, 2, …(см. рис. 1).
Рис. 1 Последовательность символов на выходе частотного детектора
Пусть выходной
сигнал x(t) частотного детектора
подвергается дискретизации во времени.
Дискретизирующее устройство
(аналого-цифровой преобразователь)
фиксирует мгновенные значения xn≡x(nT),
где n – номер отсчета сигнала, который
может принимать только целые значения
0, 1, 2, 3, …; T – период дискретизации
сигнала. На интервале t0 выходной сигнал
частотного детектора представлен N
отсчетами, что показано на рис. 2. Обработка
принимаемого сигнала производится в
конце интервала t0, т. е. радиоприемное
устройство (РПУ) должно выдавать в
дискретные моменты времени kt0 сигнал
yk≡у(kt0)
{0,
1}. Таким образом, для принятия решения
о том, что элементарный сигнал является
логической единицей или логическим
нулем, в памяти требуется хранить отсчеты
сигнала xn при n=0, 1, … , N-1.
Рис. 2. Дискретизация элементарного сигнала
В случаях, когда необходима высокая надежность распознавания, требуется ввести зону неопределенности (зону отказа от распознавания). РПУ, осуществляющее распознавание единичных элементов кодовых комбинаций, в своей основе содержит решающую схему с двумя порогами xa и xb. На выходе такого РПУ возможно получение одного из трех символов «1», «0» или «Q» (символ стирания), т. е. уk =0, или уk=1, или уk=Q.
ХОД РАБОТЫ
1. Произвести внешний осмотр поверяемого прибора и установить, может ли он быть допущен к поверке. Ознакомиться с условными обозначениями на шкале прибора.
2. Собрать схемы для определения основной погрешности (сначала схему на рис. 12 (а), затем схему на рис. 12 (б)), произвести поверку и сделать все образцового и поверяемого приборов должны отличаться друг от друга не более чем на 25%. Класс точности образцового прибора должен быть не менее чем в 5 раз выше класса точности поверяемого прибора. При этом допускается использование образцового прибора, класс точности которого в 3 раза выше класса точности поверяемого, если вариация показаний образцового прибора не превышает половину его основной погрешности.
5. Определить время успокоения каждого прибора.
6. Для каждого поверяемого прибора определить погрешности от наклона, результаты измерений (отдельно для каждого прибора) занести в. Проверить, соответствуют ли полученные значения погрешности допустимым по ГОСТ.
7. Измерить при помощи мегаомметра сопротивление изоляции токонесущих частей поверяемого прибора по отношению к его корпусу.
8. На основе определенных при испытании прибора показателей проверить соответствие прибора обозначенному на нем классу точности.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Как определить действительное значение измеряемой величины, если известен предел измерения и класс точности прибора?
2. Какие условные обозначения указываются на шкалах приборов?
3. Перечислите и охарактеризуйте формы выражения погрешностей.
4. Что такое аддитивная, мультипликативная, основная, дополнительная, статическая, динамическая, систематическая, случайная, приборная и методическая погрешности?
5. Изложите порядок поверки показывающих приборов методом сличения.
6. Что такое чувствительность, класс точности, вариация показаний, время успокоения? Показать на примере определение этих характеристик.
ЛИТЕРАТУРА
1. Шувалов В. П. Прием сигналов с оценкой их качества. – М. Связь, 1979. –240 с.
2. Котельников В.А. Теория потенциальной помехоустойчивости. – М. Госэнергоиздат, 1956.
3. Биргер И. А. Техническая диагностика. – М. Машиностроение, 1978. –240 с.
4. Липкин И.А. Статистическая радиотехника. Теория информации и кодирования. – М. Вузовская книга, 2002. –216 с.
5. Бычков Е. Д. Диагностирование и распознавание состояний сложных цифровых систем, функционирующих в нечеткой (fuzzy) среде // Приложение теории нечетких (fuzzy) множеств в математических моделях систем связи. Исследования и материалы: Прил. к журн. «Омский научный вестник». – Омск: ОГМА, 2000. –С. 97–186.
6. Вешкурцев Ю. М., Бычков Е. Д., Титов Д. А. Приложение теории нечетких множеств в цифровой фильтрации случайных сигналов // Известия вузов России. Радиоэлектроника, 2004. Вып. 3. –С. 3–9.
7. Нечеткие множества в моделях управления и искусственного интеллекта / Под ред. Д. А. Поспелова. – М. Наука, 1986. –312 с.
8. Осовский С. Нейронные сети для обработки информации. – М. Высш. шк., 2002. –440 с.
9. Алгоритмы и процессоры цифровой обработки сигналов / А. И. Солонина, Д. А. Улахович, Л. А. Яковлев. – СПб.: БХВ-Петербург, 2002. –464 с.
СОДЕРЖАНИЕ
с.
Лабораторная работа № 1…………………………………………………………………………...…..2
Лабораторная работа № 2…………………………………………………………………………...…..9
Лабораторная работа № 3………………………………………………………………………...……14
Лабораторная работа № 4……………………………………………………………………...………22
Лабораторная работа № 5……………………………………………………………………...………29
Лабораторная работа № 6……………………………………………………………………...………36
ПРИЛОЖЕНИЕ