Информация в технических устройствах и системах

Современная жизнь не представляется без различных устройств, которые помогают облегчить жизнь и заменяют человека при выполнении многих задач. Работа технических устройств не возможна без процессов обработки информации. В технических системах прем, обработка и передача информации осуществляются при помощи сигналов. Сигналы отражают физические характеристики изучаемых объектов и процессов. Посредством сигналов информация может передаваться на длинные и короткие расстояния, различным образом перерабатываться, сохраняться, уничтожаться и т.п.

Различают два вида сигналов: звуковые и электрические. При передаче информации посредством электрического сигнала значение информации выражается в параметрах электрического тока – в силе тока и напряжении.

Существующие в технических устройствах сигналы делятся на непрерывные (аналоговые) и дискретные.

Непрерывность сигнала означает возможность его изменения на любую малую величину в любой заданный малый промежуток времени (см. Рисунок 2).

Рисунок 2. Непрерывный сигнал

Образование аналогового сигнала происходит, например, при получении первичной информации с датчиков, связанных с изучаемыми объектами или внешней средой. Полученный сигнал обычно требует дальнейшей доработки. Это может быть передача, преобразование или сохранение.

Примером аналоговой передачи сигнала является передача речи по телефонным проводам: речевая информация преобразуется в аналоговые электрические сигналы, которые затем обратно преобразуются в речевой вид.

Примером аналогового преобразования сигнала является преобразование сигнала идущего от микрофона к динамику. Микрофон преобразует звуковой сигнал в слабый электрический ток, выходной характеристикой которого является напряжение. Микрофон и динамик применяются в случае, когда стоит проблема усиления звукового сигнала до требуемой величины. Получив необходимый сигнал, динамик преобразует его в звуковой, но уже более сильный, чем сигнал, поступивший на вход в микрофон.

Аналоговое сохранение информации является также довольно распространенным явлением. Это, например, запись звукового сигнала на магнитную ленту.

С появлением в 70-х гг. XX в. микропроцессора – основного элемента ЭВМ, а также микросхем, получили распространение дискретные сигналы и соответствующие способы их обработки.

Дискретность сигнала означает возможность его измерения только на конечном отрезке в строго определенные моменты времени, т.е. сам сигнал представляет собой не непрерывную функцию, а последовательность дискретных значений (см. Рисунок 3).

Рисунок 3. Дискретный сигнал

Дискретные значения функции, полученные в определенные моменты времени, имеют приближенные числовые значения. В случае, когда наличие приближенных значений не удовлетворяет поставленной задаче, производится округление имеющихся значений с заданной точностью. И тогда вместо приближенных значений получаются определенные конечные числовые значения.

Дискретный сигнал, значения которого выражены определенными конечными числами, называется цифровым (см. Рисунок 4). Для обработки, передачи и хранения цифровых сигналов существуют специальные технические устройства.

Рисунок 4. Цифровой сигнал

При преобразовании исходного аналогового сигнала в цифровой проявляется определенная погрешность. Использование современных высокоскоростных технических средств обработки и хранения цифровых сигналов позволяет значительно упростить и удешевить процесс преобразования аналогового сигнала в цифровой, а также устранить недостатки, присущие аналоговой передаче сигнала, например влияние шумов. В результате даже такие традиционные области использования аналоговых сигналов, как телефонная связь и радиовещание, переходят на цифровую обработку и передачу сигналов.