2.5. Отношение сигнал/шум

Отношение сигнал/шум (Signal to Noise Ratio – SNR) показывает уровень шума в результирующем сигнале относительно полезного сигнала и определяется как напряжение сигнала, поделенное на напряжение шума (помехи). Чем больше это отношение, тем лучше. Как показано в следующей таблице, максимальное отношение сигнал/шум достигается для сигнала, усиленного только внешним усилителем, а минимальное – для сигнала усиленного только в устройстве сбора данных (DAQ устройстве).

Таблица 2.1

	Напряжение сигнала	Коэффициент усиления SCXI	Помехи в подводящих проводах	Усиление DAQ устройства	Оцифрованное напряжение	Отношение сигнал/шум
Усиление только в DAQ устройстве	0.01 В	нет	0.001 В	х 100	1. 1 В	10
Усиление в SCXI и DAQ устройстве	0.01 В	х 10	0.001 В	х 10	1.01 В	100
Усиление только в SCXI	0.01 В	х 100	0.001 В	нет	1.001 В	1000

2.6. Другие типы согласования сигналов

Существует несколько других типов согласования сигналов: линеаризация; возбуждение («запитка») преобразователя; гальваническая развязка («изолирование»); Фильтрация.

Линеаризация

Многие датчики (измерительные преобразователи) имеют нелинейную зависимость выходного сигнала от изменения физического явления. Например, изменения напряжения термопары на 10 мВ обычно не означает изменения температуры на 10 градусов. У большинства датчиков есть таблицы пересчета, которые указывают, каким образом масштабировать их показания для получения точных результатов. Линеаризацию датчика можно осуществить как при помощи аппаратной части УСД, так и программно. Среда разработки LabVIEW может линеаризовать уровни напряжений с датчиков с тем, чтобы можно было масштабировать напряжения для измерения физического явления. В среде LabVIEW содержатся масштабные функции для преобразования напряжений с тензодатчиков, термопар, терморезисторов и термисторов.

Возбуждение («запитка») преобразователя

Системы согласования могут генерировать сигналы возбуждения, необходимые для работы некоторых датчиков. Тензодатчикам, терморезисторам и аксельрометрам необходимы внешние напряжения и ток, соответственно, для возбуждения их цепей при измерении физических явлений.

Гальваническая развязка («изолирование»)

Еще один распространенный тип согласования – гальваническое изолирование потенциалов датчиков от цепей компьютера в целях электробезопасности. Исследуемый сигнал может иметь высокий потенциал или пиковые выбросы напряжения относительно потенциала компьютера, которые могут повредить его схему или нанести вред оператору. В этих случаях нельзя присоединять датчики непосредственно к устройству сбора данных без какой-либо гальванической развязки.

Развязка также часто используется для устранения влияния различий потенциалов заземлений на процесс измерения УСД. Когда УСД и источник сигнала имеют разные потенциалы земли, может возникнуть паразитная электрическая цепь с замыканием через землю. Такие цепи могут служить причиной ошибок в цифровом представлении измеренного сигнала. Более того, если разность потенциалов земли источника сигнала и УСД велика, можно повредить измерительную систему. Чтобы избежать появления цепи (контура) с замыканием через землю и быть уверенным в правильном измерении сигнала следует использовать соответствующие SCXI модули.

Фильтрация

Использовать фильтрацию можно для удаления нежелательных компонент (помех) из принятого сигнала. Большая часть помех создается цепями переменного тока, например, блоками питания компьютера или электроосветительным оборудованием. Помехи от промышленных цепей переменного тока появляются на частоте 50 Гц. Фильтрацию можно осуществлять как при помощи аппаратных средств, так и программно.

Вопросы для самопроверки

1. Характеристики аналогового сигнала?

2. Характеристики дискретного сигнала?

3. Характеристики ТТЛ сигнала?

4. Какой сигнал более помехоустойчив - аналоговый или цифровой?

5. Как определяется частота сигнала?

6. Какой уровень может быть у аналогового, дискретного, ТТЛ сигнала?

7. Какое согласование сигналов применяется для термопар?

8. Какое согласование сигналов применяется для тензодатчиков?