Ключевые термины и понятия

Помехи – случайные воздействия, искажающие полезный сигнал.

Линейные искажения – искажения сигнала, не сопровождающиеся появлением частотных составляющих в его спектре.

Нелинейные искажения – искажения сигнала, сопровождающиеся появлением в его спектре новых гармонических составляющих.

Достоверность – степень соответствия принятой информации переданной.

Помехоустойчивость – способность системы правильно принимать информацию, несмотря на воздействие помех.

Трансформация телемеханического сообщения – необнаруженное изменение телемеханического сообщения, возникшее в процессе его передачи под воздействием помех и приводящее к приему ложного сигнала.

Потенциальная помехоустойчивость – предельно допустимая помехоустойчивость, которая может быть обеспечена идеальным приемником.

Передача с повторением – это передача одного и того же сообщения несколько раз, запоминание принятых сообщений, сравнение их и составление сообщения из элементов, выбранных по принципу большинства.

Передача с обратной связью – это передача основного сообщения по прямому каналу, дополненная передачей вспомогательного сообщения по обратному каналу, характеризующего процесс передачи основного сообщения.

Передача с информационной обратной связью – это передача с обратной связью, при которой ошибка определяется на передающей стороне.

Передача с решающей обратной связью – это передача с обратной связью, при которой ошибка определяется на приемной стороне.

Контрольные вопросы

1. Дайте определение термину «помехи».

2. Дайте определение термину «достоверность».

3. Дайте определение термину «линейные искажения».

4. Дайте определение термину «нелинейные искажения».

5. Что означает термин «помехоустойчивость»?

6. Что означает термин «трансформация телемеханического сообщения»?

7. Что означает понятие «потенциальная помехоустойчивость»?

8. Дайте характеристику передачи с повторением.

9. Дайте определение передачи с обратной связью.

10. Дайте характеристику процессов передачи с информационной обратной связью.

11. Составьте структурную схему, реализующую алгоритм передачи с информационной обратной связью.

12. Дайте характеристику процессов передачи с решающей обратной связью.

13. Составьте структурную схему, реализующую алгоритм передачи с решающей обратной связью.

8. Принципы построения телемеханических систем

Из четырёх основных телемеханических функций (телеуправление, телесигнализация, телеизмерение и телерегулирование) телеизмерение (ТИ) и телерегулирование (ТР) являются наиболее сложными, что обусловлено требованием передачи информации с заданной точностью [10].

Принципы построения телемеханических систем рассмотрим на примере системы телеизмерения.

8.1. Характеристики систем телеизмерения

Телеизмерение – получение информации о значениях измеряемых параметров контролируемых или управляемых объектов методами и сред­ствами телемеханики (ГОСТ 26.005-82). В том же ГОСТе даются определения следующих понятий.

Телеизмерение по вызову – телеизмерение по команде, посылаемой с пункта управления на контролируемый пункт и вызывающей подключение на контролируемом пункте передающих устройств, а на пункте управления – соответствующих приемных устройств.

Телеизмерение по вызову позволяет использовать одну линию связи (канал телеизмерения) для поочередного наблюдения за многими объек­тами телеизмерения. Оператор с помощью особой системы телеуправления может подключать к каналу телеизмерения желаемый объект телеизмерения или применять автоматический опрос объектов телеизмерения циклически по заданной программе.

Телеизмерение по выбору – телеизмерение путем подключения к устройствам пункта управления соответствующих приемных приборов при постоянно подключенных передающих устройствах на контролируемых пунктах.

Телеизмерение текущих значений (ТИТ) – получение информации о значении измеряемого параметра в момент опроса устройством телемеханики.

Телеизмерение интегральных значений (ТИИ) – получение информации об интегральных значениях измеряемых величин, проинтегрированных по заданному параметру, например, времени, в месте передачи.

Сущность телеизмерения заключается в том, что измеряемая величина, предварительно преобразованная в ток или напряжение, дополнительно преобразуется в сигнал, который затем передается по линии связи. Таким образом, передается не сама измеряемая величина, а эквивалентный ей сигнал, параметры которого выбирают так, чтобы искажения при передаче были минимальными. Совокупность технических средств, необходимых для осуществления телеизмерений называют системой телеизмерения (СТИ).

 Главное требование, предъявляемое к СТИ, заключается в том, что она должна обеспечить заданную точность. Поэтому основной характеристикой СТИ является точность. Точность характеризуется статической погрешностью или просто погрешностью.

Погрешность – степень приближения показаний приемного прибора к действительному значению измеряемой величины.

Погрешность телеизмерения определяют как максимальную разность между показаниями выходного индикатора на приемной стороне и действительным значением телеизмеряемой величины.

Согласно ГОСТ 26.205-83 классы точности каналов телеизмерения должны быть установлены для устройств и комплексов при цифровом и аналоговом воспроизведении измеряемых параметров из следующего ряда: 0,15; 0,25; 0,4; 0,6; 1,0; 1,5; 2,5.

Абсолютная основная погрешность канала телеизмерения – наибольшая разность выходной величины, приведенной к входной в соответствии с градуировочной характеристикой, и входной величины:

Δ= y – x,                                      (8.1)

где Δ – абсолютная  погрешность,

y – выходная величина, приведённая ко входной,

x – входная величина.

Относительная погрешность d' – отношение абсолютной погрешности к действительному значению измеряемой величины, выраженное в процентах.

Приведенная погрешность d – отношение абсолютной погрешности к величине диапазона шкалы измерений (X_max – X_min):

d = Δ/(X_max – X_min).                                     (8.2)

Абсолютная дополнительная погрешность канала телеизмерения устройства – наибольшая разность значений входной (выходной) величины при нормальных условиях и при воздействии влияющего фактора (ГОСТ 26.205-83).

Дополнительные погрешности вызываются различными отклонениями от нормальных условий работы, например, изменением температуры окружающей среды, изменением напряжения питания за допустимые пределы, появлением помех, внешних магнитных полей и т.п.

Телеизмеряемые величины необходимо воспроизводить на индикаторах в абсолютных значениях измеряемых величин. Это значит, что если передаваемая величина выражается в тоннах, то несмотря на все промежуточные преобразования этой величины, неизбежные при передаче, индикатор наприемной стороне должен отображать её в тоннах. Лишь в особых случаях допускается воспроизведение телеизмерений в процентах.

Системы телеизмерения (СТИ) можно классифицировать по различным признакам. Наиболее распространена классификация по параметру, т.е. методам, с помощью которых передается значение измеряемой величины по линии связи.

Современные системы телемеханики в целом и системы телеизмерений в частности являются цифровыми, обеспечивающими наибольшую точность и помехоустойчивость передачи. В них по линии связи передаются сигналы, которые соответствуют кодовым комбинациям, отображающим определенное значение передаваемого сообщения.

Системы телеизмерения можно классифицировать также по виду программы, по которой они работают. Подавляющее большинство СТИ работают по жесткой циклической программе, когда передаются все измеряемые сообщения независимо от того, несут они информацию получателю или нет. Недостатком таких систем является пониженная пропускная способность. Для её повышения можно применить адаптивные телеизмерительные системы, автоматически изменяющие программу работы в зависимости от изменения характеристик передаваемых сигналов и внешних условий.