Общие сведения об измерительных сигналах

Сигнал (от лат. signum - знак) - физический процесс (или явление), несущий информацию о состоянии какого-либо объекта наблюдения.

Во временной области применяют определенные функции времени u(t) = f(t, U, ω, φ, …), наиболее точно описывающие изменение сигнала (например, отраженного в виде напряжения), в которых один из параметров U, ω, φ и т.д. зависит от измеряемой величины

Спектральное представление электрических измерительных сигналов играет особую роль в процессе их генерации, передачи, приёма и обработки, так как оно по существу определяет параметры и характеристики используемой аппаратуры.

1. По характеру изменения информативного и временного параметров измерительные сигналы делятся на аналоговые, дискретные (от лат. discretus - разделенный, прерывистый) и цифровые.

Если физический процесс, порождающий сигнал, можно представить непрерывной функцией времени u(t), то такой сигнал называют аналоговым (непрерывным).

Математическая модель дискретного сигнала u_Т(t) - последовательность точек на временной оси, в каждой из которых заданы амплитудные значения соответствующего непрерывного сигнала.

Цифровым называют сигнал с конечным числом дискретных уровней, поскольку уровни можно пронумеровать числами с конечным количеством разрядов.

2. По характеру изменения во времени измерительные сигна­лы делятся на постоянные, амплитуда которых с течением времени не изме­няется, и переменные, мгновенные значения которых меняются во времени.

Переменные сигналы бывают непрерывными во времени и импульсными.

К непрерывным относятся сигналы, параметры которых изменяются во вре­мени непрерывно.

3. По математическому представлению:

- детерминированные (регулярные) и

- случайные.

Детерминированными называют радиотехнические сигналы, мгновенные значения которых в любой момент времени достоверно известны, т. е. пред­сказуемы с вероятностью, равной единице.

Случайные сигналы - это сигналы, мгновенные значения которых в лю­бые моменты времени не известны и не могут быть предсказаны с вероятно­стью, равной единице.

Случайные сигналы делятся на стационарные и нестационарные.

Стационарными называют случайные сигналы, статистические характеристики которых не изменяются во времени. Остальные случайные сигналы - нестационарные.

Классификация помех

Под помехой понимается электрическое колебание, однородное с измерительным сигналом и действующее одновременно с ним.

Её наличие приводит к появлению погрешности измерения.

Помехи классифицируют по ряду признаков.

1. По месту возникновения в измерительной схеме помехи делятся на

- внешние и

- внутренние.

Причиной возникновения внешних помех являются природные процессы и работа различных технических систем.

Внутренние помехи обусловлены процессами, происходящими при работе самого средства измерений.

Возможны два сочетания измерительного сигнала и шума.

Если измерительный сигнал складывается с шумом, то помеха - аддитивная (от англ. addition - сложение).

При перемножении измерительного сигнала и шума возникает мультипликативная (от англ. multiplication - умножение) помеха.

2. По основным свойствам аддитивные помехи делятся на:

Сосредоточенными по спектру называют помехи, основная часть мощности которых находится на отдельных участках диапазона частот, меньших полосы пропускания радиотехнической системы.

Импульсными помехами называется регулярная или хаотическая последовательность импульсных сигналов, однородных с полезным сигналом.

Источниками таких помех являются цифровые и коммутирующие элементы радиотехнических цепей или работающего рядом с ними устройства.

Им­пульсные и сосредоточенные помехи часто в радиотехнике называют навод­ками.

Флуктуационная помеха представляет собой случайный процесс с нормальным распределением.

Этот вид помех имеет место практически во всех реальных измерительных каналах и их часто называют шумами.