Метрологія / КонЛекМетр / TEMA_5

ТЕМА5: КЛАСИФІКАЦІЯ ТА ХАРАКТЕРИСТИКИ

ЕЛЕКТРИЧНИХ СИГНАЛІВ

Сигнал вимірювальної інформації – це сигнал, функціонально зв’язаний з фізичною величиною, що вимірюється, який несе інформацію про її значення.

Особливостями, які характеризують електровиміри є багаточисельність величин, що вимірюються, великі межі значень, які вимірюються (мілівольти — кіловольти, постійний струм – сотні ГГц змінного струму).

За характером зміни у часі сигнали можна класифікувати на детерміновані та випадкові (недетерміновані).

Електричні сигнали

Детерміновані

Випадкові

Періодичні

Неперіодичні

Стаціонарні

Нестаціонарні

Сінусоїдальні

Майже періодичні

Ергодичні

Несінусоїдальні

Перехідні

Неергодичні

Імпульсні

Детерміновані сигнали - це сигнали, миттеві значення яких у будь-який момент часу відомі. Вони можуть бути неперервними та дискретними (імпульсними). Періодичні неперервні сигнали діляться на сінусоїдальні (гармонічні) та несінусоїдальні (полігармонічні). До неперіодичних сигналів відносяться майже періодичні та перехідні.

Синусоїдальний сигнал можна описати функцією часу t:

де u(t) – миттєве значення;

U_max – амплітуда сигналу (найбільше значення за період);

f – частота;

 – початкова фаза.

Несінусоїдальний сигнал можна представити рядом Фурье:

де U_o – середне значення сигналу за період Т (постійна складова);

U_max.k – амплітуда сигналу к-ї гармоніки;

k – номер гармоніки;

_к – початкова фаза к-ї гармоніки.

Можна вимірювати наступні параметри електричних сигналів як сінусоїдальної, так і несінусоїдальної форми:

1) Постійну складову сигналу – середне значення за період Т:

2) Середньовипрямлене значення сигналу за період – середне значення модуля сигналу:

(використовують лише для сигналів, симетричних вісі часу).

3) Середньоквадратичне значення сигналу за період (діюче, ефективне):

Між цими значеннями сигналів існує зв’язок, який виражається через коефіціенти амплітуди та форми:

Значення коефіцієнтів для різних стандартних форм електричних сигналів відомі і зведені у спеціальні таблиці.

Імпульсні сигнали – детермініровані сигнали, які відрізняються від нуля на протязі обмеженого інтервалу часу. Вони підрозділяються на:

а) відеоімпульси – однополярні імпульси струму або напруги, які можуть бути додатньої або від’ємної полярності відносно визначеного рівня, прийнятого за нульовий;

б) радіоімпульси – серія високочастотних коливань, яка утворюється при дії відеоімпульсів на коливання ВЧ.

Відеоімпульси можуть бути різної форми. Найчастіше зустрічаються імпульси прямокутної форми (тривалість плоскої повинна бути частини не менше 0.7 від тривалості усього імпульсу, яка звичайно відраховується на рівні 0.5Umax).

0.9Um

0.5Um

0.1Um

t_і

U

Розрізняють такі параметри імпульсів:

• амплітуда імпульсів U_m [B];

• тривалість імпульсу t_і та паузи t_п [c], відраховують на рівні 0.5U_m;

• тривалість фронту _ф та зрізу _з, визначається часом наростання сигналу від величини 0.1U_m до 0.9U_m та спаду від 0.9U_m до 0.1U_m;

• період слідування імпульсів Т (визначають на рівні 0.5U_m);

• ч астота слідування f – величина, обернена періоду Т;

• коефіціент заповнення імпульсної послідовності:

• скважність (шпаруватість) – величина, обернена коефіцієнту заповнення:

До випадкових відносяться сигнали, які змінюються у часі нерегулярно, непередбачувано, їх майбутні значення можна прогнозувати лише з певною часткою ймовірності. Вони, у свою чергу, розділяються на стаціонарні та нестаціонарні.