62. Нормирование измерительной информации. Компенсация температурной погрешности измерительных преобразователей, уменьшение влияния помех в измерительных цепях.

Этот вид обработки необходим в связи с тем, что в большинстве преобразовательных схем используются общие блоки и узлы (например аналого-цифровой преобразователь), рассчитанные на один общий диапазон входных сигналов. В то же время преобразователи имеют выходные сигналы, различающиеся не только по диапазонам, но в ряде случаев и по видам носителей и модулируемых параметров этих носителей. Приведение всех указанных сигналов к сигналу одного вида и диапазона выполняется обычно отдельными схемами или блоками. Существуют элементы нормирования либо индивидуальные для каждого канала измерения, либо групповые, обрабатывающие поочередно сигналы от нескольких преобразователей одного типа. Групповые блоки нормирования имеют на входе переключатель (коммутатор), поочередно подключающий источники сигналов.

На рисунке 2.13 показаны примеры структурных схем наиболее распространенных типов нормализующих преобразователей: для термопар; для термометров сопротивления; для дифференциально-трансформаторных преобразователей. Все они выдают сигнал постоянного напряжения U= с унифицированным диапазоном (например от 0 до 10 В). Схема для термопар (рисунок 2.13,а) включает элемент компенсации температуры холодного спая (ЭК), усилитель постоянного тока (УПТ) и элемент линеаризации (ЭЛ). Последний может отсутствовать, если функция линеаризации выполняется общим устройством обработки информации. Схема для термометров сопротивления (рисунок 2.13,б) включает мост (М), одним из плеч которого служит терморезистор RТ, и усилитель постоянного тока (УПТ). Схема для дифференциально-трансформаторных датчиков (рисунок 2.13,в) содержит усилитель переменного тока (У) и фазочувствительный выпрямитель (ФЧВ).

Н ормирующие преобразователи могут быть индивидуальными и групповыми.

63. Преобразование сигналов измерительной информации. Линеаризация функций преобразования. Аналоговые и цифровые методы линеаризации. Технические параметры. Погрешности преобразования.

Сигналы могут быть обработаны с использованием методов аналоговой обработки сигналов, цифровых методов обработки сигналов или комбинации аналоговых и цифровых методов (комбинированной обработки сигналов). Что касается ЦСП, то главное отличие его от традиционного компьютерного анализа данных заключается в высокой скорости и эффективности выполнения сложных функций цифровой обработки, таких, как фильтрация, анализ с использованием быстрого преобразования Фурье (БПФ) и сжатие данных в реальном масштабе времени. Термин «комбинированная обработка сигналов» подразумевает, что системой выполняется и аналоговая, и цифровая обработка сигнала. Такая система может быть реализована в виде печатной платы, гибридной интегральной схемы (ИС) или отдельного кристалла с интегрированными элементами. АЦП и ЦАП рассматриваются как устройства комбинированной обработки сигналов, так как в каждом из них реализованы и аналоговые, и цифровые функции. Недавние успехи технологии создания микросхем с очень высокой степенью интеграции позволяют осуществлять комплексную (цифровую и аналоговую) обработку на одном кристалле. Сама природа ЦОС подразумевает, что эти функции могут быть выполнены в режиме реального масштаба времени.

Рассмотрим понятие линейности. Говорят, что система линейна в опреде-

ленном диапазоне измеряемых величин, если ее чувствительность не зависит от значения измеряемой величины, т.е. остается постоянной. В диапазоне линейности характеристики преобразователя электрический сигнал во всех элементах измерительной цепи пропорционален значениям измеряемой величины, если все другие устройства, связанные с преобразователями (мосты, усилители), также линейны. В таком случае значительно упрощается последующая обработка результатов измерений. Преимущество линейности столь бесспорно, что при нелинейности преобразователя целесообразно делать измерительную систему линейной, включая в нее устройства коррекции. Этот процесс называют линеаризацией; он направлен на то, чтобы сделать сигнал прямо пропорциональным изменениям измеряемой величины.

Существует ряд способов, позволяющих скорректировать нелинейность характеристики как самого преобразователя, так и измерительной схемы в целом, не допустив при этом отклонений от линейности преобразования в рабочем диапазоне изменения измеряемой величины, и в пределах допускаемой погрешности измерений полагать чувствительность неизменной.

Эти способы условно могут быть разбиты на две группы: а) корректирующие характеристику преобразователя или схемы аппаратными средствами путем компенсации нелинейности; б) корректирующие результаты измерений аналоговой или цифровой обработкой выходного сигнала аппаратными и (или) программными средствами.