71. Преобразование сигналов измерительной информации. Бесконтактная передача информации. Структурные схемы передающих и приемных устройств.
С
игналы
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.
72. Преобразование сигналов измерительной информации. Временное и частотное мультиплексирование сигналов измерительной информации.
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.
Н
а
практике важно, чтобы части системы,
осуществляющие преобразование и
восстановление измерительной информации,
использовались более эффективно. Это
достигается с помощью так называемых
«мультиплексоров» (устройств сканирования
сигнала или коммутаторов), которые
обеспечивают считывание всех сигналов
путем их быстрого поочередного
подключения. Такая процедура является
разновидностью временного
мультиплексирования. Все входные
сигналы проходят через один процессор
и через одни и те же части системы,
осуществляющие преобразование и
распределение измерительной информации.
Реализуется принцип временного
разделения, в результате чего система
становится многоканальной. Одно из
достоинств такой системы состоит в
том, что стоимость в расчете на один
канал (или на один входной сигнал)
оказывается значительно меньшей, чем
в случае одноканальной системы.
Многоканальные системы сбора данных
бывают рассчитаны, как правило, на 10−100
каналов, а в промышленности применяются
системы с числом каналов до 1000.
Применение этой стратегии при
измерениях позволяет одновременно
(при частотном мультиплексировании)
или последовательно (при временном
мультиплексировании) обрабатывать
несколько сигналов. Этим методом
можно воспользоваться, когда полоса
измерительной системы много больше
ширины частотного спектра F измеряемых
сигналов. На рисунке 2.17 в качестве
иллюстрации показано, как можно
использовать временное мультиплексирование.
Аналоговые входные сигналы поступают
из различных точек объекта измерения,
где, например, измеряются температура,
давление и расход жидкости. Эти сигналы
изменяются столь медленно, что быстрая
система измерений и управления может
поочередно обрабатывать много таких
сигналов и выдавать результат их
обработки по не меньшему числу выходов
(см. рисунок 2.17).
Наконец, для организации каналов используются радиолинии направленного действия, работающие в диапазоне ультракоротких волн. Такие линии называют радиорелейными. Реже используются радиолинии ненаправленного действия. В последнее время получают распространение оптические каналы связи, отличающиеся высокой помехоустойчивостью и пропускной способностью. Для передачи информации по таким линиям связи используется частотное мультиплексирование.
При частотном мультиплексировании узкополосный измеряемый сигнал по-
средством модуляции, осуществляемой с помощью модулятора, сдвигается в другой (например более высокий) диапазон частот. Это осуществляется таким образом, чтобы спектры нескольких преобразуемых измеряемых сигналов занимали соседние интервалы частот без перекрытия (рисунок 2.19). Для восстановления каждого сигнала в его исходной полосе частот на выходе измерительной системы необходимо осуществить его демодуляцию, что осуществляется с помощью демодулятора.
