Чем измерительный сигнал отличается от сигнала? Приведите примеры измерительных сигналов, используемых в различных разделах науки и техники.
Сигналом называется материальный носитель информации, представляющий собой некоторый физический процесс, один из параметров которого функционально связан с измеряемой физической величиной. Измерительный сигнал — это сигнал, содержащий количественную информацию об измеряемой физической величине.
Постоянные сигналы являются наиболее простым видом измерительных сигналов. Детерминированными (с известной степенью точности) являются сигналы на выходе мер. Например, выходной сигнал генератора низкочастотного синусоидального сигнала характеризуется значениями амплитуды и частоты, которые установлены на его органах управления. Погрешности установки этих параметров определяются метрологическими характеристиками генератора.
Перечислите признаки, по которым классифицируются измерительные сигналы.
Классификация измерительных сигналов:
– по природе материального носителя (неэлектрические, электрические и комбинированные);
– по характеру изменения параметров во времени (детерминированные, квазидетерминированные и случайные, периодические и непериодические, аналоговые непрерывные (континуальные) и аналого-импульсные, цифровые, элементарные и сложные);
– по спектру (видеосигналы и радиосигналы);
– по ширине спектра (узкополосные и широкополосные);
– по типу модуляции информативного параметра сигнала-переносчика (для несущего аналогового гармонического сигнала – с амплитудной (АМ), частотной (ЧМ) и фазовой (ФМ) или с угловой (УМ); для несущего аналого-импульсного сигнала – с амплитудно-импульсной (АИМ), широтно-импульс- ной (ШИМ или ДИМ), частотно-импульсной (ЧИМ) и фазоимпульсной (ФИМ); для несущего цифрового сигнала – с времяимпульсной (ВИМ) и кодово-импульсной (КИМ));
– по назначению (испытательные и калибровочные).
По характеру измерения информативного и временного параметров измерительные сигналы делятся: на аналоговые, дискретные и цифровые.
Аналоговый сигнал — это сигнал, описываемый непрерывной или кусочно-непрерывной функцией Ya(t), причем как сама эта функция, так и ее аргумент t могут принимать любые значения на заданных интервалах Y Î (Ymin; Ymax) и t Î (tmin; tmax) (рис. 10.2,а).
Рис. 10.2. Аналоговый (а), дискретный (по времени) (б)
и цифровой (в) измерительные сигналы
Дискретный сигнал — это сигнал, изменяющийся дискретно во времени или по уровню.
Цифровые сигналы — квантованные по уровню и дискретные по времени сигналы Yu(nT), которые описываются квантованными решетчатыми функциями, принимающими в дискретные моменты времени пТ лишь конечный ряд дискретных значений — уровней квантования h1, h2, .... hn.
По характеру изменения во времени сигналы делятся на: постоянные, значения которых с течением времени не изменяются, и переменные, значения которых меняются во времени. Постоянные сигналы являются наиболее простым видом измерительных сигналов.
Переменные сигналы могут быть непрерывными во времени и импульсными. Непрерывным называется сигнал, параметры которого изменяются непрерывно. Импульсный сигнал — это сигнал конечной энергии, существенно отличный от нуля в течение ограниченного интервала времени, соизмеримого с временем завершения переходного процесса в системе, для воздействия на которую этот сигнал предназначен.
По степени наличия априорной информации переменные измерительные сигналы делятся на: детерминированные, квазидетерми-нированные и случайные. Детерминированный сигнал — это сигнал, закон изменения которого известен, а модель не содержит неизвестных параметров. Мгновенные значения детерминированного сигнала известны в любой момент времени. Квазидетерминированные сигналы — это сигналы с частично известным характером изменения во времени, т.е. с одним или несколькими неизвестными параметрами. Они наиболее интересны с точки зрения метрологии.
Сигналы могут быть периодическими и непериодическими. Непериодические сигналы делятся на почти периодические и переходные. Почти периодическим называется сигнал, значения которого приближенно повторяются при добавлении к временному аргументу надлежащим образом выбранного числа — почти периода. Периодический сигнал является-частным случаем таких сигналов. Почти периодические функции получаются в результате сложения периодических функций с несоизмеримыми периодами, например Y(t) = sin(wt) + sin(Ö2̅wt). Переходные сигналы описывают переходные процессы в физических системах.
Периодическим называется сигнал, мгновенные значения которого повторяются через постоянный интервал времени. Период Т сигнала — параметр, равный наименьшему такому интервалу времени, Частота f периодического сигнала —величина, обратная периоду.
Случайный сигнал — это изменяющаяся во времени физическая величина, мгновенное значение которой является случайной величиной.
БИЛЕТ № 3