Figure 8‑5. Дифференциальная измерительная система.

8.4.1.1Общий режим

Идеальная измерительная система реагирует только на разность потенциалов между двумя терминалами – положительный (+) и отрицательный (–) входы.

8.4.1.2Синфазное напряжение

Диапазон синфазного напряжения ограничивается диапазоном допустимых напряжений на каждом входе по отношению к земле измерительной системы. Нарушение этого ограничения приводит не только к измерительным ошибкам, но также не исключено разрушение компонентов устройства. Следующее равенство определяет синфазное напряжение (common-mode voltage) :

где – напряжение на не инвертирующем входе измерительной системы по отношению к земле измерительной системы, а напряжение на инвертирующем входе измерительной системы по отношению к земле измерительной системы.

8.4.1.3Коэффициент подавления синфазного напряжения

Коэффициент подавления синфазного напряжения (CMRR – common-mode rejection ratio) характеризует способность дифференциальной измерительной системы подавлять сигнал синфазного напряжения. CMRR является функцией частоты и обычно уменьшается с ее ростом. CMRR в децибелах (dB) определяется равенством:

где – коэффициент дифференциального усиления, – коэффициент синфазного усиления.

На Figure 8 -6 показана простая цепь в которой CMRR в децибелах определяется по формуле:

,

где .

Figure 8‑6. Коэффициент подавления синфазного напряжения (cmrr)

8.4.2. Заземленные (rse) и незаземленные (nrse) несимметричные измерительные системы

Заземленные (RSE - referenced single-ended measurement systems) и незаземленные несимметричные системы (NRSE - non-referenced single-ended measurement systems) подобны заземленным источникам в том, что они производят измерения относительно земли. Заземленные несимметричные измерительные системы измеряют напряжение по отношению к земле AI GND, которая непосредственно соединена с землей измерительной системы.

Figure 8‑7. Заземленная несимметричная измерительная система (rse)

DAQ-устройства часто используют незаземленную несимметричную (NRSE – non-referenced single-ended) измерительную технологию, или псевдодифференциальные измерения, что является вариантом заземленной несимметричной измерительной технологии. NRSE-система показана на Figure 8 -7.

В NRSE измерительной системе все измерения по-прежнему производятся по отношению к однополюсному входному зажиму (AISENSE в DAQ-приборах серии E), но его потенциал может изменяться по отношению к земле измерительной системы (AIGND). Одноканальная NRSE измерительная система есть ни что иное, как одноканальная дифференциальная измерительная система.

Figre 8‑8. Незаземленная несимметричная измерительная система (NRSE)

8.4.3. Итоговый обзор источников сигналов и измерительных систем

Figure 8‑9. Варианты соединения источников сигналов с измерительными системами

8.5. Скорость дискретизации (Sampling Rate)

Скорость сканирования (scan rate) или темп дискретизации (sampling rate) в системе NI‑DAQmx определяет как часто осуществляется аналого-цифровое (АЦ) или цифро-аналоговое (ЦА) преобразование.

8.5.1. Подмена частот (Aliasing)

Слишком низкая скорость дискретизации приводит к эффекту подмены, который приводит к искажению аналогового сигнала. Низкая скорость дискретизации приводит к тому, что составляющие дискретного сигнала будут иметь другие частоты, нежели те же составляющие в исходном сигнале. Чтобы исключить подмену частот дискретизация должна осуществляться в несколько раз быстрее, чем частота сигнала.

Частота Найквиста, это максимальная частота, которую можно представить без подмены частот для заданной частоты дискретизации. Частота Найквиста равна половине частоты дискретизации. Частоты составляющих сигнала выше частоты Найквиста окажутся подмененными в область от постоянного тока (нулевая частота) до частоты Найквиста.