Сигналы измерительной информации

1. Сигналы измерительной информации

Сигнал - материальный носитель информации, представляющий собой
физический процесс, один из параметров (информативный) которого
функционально связан с измеряемой физической величиной.
Измерительный сигнал - это сигнал, содержащий количественную информацию
об измеряемой физической величине.
Информативные параметры
- Мгновенные значения постоянных токов и напряжений
- Амплитудные, средневыпрямленные (действующие) значения переменных
токов и напряжений
- Частота, период, фаза

2. Деление сигнала по характеру измерения информативного и временного параметра

s t
• Аналоговые сигналы
t iT , i 0,1, 2,..., n
• Дискретные
• Квантованные sk t h j
s t si s iT
• Цифровые
sa
sд
sк
sц
hk
t
Tд
t
t
t

3. Информативный параметр в гармоническом сигнале

• Амплитудная модуляция
• Частотная модуляция
• Фазовая модуляция

4. Информационный параметр в дискретном сигнале

• Амплитудно-импульсная модуляция
• Частотно-импульсная модуляция
• Фазо-импульсная модуляция
• Широтно-импульсная модуляция

5.

• Кодово-импульсная модуляция – величина информационного
параметра представлена набором стандартных символов,
образующих код

6. Классификация электронных вольтметров

• Постоянного тока
• Переменного тока
• Универсальные
• Импульсные
• Селективные

7. Электронные вольтметры

Особенности работы
• Напряжение преобразуют в постоянный ток
• Конечный элемент - устройство магнитоэлектрической системой
• Шкала градуирована в единицах напряжения
Характеристики
• Высокая чувствительность
• Широкий диапазон рабочих напряжений (десятки нВ - десятки кВ)
• Большое входное сопротивление (> 1 МОм)
• Широкий частотный диапазон (0 – сотни МГц)

8. Обобщенная структурная схема вольтметра постоянного тока

Ux
Входное
устройство
Усилитель
постоянного тока
Электромеханическое
измерительное устройство

9. Погрешность при измерении напряжения

Идеальный вольтметр
Ux U
RН
Ri RН
Реальный вольтметр
Ux U
RН Rвх
RН Rвх
U
Ri RН Rвх
Ri RН Rвх RН Rвх
Относительная погрешность реального вольтметра
U xИ U xР
U xИ
RН Rвх
RН
Ri RН Ri RН Rвх RН Rвх
Rвх Ri RН
Ri RН
1
1
RН
RН Ri
Ri RН Rвх RН Rвх
Ri RН
Ri RН
Rвх

10. Компенсаторы постоянного тока

Ключ в положении 1
E1 U обр Rобр I P
Ключ в положении 2
E1
U x R2 I P
R2
Rобр

11. Обобщенные структурные схемы вольтметра переменного тока

Высокая чувствительность
Широкий диапазон рабочих частот
Преобразователи переменного напряжения в постоянное напряжение
• Пиковые (амплитудные) детекторы
• Детекторы средневыпрямленного значения
• Детекторы среднеквадратичного значения

12. Пиковые (амплитудные) детекторы

• С открытым входом
Выходное напряжение
Uср.вып. U m U0 , при Uвх U m sin wt U0
Условие минимума пульсаций
1
зар f
в
1
раз f н

13.

• С закрытым входом
Выходное напряжение
Uвых 0, 2Um

14. Коэффициенты связи амплитудного, среднеквадратичного, средневыпрямленного значений для напряжений различной формы

15. Детектор средневыпрямленного значения

• Однополупериодный выпрямитель
Uвх
+
D1
D2
R1
Rим
-
Rвн
Uвых
T2
T
BSi BS 1
BS 1 I m
BS I m
BS I m
2
I
sin
2
ft
dt
cos
2
ft
|
1
1
0
m
k
k T 0
k
T
2
f
k
2
k

16.

• Двухполупериодный выпрямитель
BSi
k
BS 1 T
k T
0
BS I m
I m sin 2 ft dt 2
k

17. Схемы коррекции шунтирующих емкостей

• последовательная
• параллельная

18. Детектор среднеквадратичного (действующего, эффективного) значения

T
2
1
UД
u
t
dt
T 0

19. Компенсатор переменного тока

Принцип: уравновешивание измеряемого ЭДС известным напряжением
Условия реализации:
- Равенство напряжений по модулю
- Противоположность по фазе
- Равенство частот
- Идентичность формы кривой

20.

21. Измерение параметров цепей

Основные параметры
• Емкость C
• Индуктивность L
• Сопротивление R
Эквивалентные схемы
Резистор
Катушка индуктивности
C
C
R0
R0
RЭ
1
r
L
LЭ
r2
r1
L0
L0
1
0
Конденсатор
2
CЭ
C0
C0
1
0
2
L

22. Методы измерения параметров цепей

• Метод амперметра-вольтметра
параллельно с вольтметром
IR
A
IВ
IВ
U0
последовательно с амперметром
V
Rx
1
UV
UR
a
Rx
Rx
I A I R IV
1 IV
IR
1
Rx
1 Rx
RV
U0 V
A
IR
Rx
UV U R U A U R U A
R
Rx RA
IA
IR
IR
IA
b
x