Электрические измерения: повторение

1. ПЛАНИРОВАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТА

2.

Электрические измерения: повторение
Измерения физических величин осуществляется, в основном, за счет приведения измеряемых
величин к удобному для обработки виду. В большинстве случаев наиболее удобным является
преобразование измеряемых величин в электрический сигнал.
Общая структура измерительных устройств
q
Д
Q
И
ИС
Р
Непосредственно измеряется величина
Датчик Д преобразует ее в электрический сигнал q (ток, разность потенциалов и т.д.)
Измерительная схема ИС преобразует сигнал q в сигнал Q = f (q), который передается далее
по цепи, обрабатывается, измеряется (И) и/или регистрируется (Р).

3.

Электрические измерения: повторение
Преимущества
Можно измерять малые значения
Легко и просто использовать усилители электрического сигнала
Возможность дистанционного измерения (например, в опасных условиях)
Для каждой величины может (должен) быть свой датчик, но в качестве ИС, И и Р могут быть
использованы однотипные блоки или системы.
Возможность применять компьютерные технологии для обработки и автоматизации,
практически исключается субъективная ошибка
Сложности
Не каждую величину можно непосредственно преобразовать в электрический сигнал, нужны
последовательные преобразования
Электрические измерительные устройства подвержены влиянию
электрических/электромагнитных полей, в т.ч. радиации
Проблема интерпретации измеренного сигнала – проблема верификации метода измерений

4.

Важные понятия и определения
Передача информации –
последовательность логических «нулей» и
«единиц», которые могут выражаться в
любой форме. Важно, чтобы эти сигналы
были:
- воспроизводимыми
- однозначно идентифицируемыми
- подходящими для компьютерной
техники
Самый простой способ реализации этого принципа, соответствующий всем критериям:
Напряжение есть и оно соответствует некоторой заданной норме – «1»
Напряжение маленькое (ниже нормы) или его нет – «0»
Пример:
Пусть в некоторой схеме напряжение питания 5В.
Принимаем за «0» сигнал, величина которого 10% от этого значения. Все сигналы с
напряжением меньше, либо равным 0,5 В = «0».
Принимаем за «1» сигнал с напряжением, большим 0,65% от напряжения питания. Сигнал,
больший 4,1 В = «1».

5.

Цифровые и аналоговые сигналы
По природе своей цифровые сигналы являются аналоговыми, т.к. физически передаются в
виде импульса напряжения. Важно, что уровень этих сигналов установлен заранее.
Сигнал называют аналоговым, если он определен на
непрерывной оси времени, и в каждый момент может
принимать произвольные значения (непрерывная или
кусочно-непрерывная функция)
Если сигнал принимает произвольные значения только в
фиксированные моменты времени tn, n — целое число, то
такой сигнал называется дискретным. Наиболее широкое
распространение получили дискретные сигналы,
определенные на равноотстоящей сетке tn = nT, где T —
интервал дискретизации. При этом в моменты
дискретизации дискретный сигнал может принимать
произвольные значения.
Цифровой сигнал формируется путем двух
последовательных операций
- сэмплирование (дискретизация)
- квантование (квантизация?)
https://www.ruselectronic.com/peredacha-dannih/

6.

Проблемы передачи цифрового сигнала по проводу
1. Активное сопротивление – зависимость затухания
от частоты напряжения (тока)
2. Потери за счет нагрева
3. Несовершенная изоляция и потери в изоляции в
зависимости от частоты
4. Один канал – один поток информации (коллизии)
5. Сигнал может быть украден
Единицы потерь
1 бел (Б, англ. - В) – затухание, которое уменьшает начальную
мощность в 10 раз: Р0/Р1 = 10
1 децибел – 1/10 бел
Мощность пропорциональна квадрату тока (напряжения), поэтому
1 дБ – изменение мощности в 1,26 раз; изменение тока (напряжения)
в 1,12 раз.