Өлшеу сигналдары. Өлшеу сигналдарын кванттау мен дискреттеу

4-дәрістің тақырыбы: Өлшеу сигналдары. Өлшеу сигналдарын кванттау мен дискреттеу

4.1 Өлшеу сигналдарының жіктелуі

Сигнал деп бір параметрі функционалды түрде өлшенетін физикалық шамамен байланысты қандай да бір өзінше физикалық процесс болып табылатын ақпараттарды материалды түрде сақтаушыны айтамыз. Мұндай параметр  информативті деп аталады.

 Өлшеу сигналы - өлшенетін физикалық шама жөніндегі ақпараттардан тұратын сигнал.

Информативті және уақытша параметрлерді өлшеу сипаты бойынша өлшеу сигналдары аналогты, дискретті және санды болып бөлінеді.

Аналогты сигнал – бұл үздіксіз немесе кусокты үздіксіз Ya(t) функциясымен берілетін сигнал, бұл функция мен оның t аргументі берілген Y ∈ (Ymin; Ymax) және t∈(tmin; tmax) аралықта кез-келген мәндерді қабылдай алады (сур. 4.1, а).

[pic 1]

Дискретті сигнал – бұл уақыт бойынша немесе деңгейі бойынша дискретті түрде өзгеретін сигнал. Бірінші жағдайда ол nT уақытында дискретті моменттер қабылдай алады, мұндағы Т =const – дисреттеу аралығы (периоды), n = 0; 1; 2; …- іріктелген немесе саналған деп аталатын YД (nT)∈(Ymin; Ymax) кез-келген мәндердің  бүтін саны. Мұндай сигналдар (сур. 47.1, б) торлы функциялармен жазылады. Екінші жағдайда YД(t) сигналының мәні t∈(tmin; tmax) уақытының кез-келген моментінде болады, бірақ олар q квантына қысқа шектелген  hi = nq мәндер қатарын қабылдай алады.

Сандық сигналдар - деңгейі бойынша квантталған және уақыт бойынша дискреттелген YЦ(nT) сигнал., олар nT уақытта тек дискретті мәндерінің соңғы қатары - h1, h2,…, hn кванталу деңгейлерін қабылдайтын квантталған тор тәріздес функциялармен (квантталған тізбектер) бейнеленеді. (сур.4.1, в).

Уақыт бойынша өзгеру сипаты бойынша сигналдар мәндері уақыт бойынша ауысып тұратын тұрақты болып бөлінеді. Тұрақты сигналдар өлшеу сигналының ең қарапайым түрі болып табылады.

Айнымалы сигналдар уақыт бойынша үздіксіз және импульсті болуы мүмкін. Үздіксіз сигнал  деп параметрлері үздіксіз түрде өзгеретін сигналдарды айтады. Импульсті сигнал – бұл осы сигнал бағытталған әрекет үшін жүйедегі өтпелі процестің аяқталу уақытымен өлшенетін, уақыттың шектелген аралығы ішінде нөльден едәуір өзгеше болып табылатын соңғы энергия сигналы.

Априорлы ақпараттың бар болу дәрежесі бойынша айнымалы өлшеу сигналдары детерминирленген, квазидетермирленген және кездейсоқ болып бөлінеді. Детермирленген сигнал - өзгеру заңдылығы белгілі, ал моделі белгісіз параметрлерден тұрмайтын сигналды айтамыз. Детермирленген сигналдың лездік мәндері кез-келген уақыт моментінде белгілі. Детермирленген (белгілі дәлділік дәрежесімен)  сигналдарға өлшемнің шығысындағы сигналдар жатады.

Квазидетермирленген сигналдар – бұл уақыт бойынша аз ғана белгілі өзгеру сипаттағы сигналдар, яғни бір немесе бірнеше белгісіз параметрлері бар сигналдар. Олар метрологиялық көзқараспен алғанда өте маңызды сигналдар. Көптеген өлшеу сигналдарынан басым болып келетін сигналдар  квазидетермирленген сигналдар  болып табылады.

Детермирленген және квазидетермирленген сигналдар жай математикалық формулалармен жазылатын қарапайым, және күрделі болып бөлінеді. Қарапайым сигналдарға тұрақты мен гармоникалық сигналдар, сонымен қатар бірлік түрде және деьта-функция арқылы берілетін сигналдар жатады.

Сигналдар периодты және периодты емес болуы мүмкін. Периодты емес сигналдар тіпті периодты мен өтпелі болып жіктеледі. Тіпті периодты деп мәндері уақыт аргументіне жататын болып таңдап алынған сан – тіпті периодты қосқан кезде жуық шамамен қайталанатын сигналды айтамыз. Периодты сигнал осы сигналдардың бір бөлек түрі болып табылады. Тіпті периоты функциялар периодты функцияны өлшенбейтін периодтармен қосу нәтижесінен алынады, мысалы Y(t) = sin(ωt) + sin([pic 2]ωt). Өтпелі сигналдар физикалық жүйедегі өтпелі процестерді бейнелейді.