Преобразование технологической информации
Материальным носителем технологической информации является сигнал, который помимо информации несет некоторую энергию. Сигналом может быть любой физический процесс (изменение тока, напряжения).
Классификация сигналов
По физической природе носителя информации:
- электрические;
- электромагнитные;
- оптические;
- акустические и др.;
По способу задания сигнала:
- регулярные (детерминированные), заданные аналитической функцией;
- нерегулярные (случайные), принимающие произвольные значения в любой момент времени. Для описания таких сигналов используется аппарат теории вероятностей.
В зависимости от функции, описывающей параметры сигнала, выделяют:
А) аналоговые (непрерывные), описываемые непрерывной функцией (сигнал в виде непрерывно изменяющегося потенциала напряжения или тока);
Б) дискретные, описываемые функцией отсчётов, взятых в определённые моменты времени;
В) квантованные по уровню;
Г) цифровые (дискретные сигналы, квантованные по уровню).
Непрерывный сигнал (аналоговый):
Рис. 5
Квантовый сигнал, характеризуется уровнем и длительностью.
Рис. 6
Дискретный сигнал:
Рис. 7
Аналоговые и дискретные сигналы
К аналоговым относят непрерывные и дискретно-непрерывные сигналы.
Непрерывный сигнал можно представить в виде непрерывной функции информационного параметра X(t).
Рис. 8
Дискретно-непрерывный сигнал также состоит из истинных значений информационного параметра Х, но определенных через интервал Т дискретизации по времени. Они называются выборками и обозначаются как Х(nT)
|
|
|
Рис. 9
Как в том, так и в другом случае определяющим признаком аналогового сигнала является бесконечное множество возможных значений информационного параметра. Характерными аналоговыми сигналами являются непрерывно изменяющийся постоянный ток и изменяющийся по амплитуде, фазе и частоте переменный ток.
К дискретным относят непрерывно-дискретный и дискретный сигналы.
Непрерывно-дискретный сигнал получают в результате дискретизации непрерывной функции информационного параметра X по уровню. В результате она заменяется отдельными значениями, различающимися на интервал дискретизации ∆Х. Переход с одного уровня на другой происходит скачкообразно, когда значение функции находится в середине интервала дискретизации ∆Х. Обозначается сигнал как X(t).
Рис. 10
Дискретный сигнал содержит набор значений информационного параметра X, полученных в результате его дискретизации как по уровню ∆Х, так и по времени через интервал Т.
Рис. 11
|
|
|
Как следует из рисунка, характерной особенностью дискретного сигнала (в том числе и непрерывно-дискретного) является скачкообразное изменение информационного параметра. При этом образуется ограниченное количество его значений, называемое дискретным (счетным) множеством. Обозначается дискретный сигнал как Х(пТ).
В общем случае сигнал состоит из элементов. Их называют импульсамиили единичными сигналами.
Импульсы могут различаться между собой по следующим информационным признакам:
· амплитудный — импульсы отличаются значениями постоянного или амплитудой переменного тока; обычно используют импульсы с двумя значениями: максимальным Umax — 1 и минимальным (в частности, нулевым) — 0
Рис. 12
· полярный — импульсы различаются направлением (знаком) постоянного тока, т. е. могут иметь два значения: 1 и —1
· 
Рис. 12
· временной — импульсы отличаются продолжительностью;
· 
Рис. 13
· фазовый — момент появления (фаза у) импульсов различен относительно периодически повторяющегося момента времени Т (опорного сигнала) (рис. В.9, г);
Рис. 14
• частотный — число импульсов различно в пределах периодически повторяющихся интервалов времени ∆T
Рис. 15
|
|
|
Характерными дискретными сигналами являются указанные импульсы только с двумя значениями информационного признака.
Характерными аналоговыми сигналами являются непрерывно изменяющийся постоянный ток и изменяющийся по амплитуде Um (рис. ж), фазе или частоте (рис. е), переменный ток.
Рис. 16
Преобразование сигнала
Сигналы текущей информации, выработанные датчиками (давление, температура, расход, концентрация, частота, скорость, перемещение, напряжение, электрический ток и т. п.) должны обеспечивать необходимую простоту и высокую достоверность преобразования. Может оказаться так, что природа и параметры полученного сигнала не пригодны для передачи его по каналам связи (например как нам передать звуковой или акустический сигнал на большое расстояние).. В этом случае необходимо преобразование сигнала т.е звукового в электрический). При этом смысл сообщения полученного при считывании не должен изменится.
При преобразовании сигнала существует два аспекта:
1.преобразование природы сигнала (например, преобразование звукового или акустического сигнала в электрический).
2.формы и параметров сигнала (т.е. его характеристик).
Это происходит с помощью модуляции или квантования.
|
|
|
Квантование – разбиение диапазона значений непрерывной или дискретной величины на конечное число интервалов (преобразование непрерывного сигнала в дискретный). Устанавливается однозначное соответствие между отдельными видами сигналов и состояниями управляющего объекта. Как правило, это кодирование "состояние-сигнал", перекодирование "сигнал-сигнал", декодирование "сигнал-состояние".
Квантование сигналов сводится к замене текущих значений непрерывного сигнала к конечному. Различают квантование по уровню (т.е. по величине) и квантование по времени (дискретизация).
Дата добавления: 2018-06-01; просмотров: 882; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!