Semnale numerice - Mijloace de măsurare

Curs
9.5/10 (2 voturi)
Domeniu: Electronică
Conține 2 fișiere: pdf
Pagini : 77 în total
Cuvinte : 10016
Mărime: 3.28MB (arhivat)
Publicat de: Leontin Varga
Puncte necesare: 0
Profesor îndrumător / Prezentat Profesorului: B. I.

Extras din curs

Exemplu de schemă bloc a unui aparat digital (aparat bazat pe procesarea numerică a semnalelor achiziționate)

Dispozitiv de eșantionare + Convertor Analog/Digital

Memorie

Procesor

Semnal de intrare analogic

Semnal discret

Semnalul purtător al informației de măsurare (semnal metrologic) este de cele mai multe ori semnal analogic. Aparatele de măsurare numerice (digitale) și sistemele de calcul, procesează informațiile numai sub formă numerică, motiv pentru care după o eventuală condiționare a acestora este necesară conversia analog-digitală (numerică).

Conversia analog-digitală (A/D) este procesul prin care unui semnal analogic i se asociază o secvență de coduri numerice compatibile cu structura internă a aparatelor de măsurare digitale și a calculatoarelor.

1

Etapele conversiei A/D 2

Pentru a putea fi acceptate de calculator în vederea prelucrării numerice semnalele analogice trebuiesc convertite în semnale numerice. În cadrul acestei conversii semnalul analogic este supus la trei operații succesive:

- eșantionarea,

- cuantizarea

- codarea

(a) Semnalul analogic care urmează să fie convertit (tensiune care variază în timp). (b) Etapa I-a (S/H): eșantionează și memorează (sample and hold). In cadrul acestei etape singura informație reținută este valoarea instantanee corespunzătoare momentului eșantionării

3

(c) Etapa II-a: cuantizare In cadrul acestei etape valoarea instantanee este convertită în numărul întreg cel mai apropiat (d) Diferența dintre semnalul eșantionat (b) și cel cuantizat (c) este egală cu eroarea de cuantizare care se încadrează în intervalul LSB21±. LSB - Least Significant Bit (desemnează distanța dintre două niveluri consecutive de cuantizare)

4

5

Eșantionarea (discretizarea în timp a semnalului analogic)

Prin eșantionare se înțelege operația de transformare a unui semnal continuu variabil, x(t) într-un semnal discret în timp, format dintr-o succesiune de impulsuri foarte scurte numite eșantíoane, ale căror amplitudini sunt egale cu valoarea semnalului din momentul de eșantionare (figura b). Prin urmare, eșantionarea reprezintă modularea impulsurilor în amplitudine și se realizează prin înmulțirea semnalului cu o succesiune de impulsuri foarte scurte, în cazul ideal - impulsuri Dírac (cu durata 0 si amplitudinea infinită)

Eșantionarea se realizează cu frecvența de eșantionare fE impusă de generatorul de tact

Cuantizarea (discretizarea valorii instantanee a eșantionului) este operația prin care eșantioanelor prelevate de dispozitivul eșantionator li se asociază semnale de aceeași natură, dar cu amplitudinea bine determinată. Pentru aceasta, domeniul de variație al semnalului analogic de intrare este împărțit într-un anumit număr de subdomenii (cuante), de obicei egale între ele. Dispozitivul de cuantizare va stabili în urma unei corelații prestabilite cîte subdomenii cumulate corespund eșantioanelor de amplitudine prelevate și implicit, ce amplitudine vor avea semnalele de la ieșirea sa.

Deci, în urma eșantionării și cuantificării, unui semnal analogic cu o infinitate de valori în domeniul său de variație i se va atribui o mărime analogică de aceeași natură, dar cu un număr prestabilit de valori.

6

CAN sau Convertor Analogic Numeric reprezintă un bloc sau un circuit care poate accepta o mărime analogică (curent, tensiune) la intrare, furnizând la ieșire un număr care constituie o aproximare (mai mult sau mai puțin exactă) a valorii analogice a semnalului de la intrare. Spre deosebire de o mărime analogică ale cărei valori se pot găsi în orice punct din domeniul său de variație, mărimea numerică (sau digitală) posedă numai o variație în trepte. Astfel, întreg domeniul de variație este divizat într-un număr finit de „cuante” (trepte elementare) de mărime determinată de rezoluția sistemului, în acest mod, diferența între cele mai apropiate valori numerice nu poate fi făcută mai mică decât această treaptă elementară, ceea ce face ca, principial, reprezentarea informației sub forma numerică să fie legată de introducerea unei erori, numită eroare de cuantizare.

Conversia A/D se realizează cu dispozitive fizice specifice:

-

Circuite de eșantionare - memorare (sample and hold, circuite S/H)

-

Circuite de conversie A/D care asigură cuantizarea și codarea Ansamblul acestor circuite formează un CAN - Convertor Analog Numeric

Etapa (1) a conversiei A/D - eșantionarea, aspecte teoretice

Eșantionarea unui semnal analogic x(t), continuu variabil în timp, constă în prelevarea valorilor semnalului la momente de timp echidistante, nTe, obținându-se o succesiune de valori discrete - eșantioane de amplitudine. Rezultatul eșantionării uniforme a unui semnal continuu x(t) este un șir de eșantioane x[nTe],unde Te este intervalul de timp între două eșantioane și se numește perioadă de eșantionare

Reprezentarea grafică a unei secvențe

Secvențe speciale

Semnalul discret este reprezentat matematic printr-o secvență (șir) de valori

xe = {x(n)} cu n = -N...+N

x(n) fiind eșantionul de rang n din secvență

Funcția DELTA unitate

()()()≠==⋅−δ⋅−δ=δΣ∞−∞=eeeneTenTtpentrunTtpentruTntTntt01

Funcția DELTA periodică

Reprezintă o succesiune de impulsuri unitate, plasate echidistant pe axa timpului, la intervale egale cu Te (perioadă de eșantionare) în (s) 1/Te = fe (frecvența de eșantionare) în Hz sau eșantioane/s 7

Eșantionarea ideală - matematic se exprimă prin înmulțirea semnalului analogic cu funcția DELTA periodică

()()()eneenTtnTxtx−δ⋅=Σ∞−∞=

-

Semnalul rezultant are aceeași valoare instantanee cu semnalul analogic pentru momente de timp egale cu nTe (n - număr întreg) și este egal cu 0 în rest. Informația preluată de semnalul discret din structura semnalului analogic pe care îl reprezintă, depinde de perioada de eșantionare.

-

Pentru ca semnalul discret să reprezinte în mod ideal semnalul analogic, perioada de eșantionare Te ar trebui să fie infinit mică (la limită egală cu zero). În realitate, perioada de eșantionare are o valoare finită care depinde de arhitectura convertorului A/D deci semnalul discret poartă mai puțină informație decât cel analogic.

-

Problema care trebuie rezolvată: care este criteriul în baza căruia se poate alege perioada de eșantionare pentru obținerea unei eșantionări corecte Eșantionare corectă: un semnal analogic este corect eșantionat dacă el poate fi reconstruit pornind de la reprezentarea sa numerică.

Preview document

Semnale numerice - Mijloace de măsurare - Pagina 1
Semnale numerice - Mijloace de măsurare - Pagina 2
Semnale numerice - Mijloace de măsurare - Pagina 3
Semnale numerice - Mijloace de măsurare - Pagina 4
Semnale numerice - Mijloace de măsurare - Pagina 5
Semnale numerice - Mijloace de măsurare - Pagina 6
Semnale numerice - Mijloace de măsurare - Pagina 7
Semnale numerice - Mijloace de măsurare - Pagina 8
Semnale numerice - Mijloace de măsurare - Pagina 9
Semnale numerice - Mijloace de măsurare - Pagina 10
Semnale numerice - Mijloace de măsurare - Pagina 11
Semnale numerice - Mijloace de măsurare - Pagina 12
Semnale numerice - Mijloace de măsurare - Pagina 13
Semnale numerice - Mijloace de măsurare - Pagina 14
Semnale numerice - Mijloace de măsurare - Pagina 15
Semnale numerice - Mijloace de măsurare - Pagina 16
Semnale numerice - Mijloace de măsurare - Pagina 17
Semnale numerice - Mijloace de măsurare - Pagina 18
Semnale numerice - Mijloace de măsurare - Pagina 19
Semnale numerice - Mijloace de măsurare - Pagina 20
Semnale numerice - Mijloace de măsurare - Pagina 21
Semnale numerice - Mijloace de măsurare - Pagina 22
Semnale numerice - Mijloace de măsurare - Pagina 23
Semnale numerice - Mijloace de măsurare - Pagina 24
Semnale numerice - Mijloace de măsurare - Pagina 25
Semnale numerice - Mijloace de măsurare - Pagina 26
Semnale numerice - Mijloace de măsurare - Pagina 27
Semnale numerice - Mijloace de măsurare - Pagina 28
Semnale numerice - Mijloace de măsurare - Pagina 29
Semnale numerice - Mijloace de măsurare - Pagina 30
Semnale numerice - Mijloace de măsurare - Pagina 31
Semnale numerice - Mijloace de măsurare - Pagina 32
Semnale numerice - Mijloace de măsurare - Pagina 33
Semnale numerice - Mijloace de măsurare - Pagina 34
Semnale numerice - Mijloace de măsurare - Pagina 35
Semnale numerice - Mijloace de măsurare - Pagina 36
Semnale numerice - Mijloace de măsurare - Pagina 37
Semnale numerice - Mijloace de măsurare - Pagina 38
Semnale numerice - Mijloace de măsurare - Pagina 39
Semnale numerice - Mijloace de măsurare - Pagina 40
Semnale numerice - Mijloace de măsurare - Pagina 41
Semnale numerice - Mijloace de măsurare - Pagina 42
Semnale numerice - Mijloace de măsurare - Pagina 43
Semnale numerice - Mijloace de măsurare - Pagina 44
Semnale numerice - Mijloace de măsurare - Pagina 45
Semnale numerice - Mijloace de măsurare - Pagina 46
Semnale numerice - Mijloace de măsurare - Pagina 47
Semnale numerice - Mijloace de măsurare - Pagina 48
Semnale numerice - Mijloace de măsurare - Pagina 49
Semnale numerice - Mijloace de măsurare - Pagina 50
Semnale numerice - Mijloace de măsurare - Pagina 51
Semnale numerice - Mijloace de măsurare - Pagina 52
Semnale numerice - Mijloace de măsurare - Pagina 53
Semnale numerice - Mijloace de măsurare - Pagina 54
Semnale numerice - Mijloace de măsurare - Pagina 55
Semnale numerice - Mijloace de măsurare - Pagina 56
Semnale numerice - Mijloace de măsurare - Pagina 57
Semnale numerice - Mijloace de măsurare - Pagina 58
Semnale numerice - Mijloace de măsurare - Pagina 59
Semnale numerice - Mijloace de măsurare - Pagina 60
Semnale numerice - Mijloace de măsurare - Pagina 61
Semnale numerice - Mijloace de măsurare - Pagina 62
Semnale numerice - Mijloace de măsurare - Pagina 63
Semnale numerice - Mijloace de măsurare - Pagina 64
Semnale numerice - Mijloace de măsurare - Pagina 65
Semnale numerice - Mijloace de măsurare - Pagina 66
Semnale numerice - Mijloace de măsurare - Pagina 67
Semnale numerice - Mijloace de măsurare - Pagina 68
Semnale numerice - Mijloace de măsurare - Pagina 69
Semnale numerice - Mijloace de măsurare - Pagina 70
Semnale numerice - Mijloace de măsurare - Pagina 71
Semnale numerice - Mijloace de măsurare - Pagina 72
Semnale numerice - Mijloace de măsurare - Pagina 73
Semnale numerice - Mijloace de măsurare - Pagina 74
Semnale numerice - Mijloace de măsurare - Pagina 75
Semnale numerice - Mijloace de măsurare - Pagina 76
Semnale numerice - Mijloace de măsurare - Pagina 77

Conținut arhivă zip

  • Mijloace de masurare.pdf
  • Semnale numerice.pdf

Alții au mai descărcat și

Linii Electrice Lungi

26.1. CIRCUITE CU PARAMETRI REPARTIZAŢI În capitolele precedente s-au studiat circuite electrice filiforme, formate din elemente de circuit...

Introducere în Telecomunicații

CAPITOLUL I SURSE DE SEMNAL Comunicaţiile au un spectru extrem de larg, semnalele transmise prin sistemele de comunicaţii reprezentând...

Micro și nanosenzori

Capitolul 1 Nanosenzori. Concepţie şi tendinţe Tehnologiile din zilele noastre pun din în ce mai mult accentul pe domeniul nanoştiinţei deoarce...

Aparate electronice de măsurat

- 1. OSCILOSCOAPE 1. Introducere - aparat indispensabil în practica electronică - este destinat, în principal, vizualizării formei de variație...

Sisteme imagistice medicale

Sisteme de achiziție și prelucrare a imaginilor. Formate de imagine Scopul lucrării: prezentarea unui sistem de achiziție și prelucrare a...

Circuite neliniare pentru prelucrarea semnalelor

Ecuatii de stare neliniare  Abordarea sistemica  Prezentare in paralel pentru cazurile: analogic si discret  Caracterizare intrare - iesire...

Regimul de comutație al elementelor semiconductoare

Semiconductoare: materiale solide sau lichide cu o conductivitate electrică intermediară între materialele conductoare şi cele izolatoare...

Electronică aplicată I

1. Noţiuni introductive 1.1.Semnale electrice Def: - semnal - orice variabilă în timp purtătoare de informaţie. Semnalul electric - orice semnal...

Te-ar putea interesa și

Lucrare de licență

INTRODUCERE În condiţiile actuale aîe economiei de piaţă, o problemă importană pentru orice societate care are ca obiect de activitate producţia...

Aparat Virtual pentru Supravegherea Indicilor de Calitate în Frecvență a Energiei Electrice

1. Tema de proiectare Aparat virtual pentru supravegherea indicilor de calitate în domeniul frecvenţei a energiei electrice. Acest instrument...

Modernizarea unei rețele de telecomunicații

INTRODUCERE În legătură cu mărirea numărului populaţiei şi creşterea teritoriului satului Porumbrei, raionul Cimişlia a apărut necesitatea de a...

Comunicații prin Satelit

1.NOŢIUNI GENERALE DE COMUNICAŢII PRIN SATELIT 1.1.DESCRIEREA SATELITULUI 1.1.1. Introducere În aceasta secţiune se va descrie un satelit de...

Termometru folosind ca Senzor un Termocuplu

Capitolul 1 Introducere Temperatura reprezintă una dintre marimile cele mai frecvent măsurate în numeroase domenii datorită faptului că în...

Măsurători electronice

1. Introducere Importanța măsurărilor crește necontenit în toate domeniile științei și tehnicii. Fiecare nouă cucerire a științelor naturii și a...

Circuite Integrate Analogice

1. Tema de Proiectare Sa se realizeze un frecventmetru numeric, avand urmatoarele caracteristici: - Frecventa maxima de masurat 100kHz ; -...

Frecvențmetru

Sa se realizeze un frecventmetru numeric, avand urmatoarele caracteristici: - 100Hz – 10MHz - Precizie 1% - Afisare cel putin pe 4 cifre,...

Ai nevoie de altceva?