Автоматизация сбора и первичной обработки информации

22 Г л а в а 2. АРХИТЕКТУРА СИСТЕМ СБОРА И ВОССТАНОВЛЕНИЯ АНАЛОГОВЫХ СИГНАЛОВ 2.1. Схемы устройств сбора данных Функциональная схема измерительного канала УСД и временные диаграммы в контрольных точках представлены на рис. 2.1. Рис. 2.1 Контролируемый параметр – уровень напряжения, ток, давление, температура и т.п. с помощью соответствующего датчика преобразуется в электрический сигнал. Если сигнал на выходе датчика недостаточен для последующей обработки, то он усиливается с соответствующим масштабом увеличения. С помощью активного фильтра из сигнала удаляются нежелательные низкочастотные и высокочастотные составляющие. Если сигнал предварительно не фильтруется, то это приводит к искажению его при дискретизации. На рис. 2.2 рассматривается пример неправильного выбора шага дискретизации постоянного напряжения с наложенным на него шумом, представленным синусоидой; из данного примера также видно, что непрерывно изменяющийся входной сигнал заменяется совокупностью дискретных периодически измеренных значений, причем внутри каждого интервала амплитуда сигнала сохраняется неизменной. Процесс квантования искажает входной сигнал. Теорема Котельникова о дискретном представлении утверждает, что для восстановления первоначального сигнала без потери передаваемой информации из его дискретного эквивалента частота опроса должна, по крайней мере, вдвое превышать самую высокочастотную гармоническую составляющую входного сигнала. Частота квантования ограничена сверху скоростью работы АЦП. Шум U вх Т Т Т Рис. 2.2 Датчик ИМ СУ СН ФП АМ АЦП Измерительный преобразователь Микропроцессо р Порт ввода/вывода Схема выб/хр