Измерение как процесс передачи сигналов

Характерной чертой технического измерения является передача сигналов. Под сигналом мы понимаем физическую величину, несущую информацию. В процессе преобразования в измеритель­ном устройстве параметры и вид сигнала часто меняются, однако передаваемая им измеритель­ная информация, должна претерпевать мини­мальное искажение.

Взаимосвязь двух и бо­лее сигналов устанавливает­ся с помощью, так называе­мых передаточных звеньев. Здесь речь идет не о приборных узлах, таких как чувствительный элемент, преобразователь и т. п., а о направленной функциональной связи между входным сигналом — причиной и выходным сигналом — следствием. Эта связь характеризуется передаточными свойствами звеньев.

5.2. Сигналы и их математическое описание

Процесс измерения, понимаемый как процесс передачи сигналов, характеризуется сигналами и передаточными свойствами звеньев. Измерение возможно, если свойства звеньев соответствуют свой­ствам измерительного сигнала. Поэтому типовые характеристики этих двух компонентов должны иметь общее математическое описание.

Сигналы и их классификация. Классификацию сигналов можно осуществить с различных точек зрения. На рисунке 5.1 указаны наиболее важные типы сигналов.

Рисунок 5.1-Классификация сигналов

Детерминированный сигналв любое время определен однозначно и является воспроизводимым. Изменение сигнала можно заранее предсказать, используя его математическое описание.

Стохастический сигналв каждый отдельный момент изменяется случайным образом и может быть описан только статистическими законами. Математическое описание не дает возможности предсказать конкретные изменения сигнала.

Периодический сигналха­рактеризуется равенством (t+ T) = (t), где

Т -период. Время t может при­нимать любые значения от - до + .

Под апериодическим сиг­наломбудем понимать в об­щем случае непериодический сигнал. В отдельных слу­чаях это выражение будет использоваться для сигна­лов, не содержащих колеба­тельной составляющей.

Стационарный сигналпредставляет собой стохастический сигнал, статистические характеристики которого не меняются по времени. Это относится главным образом, к среднему значению и амплитудной плотности. Этому условию удовлет­воряет, естественно, детерминированный периодический сигнал, который априори является стационарным. Здесь следует указать на различие понятий «стационарный» и «установившийся» сиг­налы. Под установившимся значением мы понимаем неизменя­емую во времени величину. В дальнейшем установившееся со­стояние будет обозначаться соответствующим символом с черточ­кой вверху: (t)= . Из этого определения следует, что первая и все высшие производные по времени этой величины равны нулю.

Как видно из рисунка.5.1, каждый сигнал может относиться одновременно к нескольким видам.