POMIAR - zespół działań i doświadczeń mających na celu wyznaczenie wartości wielkości charakterystycznej określonego obiektu pomiaru.

ETAPY POMIARU:

• teoretyczne i praktyczne przygotowanie

• techniczna realizacja

• opracowanie i interpretacja wyniku

TECHNICZNA REALIZACJA POMIARU:

• przyjęcie informacji z obiektu

• transmisja informacji

• przetwarzanie informacji na odpowiednią postać

• porównanie z wielkością o znanych wartościach

• uformowanie sygnału umożliwiającego odebranie wyniku pomiaru przez człowieka lub urządzenie techniczne

POMIARY: bezpośrednie, pośrednie, porównawcze.

Pomiar bezpośredni - wszystkie obliczenia prowadzące do wyniku pomiaru są wykonywane wewnątrz przyrządu lub systemu pomiarowego. Rysunek 1.

Pomiar pośredni - obliczenia prowadzące do wyniku pomiaru są wykonywane na zewnątrz przyrządu lub systemu pomiarowego przez człowieka.

Np. wielkość y związana jest z u wielkościami w₁,...,w_u zależnością y = f(w₁,...,w_u)

Pomiar porównawczy - pomiar polegający na sprowadzeniu do zera różnicy między wielkością mierzoną a wielkością wzorcową. Najczęściej pomiar porównawczy wykonuje się metodą kompensacyjną, podstawieniową i podstawieniowo-kompensacyjną.

Metoda kompensacyjna polega na doborze w aby α=0. Rysunek 2.

Błąd pomiaru - rozbieżności między wynikiem pomiaru x, a wartością prawdziwą w (poprawną) wielkości mierzonej.

Błąd: bezwzględny: δ = x-w

względny: γ =

odniesieniowy: θ =

x_mm - zakres zmienności wartości, wielkości

Błąd systematyczny - błąd pomiaru stały co do znaku i modułu lub zmieniający się w sposób przewidziany x = w + c c_min < c < c_max

Błąd przypadkowy - błąd zmieniający się w sposób przewidziany co do znaku i modułu, dający się modelować zmienna losową.

Typowa sytuacja - pomiar wielkości o niezmiennej wartości w dający w wyniku przypadkowo zmieniające się w kolejnych pomiarach wartości x. Zmienna x = w + δ. Wartość oczekiwaną błędu δ nazywa się błędem systematycznym c=E(δ)

Błąd przypadkowy graniczny - wartości graniczne e_βmin, e_βmax wyznaczające przedział, dla którego prawdopodobieństwo, że błąd przypadkowy e przyjmie wartość z tego przedziału jest równa β (poziom ufności)

P{ e_βmin <e< e_βmax}=β zwykle e_βmin i e_βmax dobiera się tak, że:

P{ e <e_βmin}=
α P{ e >e_βmax}=
α gdzie α=1-β (poziom rzetelności) Rysunek 3.

Opracowanie wyniku przy pomiarze bezpośrednim

u=x'±^δ u - wartość prawdziwa x'- wartość przybliżona ^δ - błąd graniczny pomiaru

1.Wyniki kolejnych pomiarów w tych samych warunkach są jednakowe:

x'=x+p_I+p_M x - surowy wynik pomiaru p_I - poprawka błędu systematycznego instrukcji p_M - poprawka błędu systematycznego metody

^δ=ĉ_I+ĉ_M ĉ_I - graniczny błąd systematyczny instrumentu ĉ_M - graniczny błąd systematyczny metody

2.Wyniki kolejnych pomiarów różnią się między sobą x'=
+ p_I+p_M
=
^δ=ĉ_I+ĉ_M+ê ê - graniczny błąd przypadkowy

Opracowanie wyników przy pomiarze pośrednim

y= f(w_i,...,w_m) w_i,...,w_m - wartość wielkości zmierzonych bezpośrednio

ostateczny wynik pomiaru ỹ=y'±^δ_y ỹ - wartość prawdziwa y' - wartośc przybliżona ^δ_y - błąd graniczny

1.Wyniki kolejnych pomiarów wartości wielkości mierzonych bezpośrednio są jednakowe

y'=f(x_1p,...,x_mp) gdzie x_jp=x_js+p_j ^δ_y=
x_jp - skorygowany wynik pomiaru j-tej

x_js - sumowy wynik p_j - poprawka j-tejwielokości

^δ_y=

liczone dla w₁=w_1p,...,w_m=x_mp niekiedy

y'=f(x_1s,...,x_ms)+p_y gdzie p_y=
- poprawka wielkości y

2.Wyniki kolejnych pomiarów wartości wielkości mierzonych bezpośrednio różnią się

y'=f(x_1p,...,x_mp) gdzie x_jp - skorygowana średnia arytmetyczna

ĉ_y - graniczny błąd systematyczny ê_y - graniczny błąd przypadkowy

ĉ_y=
ĉ_j lub ĉ_y=
ĉ_j - graniczny błąd systematyczny j-tej wielkości

ê_y=z_αб_f gdzie: z_α - współczynnik rozkładu normalnego б_f=
jeżeli serie pomiarów są jednakowo liczne n_j=n to ê_y=z_α
б_y=

Jeżeli б_j nieznane to zastępuje się je błędami środowiskowymi serii s_j=

Błąd metody - spowodowany jest tym, że zastosowana metoda nie umożliwia zmierzenia ściśle tej wartości, która miała być zmierzona. Błąd metody wynika z niedoskonałości sprężenia informacyjnego między obiektem a narzędziem oraz oddziaływaniami energetycznymi między obiektem a narzędziem

Błąd instrumentalny - wynika z niedokładności zastosowanych narzędzi pomiarowych. Rzeczywista wartość tego błędu jest nieznana - podając wynik pomiaru określa się graniczny błąd instrumentalny na podstawie danych o błędach stosowanych narzędzi pomiarowych

Przyrząd pomiarowy - narzędzie pomiarowe służące do wykonywania pomiarów. Schemat funkcjonalny przyrządu pomiarowego - Rysunek 4.

Przetwornik pomiarowy - narzędzie pomiarowe realizujące operację przetwarzania sygnałów pomiarowych. Rysunek 5.

Struktury przyrządów i przetworników pomiarowych:

1.Układ otwarty - przetwarzanie informacji pomiarowej odbywa się tylko w jednym kierunku od wielkości wejściowej X do wielkości wejściowej Y. Rysunek 6.

2.Struktura zamknięta - istnieją dwa tory przetwarzań - główny i sprzężenia zwrotnego. Rysunek 7.

Działanie przetwornika pomiarowego opisują równania przetwarzania:

1.statyczne Y=f(x)

2.dynamiczne Y(t)=F{x(t)}

Linearyzacja charakterystyki przetwornika - Rysunek 8.

Niedokładność przetwornika - granice dopuszczalnego błędu bezwzględnego przetwornika, wewnątrz których mieszczą się wszystkie możliwe powstające błędy systematyczne i przypadkowe, np. Δ=
[%]

Znormalizowany szereg niedokładności: ±0,1%, ±0,2%, ±0,5%, ±1%, ±1,5%, ±2,5%, ±5%, itd. Pozwala na przydzielanie przetworników dla klas dokładności: 0,1; 0,2; 0,5; 1;itd.

Charakterystyka czasowa - przebieg wielkości wyjściowej będący odpowiedzią przetwornika na skok jednostkowy (lub impuls jednostkowy). Rysunek 9.

Błąd dynamiczny: Δy=y(t)-Y_m

Miarą błędu dynamicznego może być również odchylenie średnie kwadratowe:

б_α²=
]

Charakterystyka częstotliwościowa przetwornika: Rysunek 10.

Wymuszenie: x(t)=X(ω)sin(ωt)

Odporność ustalona: y(t)=Y(ω)sin(ωt+f(ω))

Amplitudowa charakterystyka częstotliwościowa: K(ω)=

Układ pomiarowy - zbiór funkcjonalny przyrządów i przetworników pomiarowych stanowiących jedną całość umożliwiającą pobranie informacji pomiarowej, przetwarzanie jej w sygnał pomiarowy, porównanie, standaryzację i ekspozycję wyniku pomiaru.

System pomiarowy - zbiór funkcjonalny przyrządów i przetworników pomiarowych objętych wspólnym sterowaniem wewnętrznym lub zewnętrznym, tworzący jedną ograniczoną całość przeznaczoną do pobrania informacji pomiarowej, jej przetworzenia, porównania, obliczeń i rejestracji wyników pomiarów w celu określenia stanu badanego obiektu. Rysunek13.

Blok akwizycji sygnałów pomiarowych - zbiera i dyskretyzuje sygnały pomiarowe

Zbieranie wielu sygnałów z próbkowaniem: sekwencyjnym (a) lub jednoczesnym (b i c). Rysunek 16.

Blok przetwarzania danych - obrabia cyfrowo dane pomiarowe zgodnie z przyjętym algorytmem.

Blok komunikacji z użytkownikiem - umożliwia użytkownikowi odbieranie i wprowadzanie informacji do systemu.

Blok generacji sygnałów - wytwarza sygnały: wymuszające, odniesienia, sterujące obiektem pomiarowym.

Interfejs - zespół układów pośredniczących realizujących dopasowanie elektryczne i informacyjne wszystkich jednostek funkcjonalnych współpracujących w systemie z magistralowym sposobem przesyłania informacji. Powinien zapewniać:

1.dopasowanie poziomów logicznych wszystkich jednostek funkcjonalnych sytemu

2.dopasowanie kodów przesyłanych w systemie informacji

3.selekcję czasową i właściwe adresowanie wszystkich sygnałów informacyjnych i rozkazowych

4.ochronę systemu od zakłóceń zewnętrznych i wewnętrznych

Interfejs:

-szczegółowy - transmisja danych kodowych bit po bicie

-równoległy - transmisja bitów słowa równoległe

Magistrala interfejsu - zespół linii sygnałowych łączących urządzenia systemu pomiarowego - służący do przesyłania informacji między tymi urządzeniami

Szyna magistrali - podzbiór linii magistrali do przesyłania określonego rodzaju informacji

Szyna niemultiplikowana - do danych tylko jednego rodzaju

Szyna multiplikowana - do przesyłania informacji różnego rodzaju (dane, adresy, rozkazy)

Szyny:

-równoległa - łączy wszystkie jednostki funkcyjne ze sobą

-gwiazdowa - łączy jedną jednostkę funkcyjną z pozostałymi

-lokalna - łączy dwie sąsiednie jednostki funkcyjne

Szyny:

-danych - przesyłanie wyników pomiarów, słów stanu jednostek, tekstów programujących

-adresowa - wysyłanie adresów

-rozkazów - przesyłanie rozkazów zarządzających interfejsem

-sterowania - koordynacja pracy wszystkich jednostek funkcjonalnych (zerowania, synchronizacji, przerwań, wyzwalania)

-zasilania - napięcia zasilające

Synchroniczne przesyłanie danych - Rysunek 20.

Asynchroniczne przesyłanie informacji:

1.metodą „start-stop”

2.dwuprzewodową metodą handshake. Rysunek 21.

3.trójprzewodową metodą handshake. Rysunek 22.

Standard interfejsu VXI.

(VMEbus Extansion for Instrumentation)

VXI - interfejs przeznaczony do sterowania i obsługi zautomatyzowanych, modułowych systemów pomiarowych.

Cztery rodzaje modułów (kart) funkcjonalnych. - Rysunek 52.

Trzy rodzaje złącz 96 stykowych: P1, P2, P3.

Moduły umieszczone są w kasecie.

Płyta główna kasety zapewnia połączenie elektryczne wszystkich modułów w kasecie.- Rysunek 53.

Funkcje wzmacniacza:

-wzmacnianie sygnału

-separacja źródła od obciążenia

-zamiana sygnału prądowego na napięciowy

-tłumienie sygnałów syrfazowych

Wzmacniacze:

-różnicowe (gdy źródło jest symetryczne)

-z wyjściem pojedynczym (gdy źródło jest niesymetryczne)

Podstawowe parametry wzmacniacza:

1.Szerokość pasma przenoszenia

2.Czas ustalania

3.Współczynnik tłumienia sygnałów syrfazowy CMRR=
Ap -wzm. Dla sygnału różnicowego Acm -wzm. Dla sygnału syrfazowego

4.Wzmacnianie i jego zmienność w funkcji częstotliwości- Rysunek 58.

5.Impedancje; wejściowa i wyjściowa

Wzmacniacze specjalistyczne:

-wzmacniacz izolacyjny - do wzmacniania sygnałów nałożonych na bardzo duży sygnał syrfazowy

-wzmacniacz stabilizowany przerywaczem (dopper) - do wzmacniania bardzo małych sygnałów (mikrowoltów)

-wzmacniacz elektryczny - do przetwarzania bardzo małych sygnałów prądowych na duży sygnał napięciowy

Etapy przetwarzania analogowo-cyfrowego (A/C):

-przetwarzanie sygnału

-kwantowanie

-kodowanie

Próbkowanie - dyskretyzacja w czasie - zastąpienie funkcji ciągłej y(t) ciągiem liczb rzeczywistych y_i=(t_i) w wybranych chwilach t_i

Czas apertury - niepewność czasowa (okno czasowe) w wykonywaniu pomiaru powodująca niepewność amplitudy pomiaru w przypadku, gdy zachodzi zmiana sygnału w tym czasie. Przykład: - Rysunek 60.

y(t)=Asin(2Πft)

maksymalna prędkośc zmian y(t)

Δy=2ΠAf*t_a błąd względny E=

t_a
f=1kHz, E_dop=0,1%⇒t_a≤320us

Twierdzenie o próbkowaniu:

Jeżeli sygnał należy do pasma częstotliwości zawartego w przedziale (0,f_m), - Rysunek 61. , to odtworzenie sygnału z próbek jest możliwe jeśli częstotliwość próbkowania f_p jest co najmniej dwukrotnie większa od f_m.

Rysunek 62.

Zjawisku przesuwania składowych o częstotliwościach większych niż
do zakresu o częstotliwościach od 0 do
(aliasiny) można zapobiec przez:

1.filtrację analogową sygnału przed próbkowaniem przy pomocy filtru dolnoprzepustowego o częstotliwościach granicznych <

2.zastosowanie wystarczająco dużej częstotliwości próbkowania f_p>2f_m

Kwantowanie - dyskretyzacja amplitudowa - przyporządkowanie kolejnym próbkom przebiegu y(t_i) określonych wartości zmiennej dyskretnej.

Kodowanie - przyporządkowanie cyfrowych słów binarnych poszczególnym poziomom kwantowania.

Naturalny kod dwójkowy (binarny) - liczba z przedziału (0,1) przedstawiona jako

N=a₁2^-1+a₂2^-2+...+a_n2^-n gdzie a_i przyjmują wartości 0 lub 1.

Bit pierwszy z lewej: bit najbardziej znaczący (MSB) ma wagę równą 0,5 pełnego zakresu przetwarzania.

Bit pierwszy z prawej: bit najmniej znaczący (LSB) ma wagę najmniejszą równą 2^-n pełnego zakresu przetwarzania

LSB=

Słowo kodowe złożone z samych jedynek nie odpowiada wartości pełnego zakresu przetwarzania, lecz wartości mniejszej o wagę LSB tzn. (1-2^-n) FSR np.

U=12

0÷10V 1111 1111 1111

odpowiada 10V(1-2^-n)=9,99756V

Kod dwójkowy z przesunięciem - kodowanie jak w kodzie naturalnym przy przesuniętym zakresie przetwarzania (o połowę zakresu przetwarzania czyli o wartość MSB)

Kod uzupełniony do dwóch - suma dwóch słów kodowych odpowiadających identyczny co do modułu wartościom analogowym ale różnych znakach. Wynosi zero (plus przesuniecie), np.

900000000

Kod binarny typu znak i moduł - napięciom dodatnim i ujemnym o jednakowej amplitudzie odpowiadają identyczne słowa nadane z wyjątkiem bitu znaku. Dwa słowa kodowe odpowiadają napięciu zerowemu (0⁺,0^-). Maksymalne napięcia wejściowe wynoszą ±(FS-1LSB)

Dwójkowy kod dziesiętny RCD używa 4 bitów do przedstawienia jednej cyfry w zapisie dziesiętnym. LSB=a=
d - liczba cyfr dziesiętnych

Zasada działania przełączników kanałów (komutatorów sygnałów).- Rysunek 65

Układ próbkująco-pamiętający.- Rysunek 74.

Niektóre parametry układu próbkująco-pamiętającego:

-czas przyjęcia próbki (czas ustalania)

-spadek napięcia na kondensatorze pamięciowym

-przenikanie

-błąd skokowy wstanie pamiętania

-opóźnienie apertury

-fluktuacja aperturowa

Przetworniki analogowo-cyfrowe (A/C):

-bezpośrednie (porównawcze) - formują sygnał cyfrowy na podstawie wyniku porównań napięcia przetworzonego z napięciem wzorcowym

-pośrednie (prztworzeniowo-porównawcze) - formują sygnał cyfrowy dwustopniowo, najpierw napięcie przekształcają w wielkość pomocniczą (np. czas, częstotliwość), potem tą wielkość przetwarzają na sygnał cyfrowy

Przetworniki A/C: wartości chwilowej - próbkujący, wartości średniej - całkujący.

Śledzący przetwornik A/C.- Rysunek 75.

Przetwornik A/C pracujący metodą kompensacji wagowej:

Sygnał wyjściowy 8-bitowego przetwornika A/C pracującego według metody kompensacji wagowej.- Rysunek 79.

Metoda kompensacji wagowej.- Rysunek 80.

Przetwornik A/C z podwójnym całkowaniem.- Rysunek 81.

Tłumienie zakłóceń okresowych w przetwornikach A/C typu integrowanego.- Rysunek 82.

Tłumienność zakłóceń dla całkujących przetworników A/C.- Rysunek 83.

Przetwornik A/C przetwarzający metodą częstotliwościową.- Rysunek 84.

Częstotliwość przetwarzania impulsu:

τ - szerokość impulsu

Istotne błędy charakterystyki przetwarzania:

-niemonotoniczna charakterystyka przetwornika C/A - Rysunek 94.

-charakterystyka przetwornika A/C z wypadającymi słowami kodowymi - Rysunek 95.

Nieliniowość przetwornika:

-całkującego - Rysunek 96.

-opartego na metodzie kompensacji wagowej - Rysunek 97.

Błąd kwantowania rys.63

Z przetwarzaniem analogowo - cyfrowym jest nierozłącznie związany błąd kwantowania, który określa różnicę między rzeczywistą wartością napięcia a wartością wynikającą z procesu kwantowania. Rysunek przedstawia ch-kę przejściową 3-bitowego przetwornika a/c z tzw. przesunięciem oraz przebieg zmian błędu kwantowania.

Przy przesunięciu ch-ki przejściowej o wartość Q/2 uzyskuje się zmiany błędu kwantowania w przedziale -Q/2 do +Q/2. Błąd kwantowania będzie tym mniejszy, im większą rozdzielczość ma przetwornik.

Typy interfejsów

Chociaż istnieje wiele różnych typów interfejsów, jedną z ważnych cech, która pozwala je odróżnić jest sposób przesyłania danych: równolegle lub szeregowo.

Interfejs równoległy służy do przesyłania kilku bitów jednocześnie, przy użyciu oddzielnej linii danych dla każdego bitu, jak widać na rysunku (a), a interfejs szeregowy służy do przesyłania bitów danych po jednym w danej chwili przez pojedynczą linię danych, jak na rysunku (b).

Interfejsy równoległe są zwykle używane do obsługi lokalnie dołączonych szybkich urządzeń, a wolniejsze i zdalne urządzenia są dołączane przez interfejs szeregowy.

Układ interfejsu zawiera co najmniej jednosłowowy rejestr buforowy zwany portem wejścia-wyjścia. Procesor może adresować ten rejestr i odbierać bądź wysyłać dane przez odczytywanie albo zapisywanie do tego rejestru. Interfejs obsługuje wszystkie niezbędne przekształcenia danych oraz zależności czasowe i sterujące, czym w innym wypadku procesor musiałby zająć się sam.

Większość producentów mikroprocesorów zapewnia kilka układów sprzęgających służących jako interfejsy między urządzeniami wejścia-wyjścia a ich systemami. Układy te są zwykle programowalne, co pozwala modyfikować ich działanie w sposób programowy w celu dopasowania ich charakterystyki do różnych urządzeń zewnętrznych. Mogą to być stosunkowo proste układy, mające tylko kilka podstawowych portów, albo bardziej „inteligentne", takie jak sterowniki dysków zdolne do przenoszenia bloków danych do i z pamięci bez udziału procesora.

Multiplekser

Multiplekser jest komutatorem cyfrowym. Zamienia równoległą postać informacji cyfrowej na szeregową. Na podstawie kodu adresowego zostaje wybrane określone wejście. Informacja z tego wejścia przekazywana jest na wyjście układu.

Jeżeli układ ma n wejść adresowych to wejść informacyjnych może być 2ⁿ .

Schemat blokowy multipleksera.

n = 3 2³ = 8 wejść

Proces pomiarowy - ciąg czynności podjętych w celu doświadczalnego wyznaczania wartości wielkości charakteryzującej określony obiekt pomiaru. Proces pomiarowy powinien obejmować następujące czynności:

• teoretyczne i praktyczne przygotowanie pomiaru

• techniczną realizację pomiaru

• opracowanie i interpretację wyników

Niepewność standardowa - niepewność wywołana efektami przypadkowymi i jest zależna od liczby przeprowadzonych pomiarów. Wyznacza się ją metodami statystycznymi, tzn. wyznacza się wartość średnią, niepewność wyniku oraz niepewność wartości średniej.

Szacowanie niepewności przy pomiarach pośrednich - wartość wielkości y mierzonej pośrednio oblicza się jako funkcję innych wartości x1,.....,xm zmierzonych bezpośrednio: y=f(x1,...,xm). Przed przystąpieniem do obliczania niepewności wielkości y należy sprwadzić wszystkie niepewności Δxj do jednakowego poziomu ufności.

Błąd dynamiczny - Δ(t) - różnica między wynikiem pomiaru a wielkością mierzoną. Jeżeli y(t) jest wynikiem pomiaru czyli wielkością wyjściową prztwornika, a y0(t) przebiegiem rzeczywistym wielkości mierzonej, to błąd dynamiczny: Δ(t)=y(t) - y0(t) jest funkcją czasu, zależną od przebiegu czasowego wielkości mierzonej.

• miary błędu:

• wartość max błędu - |Δ(t) max|

• miara całkowa błędu - uśrednia wartość błędu

• całkowa miara modułu błędu

• błąd średnio kwadratowy

• błąd tworzenia amplitudy

Pomiar dynamiczny - pomiar uwzględniający czasową zmienność wielkości badanej. Wynikiem jest zobrazowanie przebiegu czasowego wielkości mierzonej co można zrealizować tylko przez rejestrację.

Pasmo przenoszenia - zakres częstotliwości przenoszonych przez przetwornik bez zniekształceń.

Blok sterowania - jednostka nadrzędna, która zapewnia prawidłową pracę systemu. Musi zawierać pamięć programu oraz układ realizujący ten program. Koordynuje działanie wszystkich bloków funkcjonalnych, organizuje przepływ wszelkich informacji - odpowiada za realizację algorytmu działania systemu.

Konfiguracje systemów pomiarowych - wykład1 str 37 (cała)

Rodzaje interfejsów:

• szeregowe - transmitują dane bit po bicie, do sprzęgania urządzeń w systemach rozproszonych

• równoległe - transmitują bity słowa równolegle, stosowane w systemach modułowych, gdzie odległości są małe

• szeregowo - równoległe - pojedyncze znaki przesyłane są znak po znaku, a bity danego znaku równolegle.

Filtracja analogowa pozwala na:

• wyselekcjonowanie użytecznych w dziedzinie częstotliwości pasm sugnału - filtracja górno, dolno i pasmowo-przepustowa, pasmowo-zaporowa,

• polepszenie stosunku sygnału do szumu,

• uniknięcie aliasingu,

• usunięcie trendu - filtracja górno przepustowa,

• analizę częstotliwościową.

Tłumiki - stosuje się w przypadku sygnałów przekraczających dopuszczalny zakres zmian na wejściu odbiornika.

Aliasing - nakładanie się widm przy przetwarzaniu A/C.

Próbkowanie sygnałów pasmowych - dla sygnałów pasmowych (o widnie wokół pewnej częstotliwości środkowej fc i szerokości pasma B<<fc), można wykorzystać okresowe powielenie widma sygnału po jego próbkowaniu, do odtworzenia sygnału bez konieczności próbkowania z częstotliwością określoną warunkiem Kotielnikowa-Shannona. Wystarczy, żeby częstotliwość spełniała dwa warunki: 1) fp>=2B, 2) 2fc-B/m>=fp>=2fc+B/m+1 gdzie m jest liczbą naturalną.

Kwantowanie

• rozdzielczość - liczba stanów wyjściowych - zwykle określona liczbą bitów n słowa wyjściowego. Miarą rozdzielczości jest przedział kwantowania Q, który można obliczyć dzieląc zakres wejściowy FS przetwornika analogowo-cyfrowego przez liczbę przedziałów: Przy kodowaniu binarnym: Q=FS/2^n

Dynamika układu kwantującego SNR - to stosunek wartości skutecznej U sugnału do wartości skutecznej szumu kwantowania: SNR = 20 log10(U/ε) [db]

Przetworniki A/C:

• bezpośrednie (porównawcze) - formują sygnał cyfrowy na podstawie wyniku porównania napięcia przetwarzanego z wzorcem: 1) bezpośredniego porównania, 2) kompensacyjne,

• pośrednie (przetworzeniowo-porównawcze) - formują wynik cyfrowy dwustopniowo, najpierw napięcie przekształcają w wielkość pomocniczą ( czas, częstotliwość), potem tą wielkość przetwarzają na sygnał cyfrowy: 1) czasowe, 2) częstotliwościowe

• równoległy - str. 122 (5/10)

• szeregowo-równoległy - str. 123 (5/11)

• z kompresją wagową - str. 126 (5/14)

• z podwójnym całkowaniem - str. 127 (5/15)

• częstotliwościowa - str. 129 (5/17)

• delta-sigma - str. 130 (5/18)

• potokowy - str. 132 (5/20)

Przetwornik C/A:

• z rezystorami wagowymi - str. 137 (5/25)

• z drabiną rezystorów R-2R - str. 138 (5/26)

Błędy przetworników A/C i C/A:

• A/C - a) przesunięcia ΔU0, b) wzmocnienia Δk, - str. 134 (5/22)

• C/A - str. 141 (5/29)

Karty akwizycji danych:

• instalacja bezpośrednio w komputerze,

• dostępne dla wielu komputerów z różnymi magistralami (ISA, EISA, PCI, ....),

• obsługa cyfrowych i analogowych sygnałów wejściowych i wyjściowych

• obsługa wejść i wyjść impulsowych

• możliwość filtracji antyaliasingowej sygnałów

• rozdzielczość 8 - 16 bitów, częstość próbkowania do 20 MHz,

• możliwość bezpośredniej transmisji do pamięci mikrokomputera,

• programowalne: częstość próbkowania, oddzielne wzmocnienie dla każdego kanału pomiarowego, metoda konwersji danych,

• wzmocnienie rejestracji i/lub taktowanie próbkowania zewnętrznym sygnałem, ustawienie poziomów i czasu wyzwalania,

• możliwość programowania w wielu językach

• stosunkowo niski koszt , technologia plug and play,

• rysunki - str. 143 (5/31)

Przyrząd wirtualny - inteligentny przyrząd pomiarowy będący połączeniem sprzętu pomiarowego z komputerem osobistym ogólnego przeznaczenia, wyposażony w oprogramowanie, które umożliwia obsługę przyrządu.

Właściwości:

• podstawą jest oprogramowanie

• konfiguracja użytkownika

• przyrząd adaptowalny do warunków pomiaru

• niskie koszty

• struktura otwarta, bardzo elastyczna

• krótki cykl życia (1,2 lata)

• oprogramowanie znacznie zimniejsza koszty.

Programowanie systemów pomiarowych:

• klasyczne - samodzielne pisanie od podstaw programu sterującego przy pomocy języków niskiego poziomu lub wyższego poziomu

graficzny - przy użyciu specjalistycznych, przyjaznych dla użytkownika, zintegrowanych środowisk programowych opartych na tworzeniu obiektów programowych będących odwzorowaniem obiektów fizycznych. Umożliwiają one nawet osobą bez przygotowania informatycznego pisanie złożonych programów obsługiwanych przy pomocy łatwego w obsłudze graficznego interfejsu użytkownika.

---