Elektr signallar shaklini kuzatish va taxlil qilish. Signalning chastota-vaqt parametrlarini o‘lchash va spektrni taxlil qilish. O‘lchov signallarining generatorlari

4.6. Raqamli o‘lchash asboblari va o‘zgartirgichlari
Raqamli o‘lchash asboblari kiruvchi o‘lchash signalini raqamli shaklda ifodalangan diskret chiqish signaliga avtomatik o‘zgartiradi.
O‘lchanadigan kattaliklarning turi bo‘yicha RAO‘ lar quyidagilarga bo‘linadi:
– o‘zgaruvchan va o‘zgarmas tok ampermetrlari va voltmetrlari;
– o‘zgaruvchan va o‘zgarmas tok ommetrlari va ko‘priklari;
– kombinatsiyalangan (aralash) asboblar;
– chastota, vaqt oraliqlari va faza siljishini o‘lchagichlar;
– turli elementlarning ishga tushish vaqtini aniqlash uchun mo‘ljallangan ixtisoslashtirilgan asboblar va h.k.
Kattaliklarning RAO‘ vositasida o‘lchanadigan diapazoni odatda juda keng bo‘lib, bir qator quyi (kichik) diapazonlarga bo‘linadi. O‘lchash jarayonida quyi diapazonni tanlash qo‘lda yoki avtomatik o‘tkaziladi. Тanlangan quyi diapazonda o‘lchash doimo avtomatik bajariladi.
RAO‘ larning asosiy tasnifiy belgilari deb o‘lchanayotgan fizik kattalikning turi hamda aniqlik va tezkorlik kabi muhim tavsiflarni aniqlovchi o‘zgartirish usulini hisoblash qabul qilingan. Kiruvchi fizik kattaliklarning turi bo‘yicha RAO‘ larni o‘lchash asboblarning quyidagi asosiy guruhlariga birlashtiriladi:
– o‘zgaruvchan va o‘zgarmas tok (kuchlanish);
– elektr zanjirlarning R, L va C parametrlari;
– vaqt parametrlari (chastota, davr, vaqt oralig‘i, faza).
Yuqoridagi guruhlarga kiruvchi RAO‘ larning turli xillari mikroprotsessorli o‘lchash vositalari, raqamli ossillograflar hamda kompyuterlar va ma’lumotlar to‘plash asosidagi virtual asboblardir.
RAO‘ ning aniq o‘lchash vazifasi uchun foydalanish imkoniyatini belgilab beruvchi muhim texnik tavsiflari quyidagilardir: o‘lchash chegaralari, bo‘lim qiymati, kirish qarshiligi, tezkorlik, aniqlik, xalaqitga turg‘unlik va ishonchlilik.
RAO‘ ning umum­lash­ma tuzilish sxemasi 4.25-rasmda ko‘rsatilgan. Ra­qamli asbobda o‘lchanadi­gan kattalik x uni xalaqitlardan ajratish va masshtabli o‘zgartirish uchun mo‘ljallangan kirish qurilmasiga (KQ) beriladi. Analog-ra­qamli o‘zgartirgich (ARO‘) KQ ning chiqish kattaligi xў ni kod N ga o‘zgartiradi va u raqamli sanoq qurilmasiga (RSQ) uzatiladi, u yerda o‘nlik raqamlar ko‘rinishida induksiyalanadi. RAO‘ ning ishini boshqarish quril­masi (BQ) asbobning barcha funksional uzel­lariga buyruq signallarining ma’lum ketma-ketligini ishlab chiqish va uzatish yo‘li bilan boshqaradi.

4.25-rasm. RAO’ ning umumlashma tuzilish sxemasi.
Kirish signalini o‘zgartirish bo‘yicha RAO‘ larni shartli ravishda to‘g‘ridan-to‘g‘ri va muvozanatlovchi o‘zgartirishli asboblariga bo‘linadi. Тo‘g‘ridan-to‘g‘ri o‘zgartirishli RAO‘ da umumiy manfiy teskari aloqa zanjiri (ya’ni kirishning chiqish bilan manfiy aloqasi) bo‘lmaydi. Ular yuqori tezkorlikka ega, biroq pretsizion o‘lchashlar barcha o‘lchash o‘zgartirgichlari yuqori aniqlikka ega bo‘lgandagina amalga oshirilishi mumkin, shuning uchun kam qo‘llaniladi. Muvozanatli o‘zgartirishli RAO‘ umumiy teskari aloqa zanjiri bilan qamrab olingan manfiy teskari aloqa zanjirining sxemasi aslida chiqish diskret signalini o‘lchanayotgan kattalik x(t) bilan bir xil fizik tabiatga ega bo‘lgan kompensatsiyalovchi kattalik x_k ga o‘zgar­tiruvchi raqamli-analog o‘zgartirgichdir (RAO‘).
Manfiy teskari aloqa zanjiri bilan qamrab olingan muvozanatli o‘zgartirishli RAO‘ ning xatoligi to‘g‘ridan-to‘g‘ri o‘zgartirish zanjiri o‘zgartirgichlarining xatoliklariga amalda bog‘liq bo‘lmasdan, asosan RAO‘ ning asosiy parametrlari bilan aniqlanadi.
RAO‘ larni kompensatsiyalovchi kattalik x_k ning vaqt ichida o‘zgarish xarakteri bo‘yicha yoyuvchi va kuzatuvchi muvozanatli asboblariga bo‘linadi. Birinchi turdagi RAO‘ ga misol bo‘lib har bir o‘lchash siklida kompensatsiyalovchi kattalik x_k ning qiymati 0 dan kvantlash qadami D ga teng pog‘onalar bilan o‘sadigan asboblar xizmat qiladi (4.26-a rasm).

4.26-rasm. Muvozanatli turdagi RAO’ sxemalari uchun vaqt diagrammalari: a) yoyuvchi; b) kuzatuvchi.
x_k=x bo‘lganida muvozanatlashish jarayoni to‘xtaydi va kompensatsiyalovchi kattalikni kvantlash pog‘onalariga teng o‘lchash natijasi qayd etiladi. Ko‘rsatishlar sanog‘i x_k kattalikning o‘zgarish siklining oxirida o‘tkaziladi. Bunda muvozanatlashish va sanoq momentlari orasidagi vaqt oralig‘ida o‘lchanayotgan kattalik x(t) ning o‘zgarishi bilan bog‘liq dinamik xatolik D_d yuzaga keladi.
Kuzatishli muvozanatlashishli RAO‘ da (4.26-b rasm) kompensatsiyalovchi kattalikning darajasi o‘lchanayotgan kattalik bilan tenglikka erishilganidan keyin nolga qaytmaydi va navbatdagi sikl boshlanishiga o‘zgarmas bo‘lib qoladi. x kattalik o‘zgarganida x_k kattalik bu o‘zgarishni x–x_k ayirma kvantlash qadamidan oshmay­digan qilib kuzatib boriladi. Sanoq yoki muvozanatlash tekis amalga oshirilish jihatidan murakkabroq, biroq boshqa sharoitlar teng bo‘lganida kvantlash qadamidan ortiq bo‘lmagan dinamik xatolik beradi.
Chiqish diskret signalining turi bo‘yicha RAO‘ va ARO‘lar axborot ikkilik, o‘nlik va ikkilik-o‘nlik shakllarda ifodalanadigan asboblarga bo‘linadi. Ikkilik tizim eng tejamli va axborotni asosan tizimli ARO‘ larda tasvirlash uchun foydalaniladi.