Алгоритмы обработки аналоговых сигналов при цифровых измерениях в информационно-измерительных системах для стрелкового оружия

• Автор: Петухов, Константин Юрьевич
• Шифр специальности: 05.11.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Ижевск
• Количество страниц: 156 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ АНАЛОГОВЫХ УСТРОЙСТВ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ И СКОРОСТИ
1.1. Методы экспериментальных исследований
автоматического оружия
1.1.1. Методы измерения перемещений механизмов оружия
1.1.2. Методы измерения скорости движения механизмов
оружия
1.1.3. Методы измерения ускорения движения механизмов
оружия
1.2. Анализ погрешностей электрического велосиметра
1.3. Типовые формы сигналов
1.4. Выводы по главе
ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ АЛГОРИТМОВ ФИЛЬТРАЦИИ СИГНАЛОВ В ИИС
2.1. Алгоритмы обработки цифровых измерений, эквивалентных преобразованиям аналоговых сигналов
2.1.1. Определение ошибки установившегося режима
2.2. Восстановление промежуточных значений цифрового
сигнала
2.2.1. Критерии оценки восстановления промежуточных значений цифрового сигнала
2.2.2. Использование линейной и квадратичной интерполяции
2.3. Идентификация параметров ИИС с учетом дополнительных
условий
2.4. МНК-фильтры с учетом дополнительных условий и исследование их характеристик
2.5. Выводы по главе
ГЛАВА 3. АЛГОРИТМЫ ОБРАБОТКИ ОСЦИЛЛОГРАММ С ХАРАКТЕРНЫМИ ТОЧКАМИ НА КОРОТКИХ ИНТЕРВАЛАХ
3.1. Моделирование реального сигнала с помехами
3.2. Алгоритмы определения скачков скорости
3.2.1. Аппроксимация сигнала с учетом дополнительных условий
3.2.2. Алгоритм с перекрывающимися окнами
3.3. Разработка и исследование алгоритмов нахождения скорости
для цифрового сигнала на коротких интервалах
3.4. Выводы по главе
ГЛАВА 4. АППАРАТНОЕ И ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ АСИСТ
4.1. Структурная схема и описание работы ИИС
4.2. Программное обеспечение ИИС
4.3. Метрологическое обеспечение ИИС
4.4. Производственные испытания ИИС
4.5. Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Во всех отраслях человеческой деятельности, в медицине, технике и науке осуществляются измерения всевозможных физических величин с последующим определением различных параметров сигналов, связанных с качеством функционирования различных объектов.
В наш век информатизации и широкого применения компьютерных технологий, в том числе в информационно-измерительных системах (ИИС), аналоговые сигналы оцифровываются для дальнейшей цифровой обработки или осуществляются непосредственные цифровые измерения с помощью цифровых датчиков (измерителей), приходящих на смену традиционно существовавшим аналоговым измерителям. При этом обнаруживается существенная разница между регистрируемыми аналоговыми и цифровыми сигналами, объясняемая различными полосами пропускания по частоте, что приводит к коллизиям различного рода. Годами работы и анализа неисправностей установлена причинно-следственная связь, и замена осциллограммы на цифровой сигнал, полученный в результате дискретных измерений по существу более совершенными датчиками с более широкой полосой пропускания, приведет к потере этой причинно-следственной связи, установленной эмпирическим путем. Вместе с тем, расширение полосы пропускания приводит к усилению влияния высокочастотных помех и для объективной картины необходима фильтрация цифрового сигнала.
Таким образом, при автоматизации измерений и обработки на практике возникает проблема обеспечения преемственности результатов и удовлетворения существующим нормативам, заложенным в документацию (технические условия, инструкции на испытания и др.).
Представляются возможными два пути:
Во-первых, возможен пересмотр существующих норм и их корректировка с учетом цифровых измерений и автоматизации обработки результатов этих измерений.
Во-вторых, возможна разработка алгоритмов обработки и преобразования (фильтрации) цифровых сигналов с целью приведения сигналов, полученных

Следует отметить, что теорема о конечном значении оригинала дает среднюю ошибку. Например, в случае синусоидального сигнала x(t) = И sin J3t при W(p) = 1 получим
хотя в данном случае ошибка изменяется по гармоническому закону.
В качестве второго примера рассмотрим ошибку восстановления непрерывного сигнала для решетчатой функции х[£] = £ с помощью фиксатора нулевого порядка. Имеем
что соответствует постоянной составляющей функции £(?) на рис. 2.1.3.
Если £(<х) или гг[оо] равняется бесконечности, то это означает, что погрешность растет пропорционально времени, его квадрату и т. д. в зависимости от характера входного сигнала, формирующего звена, аппроксимирующего решетчатую функцию, и передаточной функции системы, преобразующей вход-
(2.1.27)
є (сю) = lini р[
ной сигнал. Так как динамический диапа-
зон изменения сигнала ограничен некоторыми пределами ±11, то время Гт роста
ошибки ограничено и определяется усло-
0 1 2 3 4 ... вием
“ E(t)
(2.1.30)
0 12 3

В случае сигналов x(t) = at, — yt со-
Рис. 2.1.3. Ошибка на входе фиксатора нулевого порядка в случае линейного входного
ответственно
—, tm =--------, где а, у - скорость и

, где а, у - скорость и
будем иметь
иметь
сигнала