Исследование и разработка устройств для автоматической регулировки полосы пропускания измерительного канала

• Автор: Клопот, Михаил Михайлович
• Шифр специальности: 05.13.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Таганрог
• Количество страниц: 176 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ И ПРОЦЕССА РЕГУЛИРОВКИ ПОЛОСЫ ПРОПУСКАНИЯ ФИЛЬТРА В ИЗМЕРИТЕЛЬНОМ КАНАЛЕ

1.1. Основные аспекты постановки задачи.

1.2. Исследование возможности повышения помехоустойчивости ИИС за счет регулировки полосы пропускания фильтра в измерительном канале

1.3. Оценка эффективности регулировки полосы пропускания

фильтра в измерительном канале.

1.4. Исследование структуры измерительного канала с

управляемым фильтром нижних частот.

1.4.1. Оптимизация структуры измерительного канала с

управляемым аналоговым фильтром нижних частот

1.4.2. Оптимизация структуры измерительного канала с управляемым дискретноаналоговым фильтром нижних
частот.
1.4.2.1. Особенности использования ЭСфильтров в измерительном канале
1.4.2.2. Анализ переходных процессов при перестройке
8Сфильтров .
1.4.3. Особенности структуры измерительного канала с
управляемым цифровым фильтром нижних частот
1.4.4. Особенности выбора частоты среза управляемого фильтра.
1.5. Выводы и цели дальнейших исследований .
2. ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА УСТРОЙСТВ АВТОМАТИЧЕСКОЙ РЕГУЛИРОВКИ ПОЛОСЫ
ПРОПУСКАНИЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО КАНАЛА
2.1. Анализ процессов при определении практической ширины
спектра сигнала
2.1.1. Исследование практической ширины спектра по энергетическим характеристикам сигнала
2Л .2. Исследование практической ширины спектра по
динамическим характеристикам сигнала
2Л.З. Исследование практической ширины спектра по
вероятностным характеристикам сигнала
2.1.4. Модификация метода оценки граничной частоты спектра
по динамическим характеристикам сигнала
2.2. Оптимизация структуры устройства для автоматической
регулировки полосы пропускания.
2.2.1. Адаптивный дискретизатор
2.2.2. Оптимальные структуры блока интегрирования
2.2.2.1. Синтез структуры блока интегрирования с
переменным временем интегрирования
2.2.2.2. Синтез структуры блока интегрирования с
постоянным временем интегрирования
2.2.3. Оптимальные структуры блока управления
2.2.3.1. Выбор структуры блока управления аналоговым
фильтром нижних частот
2.2.3.2. Выбор структуры блока управления дискретноаналоговым фильтром нижних частот
2.2.3.3. Выбор структуры блока управления цифровым
фильтром нижних частот
2.3. Выводы по главе
3. РАЗРАБОТКА МОДЕЛИРУЮЩЕГО КОМПЛЕКСА ПО ИССЛЕДОВАНИЮ УСТРОЙСТВА АВТОМАТИЧЕСКОЙ РЕГУЛИРОВКИ ПОЛОСЫ ПРОПУСКАНИЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО КАНАЛА
3.1. Оптимизация структуры и состава моделирующего комплекса
3.2. Результаты исследований по оценке источников сигналов и
помех для моделирующего комплекса.
3.3. Результаты исследования работы устройства для автоматической регулировки полосы пропускания
измерительного канала.
3.4. Исследование проблем реализации УАРП на базе ПАИС.
3.5. Выводы по главе.
4. РАЗРАБОТКА ИНФОРМАЦИОННОИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ
СИСТЕМ.
4.1. Постановка задачи.
4.2. Исследование вопросов применения УАРП в структуре ИИС со сжатием информации
4.2.1. Особенности использования канальных процессоров
нулевого порядка.
4.2.2. Особенности использования канальных процессоров
первого порядка
4.2.3. Особенности использования канальных процессоров
второго порядка
4.3. Повышение эффективности сжатия зашумленных сигналов КП
с УАРП
4.4. Выводы по главе.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


VII ежегодная научная конференция студентов и аспирантов базовых кафедр Южного научного центра РАН РостовнаДону,
всероссийская научная конференция Микроэлектронные информационноуправляющие системы и комплексы. Новочеркасск, г. VIII ежегодная научная конференция студентов и аспирантов базовых кафедр Южного научного центра РАН РостовнаДону,
По теме исследований опубликованы печатных работ, в том числе 6 научных статей в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, получены 2 патента РФ на изобретения и 2 патента РФ на полезные модели. Для современного производства, промышленных и лабораторных испытаний машин и другого оборудования, а также для экспериментальных научных исследований характерно огромное разнообразие изучаемых процессов с широким частотным диапазоном измеряемых сигналов. Анализ находящихся в эксплуатации измерительных и управляющих систем, позволяет сделать вывод о том, что на входах таких систем всегда присутствует достаточно высокий уровень помех 6. При этом реальные измерительные сигналы на входах информационноизмерительных систем ИИС всегда представляют собой сумму полезного сигнала и сигнала помехи как сумму линейно независимых составляющих 7. Кроме того, непрерывно растет энерговооруженность предприятий и плотность оборудования, ухудшая, тем самым, помеховую обстановку. В информационно измерительных системах основным источником помех являются электромагнитные процессы, протекающие в самих устройствах и передающих линиях. Уровень помех, реально существующий в ИИС, один из основных показателей ее качества. В измерительном сигнале среди его компонентов выделяют два полезная составляющая и помеха. Полезная составляющая может быть отнесена к некоторым типовым сигналам детерминированные сигналы, случайные процессы и др Основной задачей любого измерения является получение реализации полезного сигнала с требуемой точностью. Для того чтобы учитывать действие помехи, необходимо понимать причины и механизм ее возникновения и анализировать возможность ее устранения или уменьшения. Задача организации измерения в условиях действия помех зачастую является крайне сложной и зависит от целого ряда конкретных условий проведения измерений. В то же время в механизме возникновения и действия помех можно выделить типовые ситуации и закономерности, которые позволяют классифицировать помехи по разным признакам и выработать рекомендации по их учету и устранению. Представление помехи в виде некоторого типового сигнала позволяет теоретически обосновывать и анализировать способы ее устранения, применяя известные теоретические положения. Например, основные теоретические результаты по оценке точности измерений случайной составляющей получены для нормального закона распределения вероятности. Анализ закона распределения или его параметров и подтверждение предположения о нормальности дают возможность применить эти результаты на практике. Помеха, так же как и полезный сигнал, может быть многокомпонентным сигналом и сочетать в себе различные типы процессов. Л0 хг р1 е1 , 1. В зависимости от физической сути исследовательской задачи полезная информация может содержаться в любой из перечисленных компонент или их комбинации. Тогда вес остальные будут играть роль помехи 7. Как правило, измерительные сигналы, поступающие на вход ИИС, являются низкочастотными полезными сигналами и занимают полосу частот в диапазоне от 0 до со,г где сог раничная частота в спектре сигнала. С целью уменьшения влияния помех на результат измерения и обеспечения заданной точности в измерительных каналах используют фильтры нижних частот ФНЧ. Однако, на отдельных промежутках времени активность сигнала может сильно отличаться от максимальной, что свидетельствует об изменении производной сигнала, а, следовательно, и его спектральных составляющих. Пели значение производной полезного сигнала уменьшается, то, следовательно, и сужается спектр сигнала уменьшается значение текущей граничной частоты. Таким образом, в отдельные моменты времени число спектральных составляющих может значительно отличаться от максимального значения, как показано на рисунке 1.