Расчет параметров коммутатора каналов информационно-измерительной системы с временным разделением каналов

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования РЯЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ РАДИОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра АСУ

Контрольная работа

по дисциплине «Информационно-измерительные системы»

Тема: Расчет параметров коммутатора каналов информационно-измерительной системы с временным разделением каналов

Выполнил ст. гр.

Проверил:

Рязань 2012

Введение

Экспериментальные исследования и комплексные испытания новой техники немыслимы в настоящее время без проведения разнообразных измерений. Объекты испытания могут быть весьма сложными, например, турбины энергетических установок, узлы и агрегаты авиационной техники (от элементов планера самолета или вертолета до вращающихся воздушных авиационных винтов, — тянущих, несущих, рулевых), изделия космической техники, сложные технологические установки. Число параметров, которые характеризуют состояние объекта в различных режимах работы и которые надо контролировать в ходе испытаний, может достигать нескольких тысяч. При этом обычно на габариты и вес измерительной аппаратуры накладываются жесткие массогабаритные ограничения. В этих условиях невозможно обеспечить измерения требуемого числа разнообразных параметров с помощью набора соответствующих измерительных приборов. Помимо громоздкости такого набора показаниями измерительных приборов трудно будет пользоваться, так как получение всего объема измерительной информации необходимо выполнить за ограниченное время, и человек-оператор в силу физиологических ограничений не сможет это сделать.

Поэтому современная измерительная техника, предназначенная для использования в описанных выше случаях, наряду с измерениями должна обеспечивать информационное обслуживание исследуемого объекта. Информационное обслуживание предполагает автоматический сбор, представление, доставку, запоминание, регистрацию, отображение, обработку и анализ измерительной информации, полученной в результате отдельных измерений. Эту задачу решает не отдельный измерительный прибор, а информационно-измерительная система (ИИС).

Исходя из изложенного, обобщенную структурную схему ИИС можно представить в следующем виде (рисунок 1).

Рисунок 1. — Обобщенная структурная схема ИИС

1. Принцип временного разделения каналов В основе временного разделения каналов лежит теорема В. А. Котельникова о том, что непрерывный сигнал, спектр которого ограничен максимальной частотой Fcмакс полностью определяется его дискретными отсчетами, взятыми через интервалы времени При этом в промежутках между отсчетами одного канала можно передать отсчеты сигналов других каналов. Таким образом, сигналы от разных источников подключаются к общей линии поочередно, не перекрываясь друг с другом. Такие сигналы удовлетворяют условиям линейной независимости и ортогональности.

Tд — время дискретизации, Tк — канальное время, СИ — синхроимпульс. На рисунке 2 показана структурная схема многоканальной измерительной системы с временным разделением каналов и линией связи в виде радиолинии. Вместо радиолинии в ряде случаев может быть использована проводная линия связи.

Для образования разделяемых измерительных каналов работа устройств управления (УУ) ключевыми элементами (КУ) на передающей и приемной стороне должно быть синхронная и синфазная. Поэтому один из каналов отводится для передачи синхроимпульса, существенно отличающийся по одному из параметров от информационных импульсов (отсчетов сигналов) (СИ имеет амплитуду, большую, чем максимальное значение отсчета измерительного сигнала). СИ выделяется на приемной стороне селектором синхроимпульса (СС), и устанавливает счетчик каналов на приемной стороне в начальное состояние, с которого начинается счет каналов, т. е. обеспечивает синфазность УУ.

Селектор канальных импульсов (СКИ) формирует из принимаемого группового сигнала синхронный канальный импульс, который поступает на счетный вход УУ и осуществляет переключение счетчика каналов в темпе поступления отсчетов соседних каналов.

Как видно из схемы, первичное преобразование измерительных сигналов в СВРК всегда есть преобразование непрерывных сигналов в дискретные, то есть дискретизация. Соответственно, в первой ступени модуляции осуществляется, как правило, АИМ-1.

Рисунок 2. — Структурная схема измерительной системы с временным разделением каналов

D — датчик, КУ — ключевое устройство, УУ — устройство управления, М — модулятор, Г — генератор, ПР — приемник, ДМ — демодулятор, УВ — устройство восстановления, РУ — регистрирующее устройство, СС — селектор синхроимпульсов, СКИ — селектор канальных имульсов Групповой сигнал с выхода коммутатора каналов может подвергаться вторичному преобразованию. Если пропорционально модулирующему сигналу (сигналу датчика) изменяется ширина канального импульса Тк, то получаем широтно-импульсную модуляцию (ШИМ).

Если по закону изменения сигнала датчика меняется положение переднего фронта импульса относительно начала отсчета (обычно начало канального интервала), то получим время-импульсную модуляцию (ВИМ).

Сигнал с выхода коммутатора каналов может также преобразовываться в цифровой сигнал, т. е. в код. В телеметрии такой вид преобразования называют ко до-импульсной модуляцией (КИМ).

Во второй ступени модуляции последовательности импульсов, образующих сигналы с АИМ, ШИМ или ВИМ, может модулировать несущую по амплитуде (AM), частоте (ЧМ) или фазе (ФМ).

2. Порядок расчета параметров коммуникатора каналов информационно-измерительной системы с временным разделением каналов Исходные данные:

§ число каналов N=15;

§ число служебных каналов = 3;

§ максимальная частота контролируемых процессов =70 Гц;

§ способ восстановления — ступенчатая интерполяция;

§ погрешность восстановления =0.02;

§ сопротивления ключевых элементов =757 Ом;

§ =10 МОм.

1. Расчет частоты опроса:

временный разделение канал коммутатор

== кГц;

2. Расчет длительности канального интервала времени:

==c;

==с;

3. Расчет погрешности неидентичности каналов:

— суммарная максимальная погрешность:

;

— относительное значение неидентичности канала:

==-;