Тема 12. Измерительная информация. Методы её измерений и передач
Измерительной информацией называется сообщение о значениях измеряемых величин. Они выражаются и передаются от одних устройств к другим в виде сигналов, образованных путем модуляции какого-либо носителя.
Носителями могут служить:
- постоянный ток;
- переменный синусоидальный ток;
- импульсный ток.
12.1 Постоянный ток
Постоянный ток имеет только один параметр, в качестве которого используются – ток (или напряжение). Поэтому модуляция постоянного тока состоит в изменении тока (или напряжения). Модулированный сигнал выражается:
где U0 – значение несущего напряжения до модуляции;
k- коэффициент усиления усилителя.
Устройство, изменяющее параметры одного сигнала под воздействием параметров другого сигнала называется модулятором.
Сигнал, параметры которого изменяются, называется – несущим.
Сигнал, управляющий параметрами несущего, называется – модулирующим
12.2 Переменное синусоидальное напряжение
Переменное синусоидальное напряжение характеризуется тремя параметрами:
U0 – амплитудой; ω0 – круговой частотой; φ0 – начальной фазой.
Индекс «0»- параметры до модуляции (т.е. несущие).
Модуляции могут подвергаться как 1 параметр, так 2 и 3 параметра одновременно.
12.2.1 Амплитудная модуляция
При амплитудной модуляции сигнал описывается выражением:
Коэффициент k выбирается
таким образом, чтобы при всех возможных
отрицательных значениях х соблюдалось
условие U
.
Следует отметить, что модулирующий
сигнал х(t), в отличие
от носителя U0(t)
не является синусоидальным.
|
х(t) – функция (модулирующий сигнал)
U0(t) – несущий сигнал
U(t) – модулированный сигнал
Огибающая (пунктир) повторяет по форме функцию х(t). |
Рис. 12.1 Амплитудная модуляция |
|
Глубина модуляции: Umin/Uмах=100%
Амплитудный модулятор (рис. 12.2 а) представляет собой усилитель У с управляющим коэффициентом усиления kу. На один его вход подаются несущие колебания U0(t) от несинусоидального генератора, а на другой вход – управляющий коэффициент усиления, т.е. величина линейно-связанная с информационным сигналом х(t).
|
|
Рис. 12.2 Амплитудный модулятор (а) и демодулятор (б) |
|
Восстановить модулированный сигнал можно с помощью амплитудного демодулятора (рис. 12.2 а). АД представляет собой сочетание выпрямителя В с фильтром низких частот ФНЧ, который сглаживает колебания частоты ω0, но пропускает более медленные колебания. Сигнал на выходе пропорционален x(t)
Модуляция несинусоидального позволяет перенести спектр частот сигнала в требуемую область. Это бывает нужно тогда:
– когда канал связи используется для передачи нескольких сообщений вида х(t) от различных источников;
– если в канале связи диапазон частот соответствующий спектру х(t) занят сильными помехами;
– когда канал физически не может переносить сигналы низких частот спектра х(t), но переносит сигналы более высокой частоты.
Достоинства:
перенос сигнала требует область частот и сравнительно узкий спектр частот.
простота модуляции и демодуляции
простота усиления
Недостатки:
– уменьшение амплитуды сигнала при большом сопротивлении канала связи, это приводит к погрешности и возникает необходимость калибровки.