Измерительные сигналы

данных
Данные с заданной разрядностью и диапазоном представления (обычно двоичное или

двоично-десятичное) могут быть представлены в среде моделирования без дополнительных ошибок.

Цифровые данные.

(real) с разрядностью 64 бита, т.е. диапазон представления чисел: “-”

263 - “-”2-63 - 0 - “+”2-63 - “+”263.

Это обеспечивает формирование характеристик аналоговых сигналов в широком диапазоне т.к. функция изменения мгновенных значений сигнала может быть представлена любой детерминированной последовательностью чисел (выборкой)

или выборкой с заданными статистическими характеристиками (математическое ожидание, дисперсия, корреляционная функция, спектральная плотность и др.),

который может измеряться в наносекундах,
модель аналогового сигнала имеет методические

погрешности от воспроизведения его функциональных характеристик - погрешность неадекватности модели непрерывного физического процесса - Δас.

Δ t1

Δ t2

Δ x

микросекундах и т.д., часах, годах и т.д. в зависимости от моделируемого процесса и требуемой точности.

Частота дискретизации аналогового сигнала

двух или многопозиционных переключателей, кнопок или в виде управляющих кодов

представляются либо в виде логических переменных, либо в виде числовых значений. При этом дополнительная погрешность от моделирования не вносится.

Управляющие сигналы

Управляющие сигналы:

- доступ закрыт

- доступ открыт

источника информации (математическая модель измеряемого параметра физического процесса) и модель

измерительного датчика (первичного измерительного преобразователя (ПИП) - градуировочная характеристика ПИП.

Модель датчика.

Модель физического процесса - это модель аналогового сигнала (см. выше). Она имеет погрешность неадекватности выбранной математической модели -

Модель ПИП имеет погрешность метода аппроксимации, так как реализует градуировочную характеристику в статическом режиме -

ΔМПИП

Δас

реальных средств в такой постановке не ставятся. Вопрос решается на

этапе выбора датчика.

Для моделирования динамических характеристик ПИП необходимо вводить коэффициенты относительного масштабирования времени реализации модели физического процесса и модели ПИП с учетом динамических свойств измеряемого параметра и АЧХ ПИП.

Датчик должен удовлетворять требованиям по измерению параметра физической величины, т.е. быть выбран с такими характеристиками, чтобы динамические свойства параметра не искажались - , где Δдф и ΔДПИП динамические характеристики физического параметра и ПИП соответственно. Шаг дискретизации измеряемой величины должен удовлетворять требованию

Таким образом погрешность моделирования датчика в существующих системах определяется статической характеристикой или методической погрешностью модели

Δдф << ΔДПИП

Δдф << ΔМПИП

ΔД = Δмф + ΔМПИП

Погрешности моделирования ПИП

измерительную функцию (процедуру) одним из возможных способов: аналоговое преобразование, аналого-цифровое

преобразование, цифровое преобразование.

Аналоговый ИП

ΔМИП = ΔМПИП

Инструментальная погрешность -

Динамическая погрешность -

ΔИИП

ΔДИП

имеет туже природу что и у ПИП и при необходимости должна также учитываться (см. ПИП).

идеальную функцию преобразования (градуировочную характеристику), т.е. не имеет метрологического сопровождения.

Создание адекватной программной модели, соответствующей аппаратной реализации, требует введения ограничения разрядности представления цифровых данных, характеристик чувствительности и АЧХ аналогового тракта устройства.

Методическая погрешность -

ΔМИП = ΔМПИП

Инструментальная погрешность -

ΔИИП = Δкв

определяется погрешностью квантования при условии, что другие составляющие погрешности от реализации значительно меньше Δкв (такое условие должно обеспечиваться всеми модулями на этапе их проектирования и производства).

ΔДИП

определяется временем функционального преобразования, т.е. шагом дискретизации во времени.

величина как правило постоянная, а у программной может меняться в

зависимости от условий реализации.

Цифровой ИП

Цифровой ИП может иметь аппаратную или программную реализацию. Природа ошибок этих реализаций одна и та же.

Методическая погрешность -

ΔМИП

зависит от выбранного метода измерения.

Инструментальная погрешность -

ΔИИП

определяется выбранной разрядностью при реализации алгоритма преобразования.

Динамическая погрешность -

ΔДИП

отсчетные устройства, цифровые индикаторы и осциллографы.
4 Модели отсчетных устройств и

индикаторов

- это цифровое отсчетное устройство точность представления результатов измерения которого определяется его разрядностью. Так как виртуальная модель является цифровой она адекватная и дополнительных погрешностей не вносит.

Цифровые индикаторы

в измеряемых единицах.
Модели таких устройств не учитывают
составляющие погрешности

обусловленные
электромеханической реализацией (от трения,
мертвого хода, инерции, свойств
пружин, растяжек и т.д.) - . Они реализуют алгоритм преобразования полученной величины в угловое, линейное или иное значение шкалы. При этом точность воспроизведения отсчетов на шкале определяется точностью выбранного алгоритма преобразования (методической погрешностью - ), а точность снятия отсчетов пользователем размером представления шкалы на мониторе ПК (инструментальная погрешность от реализации - ).

Аналоговые отсчетные устройства

ΔРОУ

ΔМОУ

ΔИОУ

выбора максимальной разрядности модели в заданном диапазоне представления результата.
Инструментальная погрешность

определяется выбором геометрических параметров индикаторного устройства, т.е. выбором соотношения разрешающей способности монитора ПК и разрешающей способности моделируемого устройства. Так как у пользователя есть возможность выбирать это соотношение и на быстродействие устройства это не сказывается всегда можно выбрать вариант когда ΔИОУ виртуального средства меньше ΔОУ реального.

Δ = 0.1

Δ = 0.001

Δ = 2.5

Δ = 0.5

и x(y).
Цифровой осциллограф использует для отображения информации
тоже принцип

что и представление данных на мониторе ПК.

Осциллограф

методичка

Временная развертка связана с
представлением сигнала квантованного по
уровню и

во времени.
Количество уровней квантования значения сигнала для виртуального осциллографа соответствует количеству пиксель представления его экрана на мониторе ПК. Для получения максимального разрешения по уровню в качестве экрана виртуального осциллографа может использоваться весь экран монитора ПК. При этом достигается эффект непрерывной линии для глаза человека так как экран ПК дает до 1024 пиксель разрешения по вертикали. Поскольку разрешение экрана ПК по горизонтали не хуже дискретизация во времени также может быть получена с малой величиной, текущее время может быть определено как ti=toi , где: tо - шаг дискретизации выбранный для представления при формировании развертки осциллографа, i - номер точки развертки от ее начала на экране виртуального осциллографа. Таким образом модель виртуального осциллографа будет адекватной электронному если выполняются условия

ΔxЭО > ΔxВО , ΔtЭО > ΔtВО или ΔyЭО > ΔyВО.

Погрешности моделирования осциллографа

ΔИПИП , ΔИИП , ΔИОУ - инструментальные, ΔДПИП , ΔДИП,

ΔДОУ, ΔДЭО - динамические составляющие погрешности соответствующих виртуальных средств, Δдас - динамическая составляющая погрешности модели аналогового (физического) сигнала, Δкв - погрешность квантования (заданной разрядности), ΔxЭО, ΔyЭО, ΔxВО, ΔyВО - методические погрешности электронного и его модели - виртуального осциллографа.

отображаются с помощью виртуальных осциллографов или с помощью цифровых отсчетных

устройств (индикаторов).

Средства отображения результатов