Сигналы, подлежащие измерению на борту ЛА.

Сигналы, являющиеся физическими носителями измерительной информации, называются измерительными. К измерительным сигналам относим:

-     полезные сигналы, получаемые от исследуемых, контролируемых или управляемых объектов;

-     вредные сигналы или помехи, поступающие в измерительную систему вместе с полезными сигналами или независимо от них;

-     помехи, возникающие внутри измерительной системы, специально генерируемые в системе или вне ее сигналы, улучшающие работу системы (модуляция, дискретизация и др.).

В качестве физических носителей сигналов используются импульсы механической, тепловой, электрической, магнитной, акустической и световой энергии и энергии ионизационных излучений. Измерительные сигналы можно разделить на постоянные и переменные во времени; неслучайные и случайные; периодические, почти периодические, импульсные, стационарные и нестационарные и т. д. На рис. 1. дана одна из возможных систем классификации сигналов.

 

Рис. 1. Классификация сигналов

 

Во временной области измерительный сигнал рассматривается как функция времени, характеристики которой содержат информацию, заключенную в сигнале.

Импульсным называется сигнал, величина которого ничтожно мала в любой точке временной оси, за исключением некоторой конечной области. Среди импульсных сигналов характерными являются: 1) единичная функция, 2) единичный импульс (d-функция Дирака), 3) прямоугольный, 4) экспоненциальный, 5) пакет синусоид, 6) затухающая синусоида, 7) гауссов импульс, 8) импульс типа sint/t, 9) импульс типа (sin t/t) ².

Сигналы, значения которых повторяются через постоянные интервалы времени, называются периодическими. Описываются как: x(t) = x(t+kT),       гдеk=1,2,….,n. К периодическим можно отнести: синусоидальный сигнал; прямоугольный сигнал; прямоугольный периодический импульсный; пилообразный; треугольный и др. Практически все периодические сигналы являются искусственными.

Периодические и стандартные сигналы необходимы для определения реакции прибора на входное воздействие. По реакции можно определить следующие параметры: АЧХ, ФЧХ, АФЧХ, и др.

Для оценки измерительных сигналов, а также улучшения эффективности измерительных схем сигналы подвергаются искусственным преобразованиям. К числу основных операций преобразования относятся: квантование, дискретизация, восстановление, сравнение, функциональное изменение, фильтрация, модуляция, детектирование и запоминание. Преобразование может быть линейным и нелинейным. Звенья системы, осуществляющие линейные или нелинейные преобразования, называются соответственно линейными или нелинейными.

Необходимость модуляции в приборах возникает тогда, когда требуется повысить точность обработки измерительного сигнала. Выделение из модулированного сигнала составляющей, пропорциональной измеряемому сигналу, называется детектированием.

Классификация измерительных устройств

Первичные измерительные преобразователи очень разнообразны по принципу действия, устройству, виду энергии входного сигнала, метрологическим и эксплуатационным характеристикам.

Целесообразно классифицировать их по физической природе явлений, лежащих в основе их работы, с учетом вида преобразуемой энергии. По указанным признакам первичные преобразователи можно подразделить на:

–                  механические резистивные (контактные, реостатные, тензометрические)

–                  электростатические (емкостные, пьезоэлектрические)

–                  электромагнитные (индуктивные, индукционные, магнитоупругие)

–                  теплоэлектрические (термоэлектрические, терморезистивные)

–                  электрохимические (резистивные электролитичекие, кулонометрические, химотронные)

–                  оптико-электрические

–                  гальванокинетические

–                  атомные (ионизационного излучения, квантовые).

Авиационные приборы и бортовые измерительно-вычислительные комплексы служат для контроля параметров полета, работы силовых установок, различных бортовых систем и агрегатов, а также состояния окружающей атмосферы. В соответствии с этим назначением выделяют следующие группы авиационных приборов:

-                  пилотажно-навигационные приборы и системы;

-                  приборы контроля работы силовой установки;

-                  приборы контроля работы отдельных бортовых систем и агрегатов;

-                  приборы контроля параметров окружающей атмосферы.

 

Процесс измерения как последовательное преобразование информации измерительными преобразователями.

Авиационное производство, а также эксплуатация летательных аппаратов в авиации связаны с получением данных о значении различных физических величин, характеризующих состояние объекта управления (исследования), - механических, тепловых, химических, оптических и других величин, которые принято называть неэлектрическими.

Существует ряд способов измерения неэлектрических величин, различающихся по виду энергии сигнала измерительной информации.

Опишем только электрический способ измерения, так как это наиболее широко распространенный способ измерения. Он имеет ряд достоинств, которые способствовали ему широкое распространение, а именно точность, удобство в эксплуатации измерительных приборов, легкость в исполнении (проектировании, производстве) измерительных приборов, хорошо изученный математический материал, компактность измерительных приборов, возможность сопряжения с вычислительной машиной.

 

                                                                   

Размещенный непосредственно на объекте ПП преобразует неэлектрическую величину Х в электрическую величину У. Кроме термина "первичный преобразователь" для обозначения элемента, преобразующего неэлектрическую величину в электрическую, применяют термин "датчик неэлектрической величины" или просто "датчик".

К первичным преобразователям (ПП) предъявляют требования воспроизводимости и однозначности характеристики преобразования У=F(Х), стабильности во времени характеристики преобразователя, минимального обратного действия преобразователя на исследуемый объект, точности быстродействия и др.

На вход первичного преобразователя кроме входной величины Х действуют и другие параметры объекта и окружающей среды. В этих условиях первичный преобразователь должен избирательно реагировать только на значение входной величины и не реагировать на влияние всех остальных факторов. Задача подавления чувствительности первичного преобразователя к влияющим величинам относится к важным задачам, решаемым конструктивными и схемными методами.