ÐÐ¾Ð»Ð½Ð°Ñ Ð²ÐµÑÑÐ¸Ñ - СамаÑÑкий гоÑÑдаÑÑÑвеннÑй аÑÑокоÑмиÑеÑкий ...
ÐÐ¾Ð»Ð½Ð°Ñ Ð²ÐµÑÑÐ¸Ñ - СамаÑÑкий гоÑÑдаÑÑÑвеннÑй аÑÑокоÑмиÑеÑкий ...
ÐÐ¾Ð»Ð½Ð°Ñ Ð²ÐµÑÑÐ¸Ñ - СамаÑÑкий гоÑÑдаÑÑÑвеннÑй аÑÑокоÑмиÑеÑкий ...
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета, № 1, 2007<br />
пульса (за счет дискретизации и квантования),<br />
как показывает практика, для наихудшего<br />
случая не должна превышать 1 % [2].<br />
Таким образом, быстродействие АЦП<br />
должно быть таким, чтобы относительная<br />
погрешность (за счет дискретизации) определения<br />
амплитуды импульса минимальной<br />
длительности не превышала 0,5% от максимального<br />
значения. Поскольку алгоритм определения<br />
амплитуды импульса предполагает<br />
последовательное сравнение выборок из<br />
сигнала и выбор наибольшей, то наихудшим<br />
случаем будет смещение выборки U д<br />
относительно<br />
максимума непрерывного сигнала U m<br />
на интервал дискретизации ∆Т д<br />
(рис. 2). Как<br />
показывают результаты работы [2], с достаточной<br />
для практических расчетов точностью<br />
выходной импульс напряжения ФЭП u(t) на<br />
интервале длительности от 0 до t можно аппроксимировать<br />
функцией<br />
π<br />
u( t)<br />
= U<br />
m<br />
⋅ sin( ⋅ t)<br />
, (1)<br />
τ<br />
где U m<br />
– амплитуда импульса.<br />
Относительная погрешность δ д<br />
определения<br />
максимума вычисляется по формуле<br />
∆U<br />
δ<br />
д<br />
= . (2)<br />
U<br />
m<br />
Абсолютную погрешность ∆U определим<br />
по формуле<br />
∆U<br />
= U<br />
m<br />
− U<br />
m<br />
π<br />
⋅ sin(<br />
τ<br />
τ<br />
⋅ ( − ∆T<br />
2<br />
д<br />
)) . (3)<br />
Рис. 2. Аппроксимация выходного импульса ФЭП<br />
Определим необходимую величину интервала<br />
дискретизации ∆Т д<br />
с учетом (1) – (3)<br />
и окончательно получим<br />
τ<br />
∆ Tд<br />
= ⋅ arccos( 1−<br />
δ<br />
д<br />
) . (4)<br />
π<br />
Минимальная длительность импульса<br />
равна 100 мкс [2], и тогда интервал дискретизации,<br />
вычисленный по формуле (4), составлит<br />
3,2 мкс.<br />
Следует отметить, что за время между<br />
выборками процессор должен выполнить<br />
определенные команды по обработке сигнала,<br />
и поэтому быстродействие АЦП и микропроцессора<br />
необходимо выбирать с запасом.<br />
Шаг квантования вычислим, исходя из<br />
требуемой точности определения амплитуды<br />
импульса, определяющей чувствительность.<br />
Динамический диапазон амплитуд импульсов<br />
разбит на два поддиапазона таким образом,<br />
что амплитуда импульса от частицы 5 мкм,<br />
поступающая с усилителя первого канала,<br />
составляет 50 мВ. Для ее определения с погрешностью<br />
в 0,5 % необходимо выбрать шаг<br />
квантования менее 0,25 мВ. При напряжении<br />
полной шкалы, равном 3,3 В (напряжение<br />
питания), получаем необходимую разрядность<br />
АЦП, равную 14.<br />
Для реализации предложенного алгоритма<br />
на практике используется процессор<br />
цифровой обработки сигналов типа ADSP-<br />
21992 фирмы «Analog Devices», который имеет<br />
встроенный 14-разрядный АЦП с быстродействием<br />
20 MSpS. Производительность самого<br />
процессора составляет 160 MIPS, что с<br />
запасом удовлетворяет требованиям реализации<br />
предложенного алгоритма цифровой обработки<br />
сигнала.<br />
Список литературы<br />
1. Логвинов Л. М. Техническая диагностика<br />
жидкостных систем технологического<br />
оборудования по параметрам рабочей жидкости.<br />
- М.: ЦНТИ “Поиск”, 1992. – 91 с.<br />
2. Кудрявцев И. А. Повышение разрешающей<br />
способности и чувствительности<br />
фотоэлектрических преобразователей встроенного<br />
контроля дисперсной фазы для систем<br />
управления: Дис. на соиск. учен. ст. канд.<br />
тех. наук. - Самара, 1999. –140 с.<br />
180
Change language