Выбор интервала дискретизации

Другим важным аспектом системы управления данными является выбор выборки интервалов дискретизации.

Аналоговые входы считываются и выходы устанавливаются за определённый период выборки t_s (sampling time).

Для обеспечения работы в реальном масштабе времени сигнальный процессор должен закончить все вычисления в пределах интервала дискретизации 1/f_s и передать выходной отсчет на ЦАП до поступления следующего отсчета с АЦП.

Меньшие интервалы выборки означает, что свойства сигнала будут менее искаженными, следовательно, более предсказуемой и улучшенными характеристиками. Тем не менее, слишком быстрая выборка - расточительное использование ресурсов:

• стоимость реализации будет увеличиваться, потому что более современные компоненты должны быть установлены;
• DCS как правило, имеет много сотен каналов ввода-вывода канала в управлении. Функционирование DCS будет деградировать значительно, если каждый контур управления, будет работать на максимальной частоте:
• быстрая выборка интервала будет означать, что высокочастотные компоненты, такие как шум, также будет отражены в сигнале, а это не всегда выгодно для выполнения контура управления.

Чтобы представить аналоговую форму волны, частотa должна быть больше чем 2 максимальных частоты аналогового сигнала. Теоретический минимальный предел нормы осуществления выборки известен как Nyquist частота.

Если интервал выборки слишком велик, то произойдет потеря сигнала. Это явление известно, как "наложение сигнала ". Сглаживание сигнала относится к ситуации, когда выборки двух очень разных сигналов неразличимы.

Частота дискретизации f_s сигнала с шириной полосы f_a должна удовлетворять условию f_s > 2f_a, в противном случае информация о сигнале будет потеряна. Если частота дискретизации меньше удвоенной полосы аналогового сигнала, возникает эффект, известный как наложение спектров (aliasing). Эффект наложения спектров возникает, когда f_s < 2f_a.

Очевидно, большее число выборок за цикл аналогового сигнала приводит к более точному представлению аналогового сигнала. Это показано для 2 различных частот. Более высокая частота выборки приводит к более точному результату

Рис. 6 Разное число выборок аналогового сигнала за цикл

Дата добавления: 2014-01-03