Wpływ metody akwizycji sygnałów częstotliwościowych na dokładność pomiaru

• Autorzy: Świsulski D. , Pawłowski E.

Warianty tytułu

EN

Effect of the method of frequency signal acquisition on the measurement accuracy

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono metody przetwarzania impulsowego sygnału częstotliwościowego. Opisane metody pozwalają na odtworzenie wartości wielkości mierzonej w stałych odstępach czasu w trybie on-line i off-line. Przeprowadzono symulację pomiaru prędkości obrotowej przetwornikiem obrotowo-impulsowym, wyznaczając wartości błędu pomiaru i efektywnej liczby bitów. Wykazano mniejszą wartość błędu i większą wartość efektywnej liczby bitów dla metody wykorzystującej dwa przedziały między-impulsowe.

EN

Methods for processing a frequency-modulated pulse signal are presented in this paper. The methods allow acquiring information about the frequency of a pulse signal with constant sampling frequency. These methods, depending on the time instant for which the measurement result is determined, can be divided into two groups. In measurements on-line the measured value is determined based only on the position of pulses preceding the moment of measurement. The method in which the measured value is determined from the last period and that in which the measured value is determined from extrapolation of two last periods (Fig. 1) are described. In measurements off-line, first there is saved the location of all pulses in the time of recording, and after there is determined the value measured in the assumed moments of the measurement. Therefore, in this case the measured value is determined not only by the position of pulses before the moment of measurement, but also those occurring after this time. The method in which the measured value is determined from the current period and that in which the measured value is determined from interpolation of two periods (Fig. 2) are described in the paper. The accuracy of conversion is determined by a relative error or the number of bits, and thus by the resolution. The noise added to the useful signal has a significant impact on the processing accuracy in real measurements. Therefore the ENOB (Effective Number of Bits), the number of digital signal bits above the noise, is more useful than the resolution. The paper presents examples of simulation results for speed measurements (Tables 1, 2). As it can be seen from the results, increase in the standard generator frequency allows increasing the effective number of bits only to a certain limit. Further increase in the frequency does not increase the ENOB value due to the noise being a result of the method used.

Słowa kluczowe

PL

akwizycja sygnałów; sygnał impulsowy modulowany częstotliwościowo

EN

signal acquisition; pulse frequency modulation signal

• Wydawca: Wydawnictwo PAK
• Czasopismo: Pomiary Automatyka Kontrola
• Rocznik: 2013
• Tom: R. 59, nr 4
• Strony: 357--359
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., tab., wzory

Twórcy

autor

Świsulski D.

• Politechnika Gdańska, Wydział Elektrotechniki i Automatyki, Narutowicza 11/12, 80-233 Gdańsk

autor

Pawłowski E.

• Politechnika Lubelska, Wydział Elektrotechniki i Informatyki, Nadbystrzycka 38A, 20-618 Lublin

Bibliografia

• [1] Kirianaki N. V., Yurish S. Y., Shpak N. O., Denega V. P.: Data acquisition and signal processing for smart sensors. John Wiley & Sons, Ltd, Baffins Lane 2002.
• [2] Świsulski D.: Cyfrowa rejestracja sygnałów impulsowych z częstotliwościowym nośnikiem informacji. Wydawnictwo Politechniki Gdańskiej, Gdańsk 2006.
• [3] Pawlowski E.: Spectrum analysis of measuring signals in sensor circuits with frequency outputs, Proc. SPIE 4516, Optoelectronic and Electronic Sensors IV, 181 (August 8, 2001); doi:10.1117/12.435920; http://dx.doi.org/10.1117/12.435920.
• [4] Świsulski D.: Metody równoczesnej akwizycji w systemach z napięciowymi i częstotliwościowymi torami pomiarowymi. Przegląd Elektrotechniczny, R. 88 NR 10a/2012, s. 29-31.
• [5] Pawłowski E.: Rozdzielczość toru pomiarowego z równomiernym próbkowaniem sygnału częstotliwościowego, Pomiary Automatyka Kontrola, vol. 58, nr 11/2012, s. 937-940.
• [6] Świsulski D.: Wielokanałowa akwizycja z torami pomiarowymi z napięciowym i częstotliwościowym nośnikiem informacji. Pomiary Automatyka Kontrola, nr 6/2006, s. 27 29.
• [7] Świsulski D.: Parametry akwizycji w systemach z napięciowymi i częstotliwościowymi torami pomiarowymi. Prace Naukowe Politechniki Śląskiej. Elektryka. R. LVII, nr 3(219)/2011, s. 41-52.
• [8] Merry R. J. E., van de Molengraft M. J. G., Steinbuch M.: Velocity and acceleration estimation for optical incremental encoders, Mechatronics, Volume 20, Issue 1, February 2010, s. 20–26.
• [9] Pawłowski E.: Symulacja sygnału czujnika z wyjściem częstotliwościowym, Przegląd Elektrotechniczny, vol. 88, nr 10b/2012, str. 78-81.