Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Simulation tests on errors of the measuring path with a frequency carrier of information

Pawłowski E.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2014

|

R. 60, nr 8

607--609

EN

The paper presents a problem concerning digital processing of signals in measuring systems with sensors of pulse frequency output. Under dynamic conditions instantaneous frequency values represent instantaneous values of a processed quantity and the signal samples are irregularly distributed in time. Moreover, the time between samples may depend on the current and previously values of the processed quantity. Such an irregularly sampled signal can be further analyzed with the application of resampling to extract a regularly sampled signal from the irregular data. The difference between the estimated and the true signal is analyzed as a measuring error.

PL

W pracy rozpatrzono zagadnienie cyfrowego przetwarzania sygnału w torze pomiarowym z czujnikiem posiadającym impulsowe wyjście częstotliwościowe. W stanie statycznym częstotliwość impulsów na wyjściu takiego czujnika jest proporcjonalna do wartości wielkości przetwarzanej w torze pomiarowym. Niezmienną w czasie częstotliwość można wieloma znanymi sposobami przetworzyć na wartość cyfrową ze stosunkowo wysoką dokładnością. W rozdziale 2 przedstawiono problem analizy pracy rozważanego toru pomiarowego w stanach dynamicznych, gdy chwilowe wartości częstotliwości impulsowego sygnału reprezentują chwilowe wartości przetwarzanej wielkości. Ponieważ dla sygnału impulsowego nie jest możliwe wyznaczenie przyrostów fazy mniejszych od jednego okresu, w praktyce nie można również wyznaczyć jego częstotliwości chwilowej. Próbki sygnału częstotliwościowego mogą być wyznaczone nie częściej niż co kolejny jego okres i reprezentują one wartości średnie wielkości wejściowej w tym okresie. Dodatkowym utrudnieniem jest nierównomierne rozmieszczenie tych próbek w czasie. W rozdziale 3 przedstawiono algorytm przetwarzania sygnału częstotliwościowego w celu uzyskania próbek rozmieszczonych równomiernie w czasie, a w rozdziale 4 omówiono metodę symulacyjnego badania błędów w rozpatrywanym torze pomiarowym. Błędy zdefiniowano jako różnicę pomiędzy odtworzonymi wartościami chwilowymi sygnału i wartościami sygnału podanego w postaci analitycznej na wejście algorytmu symulacyjnego. Wyznaczano wartości chwilowe i średniokwadratowe błędów. W rozdziale 5 przedstawiono uzyskane przykładowe wartości błędów kwantowania i uśredniania oraz błędów równomiernego resamplingu, w zależności od parametrów przetwarzanej wielkości: jej częstotliwości oraz stosunku składowej stałej do składowej przemiennej.

2

Ograniczenie ilości danych przesyłanych w systemach elektronicznych z wykorzystaniem próbkowania nierównomiernego

Kazała R.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2013

|

Vol. 54, nr 11

32-35

PL

Praca przedstawia wykorzystanie próbkowania nierównomiernego do rejestracji sygnałów elektrycznych o niepełnym widmie częstotliwościowym. Opisuje różne typy sygnałów spotykanych w systemach elektronicznych wykorzystywanych w elektrotechnice i przedstawia możliwości ograniczenia ilości rejestrowanych danych, przy zachowaniu pełnej informacji o sygnale. Na specjalnie dobranych przykładach pokazuje wykorzystanie opisanych metod i wyniki rekonstrukcji mierzonego sygnału. Wyniki pracy mogą być wykorzystane do ograniczenia ilości danych przesyłanych w systemach elektronicznych.

EN

The paper presents the use of non-uniform sampling to record the electrical signals with sparse frequency spectrum. Describes the different types of signals met in electronic systems used in the electrotechnics and presents the potential for reducing amount of recorded data, with full information about the registered signal. The specially selected examples showing the use of these methods and results of the reconstruction of the measured signal. Our results can be used to reduce the amount of data transmitted in electronic systems.

3

Rozdzielczość toru pomiarowego z równomiernym próbkowaniem sygnału częstotliwościowego

Pawłowski E.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2012

|

R. 58, nr 11

937-940

PL

W pracy przedstawia się problematykę równomiernego próbkowania sygnału częstotliwościowego w systemie pomiarowym, w którym chwilowe wartości częstotliwości reprezentują chwilowe wartości przetwarzanej wielkości, a czas pomiędzy próbkami zależy od aktualnej wartości sygnału wejściowego. Taki sygnał można analizować za pomocą prezentowanego algorytmu resamplingu z wielomianową aproksymacją fazy sygnału impulsowego, a jakość przetwarzania ocenić efektywną liczbą bitów. Prezentuje się wybrane wyniki badań.

EN

This paper focuses on issues relating to the extraction of a uniform sampled frequency signal from irregularly spaced samples. In the measurement system with a frequency output sensor instantaneous frequency values represent instantaneous values of the processed quantity and the time between samples depends on the current value of the input signal. This non-uniformly sampled signal can be analyzed by the discussed resampling algorithm with polynomial interpolation of the pulse signal phase. In this case, a convenient parameter for assessing the processing quality of such a measurement chain is the effective number of bits. The presented algorithm can be applied in all the cases when the pulse signal frequency carries information about instantaneous values of a physical quantity processed in the system. This allows testing various digital processing algorithms of frequency signals and assessing the errors introduced by them. The selected test results are also presented in the paper.

4

Algorytmiczne metody podwyższania efektywnej rozdzielczości toru pomiarowego z częstotliwościowym nośnikiem informacji

Pawłowski E.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2011

|

R. 57, nr 12

1501-1503

PL

Tor pomiarowy z częstotliwościowym nośnikiem informacji wykazuje liczne zalety, wynikające przede wszystkim z łatwości i wysokiej dokładności przetwarzania częstotliwości w postać cyfrową. Pewną trudność stanowi jednak ocena jego właściwości metrologicznych, szczególnie w stanach dynamicznych. W pracy przedstawia się możliwości zwiększania efektywnej rozdzielczości takiego toru pomiarowego, wykorzystując opracowany algorytm symulacyjny generujący ciąg cyfrowych próbek wartości chwilowych sygnału częstotliwościowego z przetwornika U/F dla zadanego w postaci analitycznej sygnału wejściowego.

EN

The paper presents the issue of digital processing the signals in measurement systems with frequency output sensors. A digital frequency measurement can be made with a high accuracy using a variety of methods. Therefore it is beneficial to use in the measurement system sensors with frequency output, in particular if the processed physical quantity is constant or slowly variable. However, the difficulty appears in dynamic state, since digital measurement of a variable frequency is not always equivalent to its average value measurement. That is why in dynamic states an error related to averaging and the adopted method of assigning results to appropriate instants of time occurs, since the received signal samples are not distributed uniformly over time. A considerable problem in such cases is the assessment of processing errors. A convenient parameter for assessing the quality of such a measurement chain processing is the effective number of bits. The work focuses on verifying the possibility of increasing the effective resolution of the measurement chain with frequency signal by applying appropriate algorithms, in particular optimising the quantification and averaging errors. An own simulation algorithm allowing for obtaining digital samples of the frequency signal instantaneous values from a voltage-to-frequency converter for a known input signal given in analytical form was used. This enables testing various algorithms of digital processing the frequency signals and assessing the errors introduced by them. The work presents the results of the conducted research and the conclusions.

5

Efektywna rozdzielczość przetwornika napięcie-częstotliwość w stanach dynamicznych

Pawłowski E.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2010

|

R. 56, nr 11

1294-1297

PL

W pracy przedstawia się problematykę cyfrowego przetwarzania sygnałów w systemach pomiarowych z czujnikami o wyjściu częstotliwościowym, na przykładzie przetwornika napięcie-częstotliwość pracującego w stanach dynamicznych. Uzyskiwany w takim przypadku sygnał częstotliwościowy jest wyjątkowo niekorzystny pod względem dynamicznym, gdyż cyfrowy pomiar częstotliwości jest pomiarem wartości średniej i w stanach dynamicznych pojawia się błąd związany z uśrednianiem oraz z przyjętym sposobem przypisywania wyników odpowiednim chwilom czasowym, a dodatkowo otrzymywane próbki sygnału są rozmieszczone nierównomiernie w czasie. Opracowano algorytm symulacyjny, pozwalający na uzyskanie cyfrowych próbek chwilowych wartości sygnału częstotliwościowego z przetwornika U/F dla znanego, zadanego w postaci analitycznej sygnału wejściowego. Przedstawia się rezultaty przeprowadzonych badań symulacyjnych wpływu parametrów sygnału wejściowego na uzyskiwaną w systemie pomiarowym wartość efektywnej liczby bitów (ENOB).

EN

Voltage-to-frequency converters (VFCs) provide many unique characteristics when used as analog-to-digital (A/D) converters. Their excellent accuracy, linearity and integrating input characteristic often provide performance attributes unattainable with other converter types. By using efficient frequency counting techniques, familiar speed/accuracy tradeoffs can be averted. Frequency signal can be transmitted over long lines with excellent noise immunity. Voltage isolation can be accomplished with low cost optical couplers or transformers without loss in accuracy. Many channels of frequency data can be efficiently steered by one counter circuit using simple digital gating, avoiding expensive analog multiplexing circui-try. Therefore, voltage-to-frequency converters have a wide range of applications in modern measurements systems. Hence, characterizing the performance of VFCs is of an important concern. The most commonly used term for describing an A/D converter under dynamic conditions is the effective number of bits (ENOB). For testing voltage-to-frequency converters a sine-wave input structure is proposed. The paper analyses relationships between the effective number of bits in a measuring path with VFCs and parameters of the input signal (frequency, amplitude, offset).

6

Przetwarzanie sygnałów próbkowanych nierównomiernie w systemach pomiarowych z częstotliwościowym nośnikiem informacji

Pawłowski E.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2007

|

R. 53, nr 9 bis

130--133

PL

W referacie przedstawia się problematykę cyfrowego przetwarzania sygnałów w systemach pomiarowych z częstotliwościowym nośnikiem informacji. W przetwornikach z wyjściem częstotliwościowym w stanach dynamicznych częstotliwość chwilowa reprezentuje chwilową wartość przetwarzanej wielkości, a próbki sygnału są nierównomiernie rozmieszczone w czasie. Ten nierównomiernie próbkowany sygnał może być dalej przetwarzany po uzyskaniu próbek rozmieszczonych równomiernie poprzez zastosowanie resamplingu. Prezentowany algorytm może być zastosowany w tych wszystkich sytuacjach gdy częstotliwość sygnału niesie informację o chwilowych wartościach wielkości fizycznej przetwarzanej w systemie, np.: w badaniach ruchu obrotowego maszyn wirujących z zastosowaniem przetwornika inkrementalnego, testowaniu w stanach dynamicznych przetworników z wyjściem częstotliwościowym, w tym również generatorów sterowanych napięciowo (VCO), sprawdzaniu stabilności generatorów lub częstotliwości w sieci energetycznej i innych.

EN

This paper presents several problems of digital signal processing in measurements systems with frequency carrier of information. In sensors of frequency output under dynamic conditions instantaneous frequency values represent instantaneous values of a processed quantity and the signal samples are irregularly distributed in time. This irregularly sampled signal can be analysed by extracting a regularly sampled signal from the irregular data with resampling. Presented algorithm can be applied in all the cases when frequency of a signal carries information about instantaneous values of a physical quantity processed in the system, for example: testing of angular motion in rotating machines with the application of an incremental encoder, testing of converters with frequency outputs in dynamic states including operation tests on oscillators controlled by voltage (VCO), stability testing of generators or frequency in power grids etc.

7

On the application of content adaptive mesh image representation

Chlewicki W., Rogala T.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2006

|

R. 52, nr 9

52-54

EN

In this article we focus on image representation using Content Adaptive Mesh Models (CAMM). We discuss the idea of image representation using the triangular mesh and limitations of this method. The performance of the methods is evaluated with two sample images representative for biomedical applications: brain reconstruction from Positron Emission Tomography (PET) scanner and Shepp-Logan head phantom. The conclusion is that the CAMM approach may be very effective representation for image reconstruction, but the current version of the algorithm is inappropriate for very low contrast data, such as the Shepp-Logan phantom. The main conclusion is that the node placement scheme should be corrected to prevent excess concentration of nodes in unimportant regions of highcontrast and shortage of nodes in low-contrast parts of the image. It is postulated that contrast stretching could be a possible solution to that limitation.

PL

W artykule opisano zastosowanie reprezentacji obrazu w postaci adaptujacej się do jego zawartości siatki elementów trójkatnych (ang. Content Adaptive Mesh Models - CAMM). Przeanalizowano skuteczność takiego podejścia i ograniczenia metody na przykładzie dwóch obrazów testowych, typowych dla zastosowań biomedycznych: rekonstrukcji skanu mózgu z wykorzystaniem tomografii emisyjnej (PET) oraz tzw. fantomu Sheppa-Logana. Na podstawie uzyskanych wyników wnioskuje się, że wykorzystanie siatki elementów trójkatnych może być bardzo efektywnym sposobem reprezentacji obrazu, jednak w swojej obecnej wersji algorytm nie sprawdza się w przypadkach w których część obrazu cechuje sie niskim kontrastem. Zasugerowano zastosowanie kompresji kontrastu w celu przezwyciężenia tego ograniczenia.

8

Adaptacja częstotliwości próbkowania jako metoda kompandowania w modulacjach różnicowych

Golański R.

Kwartalnik Elektroniki i Telekomunikacji

|

2001

|

Vol. 47, z. 2

161-183

PL

Dokonano charakterystyki dotychczasowych osiągnięć w dziedzinie badań modulacji różnicowych z nierównomiernym próbkowaniem. Na bazie reguły maksymalizacji SQNR Abate'a wyznaczono zalezności opisujące poszczegulne parametry wyjściowe modulatora NSDM w funkcji zmian częstotliwości próbkowania. Udowodniono, że dla modulacji NSDM istnieje krok kwantyzacji ∆, przy którym, zmieniając częstotliwość próbkowania, można uzyskać minimum szumów kwantyzacyjnych zarówno przy minimalnym jak i maksymalnym poziomie mocy sygnału wejściowego. W oparciu o funkcję Lambert W wyznaczo graniczne wartości częstotliwości próbkowania, które zapewniają wymaganą dynamikę przy minimalnych szumach kwantyzacji. Przedstawiono dwa sposoby wyznaczania kroku kwantyzacji dla granicznych poziomów sygnału wejściowego. Dokonano analizy wzajemnych relacji pomiędzy parametrami wewnętrzynymi modulatora NSDM i przedstawiono je w postaci graficznej. Zależności te pozwalają na ustalenie logicznego sposobu postępowania podczas doboru parametrów modulatorów z adaptacją częstotliwości próbkowania. Zaprezentowano kilka przykładowych diagramów wskazujacych na poprawną kolejność i sposób doboru parametrów modulatorów różnicowych ze zmienną szybkością próbkowania.

EN

Fundamental works of Hawkes, Un, Zhu and Abate, are shortly presented. Some results in the paper are based upon previously obtained formulas for DM and ADM delta modulators. The staircase in the delta modulation system can be adapted to the amplitude variations of a input signal by varying sampling frequency (Nonuniform Sampling Delta Modulation method). In the article signal to noise formula for NSDM modulator having a random inputs is shown. The calculation method of the minimum (fpmin) and maximum (fpmax) sampling frequency based on changing of the slope overload factor is presented in this paper. Design of the parameters (fpmin' fpmax and quantization step size ∆) for NSDM delta modulator is derived. Formula of maximization SQNR for different power levels of the input signal by means of various sampling frequency in the NSDM modulation is the main effect of discussion. The paper presents analytical and graphical dependences between the most important parameters of the NSDM. These dependences help to establish a method of procedure during the choice of the parameters of the NSDM modulator. This relationships could be the base to design of a non-uniform sampling modulators. Some example of design of the parameters is presented.