Расчет передаваемой части телемеханики

Федеральное агентство железнодорожного транспорта 

Омский  государственный университет путей  сообщения 
 
 

Кафедра «Автоматики и систем управления» 
 
 
 
 
 
 
 

РАСЧЕТ  ПЕРЕДАЮЩЕЙ ЧАСТИ СИСТЕМЫ ТЕЛЕИЗМЕРЕНИЯ

Пояснительная записка к курсовой работе 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Студентка гр. ИC-6013

Умнова  М. М. 

Руководитель:

Красулин А. В. 
 
 
 
 
 
 

Омск 2009 

Реферат 
 

       Курсовая  работа содержит 19 страниц, 11 рисунков, 2 таблицы,  
4 источника.

       Система телеизмерения, верхняя частота, период опроса, кодовая манипуляция, динамический диапазон, точность передачи, полоса частот, временное разделение каналов, частотное разделение каналов, помехоустойчивость передачи, количество информации, скорость передачи, эффективность передачи.

       Курсовая  работа содержит расчет передающей части  системы телеизмерения, состоящий из расчета периода опроса, полосы частот, помехоустойчивости, количества информации в одном сообщении, скорости передачи информации и эффективности передачи.

 

Задание к курсовой работе

       Рассчитать  период опроса, полосу занимаемых частот, помехоустойчивость, количество информации, скорость передачи информации и эффективность передачи по параметрам, указанным в табл. 1.

Таблица 1 – Исходные данные к курсовой работе

 

Содержание

 

 

        Введение

       В данной курсовой работе необходимо провести расчет передающей части системы  телеизмерения, состоящий из расчета  периода опроса, полосы частот, помехоустойчивости, количества информации в одном сообщении, скорости передачи информации и эффективности передачи.

       В дальнейшем будем рассматривать  многоканальную систему телеизмерения  с числом каналов равным 2.

       Сигнал, передающий информацию, всегда имеет  случайный характер, поэтому надо считать, что информационные сигналы от каждого из объектов телеизмерения – это стационарные эргодические случайные процессы с заданными коэффициентами корреляции R_i(τ). 
 

 

        1 Определение верхней частоты  и периода опроса

       1.1 Первый канал

       1.1.1 Построим график корреляционной функции

Рисунок 1.1 – График корреляционной функции R_i(τ) = exp(-α∙τ2)∙cos(ω0 ∙τ) 

       1.1.2 Построим график спектральной  плотности мощности

         

Рисунок 1.2 – График спектральной плотности  мощности

 S(ω) = √π /√α*exp(-((ω - ω0)/4α)) 

1.1.3 Расчет  верхней частоты аналитическим  методом

       При аналитическом способе ω_в находится, исходя из максимума передаваемой энергии при заданной ошибке δ’. Для нормированной спектральной плотности мощности энергия колебаний по теореме Парсеваля равна:

       Исходя  из заданной погрешности δ’ определяем ω_в из выражения:

       По  теореме Парсеваля:

 

       Откуда  получаем

       Подставив исходные данные:

       ω_{в = 2 + 0,03tg} [-arctg 2/0,03 + ( 1 – 0,03) π/2) = 3 

       1.1.4 Расчет верхней частоты графическим  методом

       Графический способ определения ω_в является приближенным. Согласно ему на графике s(ω) отмечается максимальное значение s_макс и на уровне δ’s_макс проводится прямая параллельная оси частот. Верхняя частота ω_в находится по точке пересечения линий s(ω) и δ’s_макс. При этом нужно учитывать, что могут получиться отрицательные значения – нужно брать модуль.

Рисунок 1.3 – Определение верхней частоты графическим методом

       Получаем, что верхняя частота, определенная графическим способом равна  
-0.51 рад/с и 0.51 рад/с. Мы выбираем значение:

рад/с 

       1.2 Второй канал

       1.2.1 Построим график корреляционной  функции

         

Рисунок 1.4 – График корреляционной функции 

 

       1.2.2 Построим график спектральной  плотности мощности

         

Рисунок 1.5 – График спектральной плотности мощности

 S(ω) = 2*√π/√ α*exp(-ω2/4α2) 

       1.2.3 Расчет верхней частоты аналитическим  методом

       Аналогично 1.1.3 с помощью теоремы Парсеваля:

       В левой части мы имеем функцию  Лапласа. Значению Ф(z) = 0.48 соответствует значение z=2.03. Следовательно  

       ω_{в = 0,03 * 2,03 = 0,0609} рад/с 
 
 

       1.2.4 Расчет верхней частоты графическим  методом

       Аналогично 1.1.4

       

Рисунок 1.6 – Определение верхней частоты

       Определяем  значение верхней частоты:

 рад/с 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       1.3 Определение периода опроса

       Период  опроса определяется согласно теореме  Котельникова: для передачи непрерывной  функции времени со спектром ограниченным некоторой верхней частотой f_в, достаточно передавать её отдельные значения через промежуток:

       Это выражение применимо только в  идеальном случае, когда известны все значения функции на бесконечном  интервале времени. Поскольку это  невозможно, временные промежутки принимаются  меньшими:

       Коэффициент m в данной работе принимается равным 3.

       Среди полученных значений верхней частоты  выбираем наибольшее, т.е. рад/с и используя формулу (1.15) найдем период опроса:

       

 

        2 Определение полосы занимаемых частот

       2.1 Временное разделение каналов

       При временном разделении каналов вначале в линию связи   посылается сигнал начала  цикла  τ_инц,  потом передается  информация  первого канала τ_ии, потом импульс синхронизации τ_си, который переключает распределители на второй  канал,  а  далее  все повторяется. Каждый импульс передается спустя паузу τ_п  (рис. 2.1).

Рисунок 2.1 – Диаграмма временного разделения каналов

       Получаем, что

где k – количество разрядов кода.

       Учитывая, что  τ_инц=2τ, τ_п=τ_ии=τ, τ_си=1,5τ, получаем