Стаття

Завантажити статтю

Засоби забезпечення динамічного діапазону вимірювального каналу

Анатолій Леонтійович Передерко

Отримано 19.10.2020, Доопрацьовано 17.01.2021, Прийнято 15.03.2021

Анотація

У статті розглянуто можливість розширення динамічного діапазону вимірювального каналу, в якому первинним перетворювачем є п’єзоелектричний акселерометр, який вимірює прискорення при проведенні динамічних (ударних) випробувань різних зразків техніки. Часто ударні випробування проводяться в умовах важкої відтворюваності умов експерименту, наприклад, вимірювання ударів і вібраційних впливів при піротехнічних вибухах, випробування бортових систем спеціального призначення на витривалість, здатність витримувати руйнацію тощо, де внаслідок швидкоплинності вимірювальних процесів атенюатори автоматичного вибору діапазону вимірювання не встигають здійснити комутацію при перевищенні вхідним сигналом нормованої величини або ці перемикання ведуть, як наслідок, до комутаційних розривів ланцюга, спотворення вимірюваного сигналу. Тому застосування атенюаторів в таких випадках є недоцільним. Таким чином, необхідну величину динамічного діапазону вимірювального каналу потрібно забезпечити виключно схемними рішеннями. Другий чинник, який потребує забезпечити процес вимірювання прискорення, – це відношення сигнал/шум. Беручи до уваги, що при вимірюванні ударних впливів для забезпечення динамічного діапазону по прискоренню вибирають п’єзоелектричні акселерометри (генерують заряд) з чутливістю до 10 пК/мс2, наявність широкосмугових шумів буде суттєво спотворювати вимірюваний сигнал. Особливо це буде відбиватися при низьких рівнях амплітуди прискорення, під час загасання ударного імпульсу та виникнення перехідних процесів, які потребують дослідження

Ключові слова:

прискорення; п’єзоелектричний акселерометр; аналого-цифровий перетворювач; відношення сигнал/шум; динамічні випробування

https://doi.org/10.24025/2306-4412.1.2021.230098

Взято з Том 26, № 1, 2021

Сторінки 42-49

Використані джерела ЦИТУВАТИ

Використані джерела

[1] "Application Note AN-283: Sigma-Delta ADCs and DACs", Applications Reference Manual. Analog Devices, 1993, рp. 18-20.

[2] J. C. Candy, and O. J. Benjamin, "The structure of quantization noise from sigma-delta modulation", IEEE Trans. Commun., vol. COM-29, pp. 1316-1323, 1981.

[3] W. Kester, J. Bryant, and J. Buxton, "ADCs for signal conditioning", Practical Design Techniques for sensor signal conditioning, Analog Devices, 1999, pp. 8.1-8.39.

[4] Martin J. W. Schubert, Delta sigma modulation. The art of oversampling, noise shaping and averaging. Electronic labor. Hochscule Regenburg University of Applied Sciences.

[5] S. R. Norsworthy, and R. Schreier, "Deltasigma data converters: Theory, design and simulation", IEEE Press, 1996.

[6] D. G. Zurich, Circuits and systems based on delta modulation: Linear, nonlinear and mixed mode processing (signals and communication technology). Springer, 2005

[7] V. I. Didenko, and A. V. Ivanov, "Metrological approach to the study of quantization noise of delta-sigma ADC", Izmeritelnaya tekhnika, no. 5, pp. 51-55, 2009 [in Russian]. 

[8] V. I. Didenko, A. V. Ivanov, and A. S. Voronov, "Quantization noise of a delta-sigma analog-to-digital converter for different laws of variation of the input signal", Izmeritelnaya tekhnika, no. 4, pp. 57-61, 2013 [in Russian].

[9] G. Lem, Analog and digital filters. Calculation and implementation. Moscow: Mir [in Russian].

[10] V. M. Sharapov, M. P. Musienko, and E. V. Sharapova, Piezoelectric sensors. Moscow: Tekhnosfera, 2006 [in Russian].

[11] E. K. Shakhov, "Delta-sigma-ADC: classification and mathematical models", Datchiki i sistemy, no. 12, pp. 69-76, 2006 [in Russian].

[12] E. S. Ajfincher, and B. U. Dzhervis, Digital signal processing: A practical approach. Moscow: ID "Vilyams", 2004 [in Russian].

[13] A. Makhlin, "Delta-sigma modulation: Back to the future", Komponenty i tekhnologii, no. 11, pp. 154-158, 2010 [in Russian].

[14] B. Sklyar, Digital communication. Theoretical foundations and practical application, 2-nd ed. Moscow: ID "Vil`yams", 2003 [in Russian].

[15] V. A. Pogribnoj, Delta modulation in digital signal processing. Moscow: Radio i svyaz, 1990 [in Russian].

ЦИТУВАТИ

Perederko, A. (2021). Means of providing dynamic range of the measuring channel . Bulletin of Cherkasy State Technological University, 26(1), 42-49. https://doi.org/10.24025/2306-4412.1.2021.230098