в среднем передача значения одной ордашаты приносит получателю информацию, равную .7 (х, у). Это происходит каждые Т секунд. Значит, в единицу времени передается в среднем количество информации

С = ГЛх, у)1Т = J(x. у). (5.45)

Величина С называется средней скоростью передачи информации. При независимом аддитивном шуме s(t) и нормальных распределениях X и S средняя скорость передачи информации

С = /гр1о8(Р/Р, + 1). (5.46)

Связь между информационными и точностными характеристиками.

Информационные Критерии применимы не только к системам передачи информации, но и к измерительным приборам и системам. Погрешность Д есть помеха, вносящая дезинформахдаю. При аддитивной независимой погрешности Д справедливо соотношение, аналогичное (5.42):

где J (х, у) - среднее количество информации, получаемое при одном измерении величины х; Н(у) и Н(А) - дифференциальные знтропии воспроизводимой величины и погрешности.

Если к тому же измеряемая величина х и погрешность Д имеют нормальные распределения, то количество информации можно выразить через дисперсии зтих величин по аналогии с (5.43) :

Cfix, у) = - 1ов[/)(х)/£»(Д) + 1]. (5.48)

Рассматривая измеряемую величину как случайную функцию времени, можем определить среднюю скорость получения информахдаи при измерении по (5.45). Если при этомх и Д - взаимно независимые величины с нормальными распределениями, то

С = /rplog [D (x)lD (Д ) + 1]. (5.49)

6.4. ОБРАБОТКА ИНФОРМАЦИИ В ИИС

Рассмотрим виды обработки информации, встречающиеся в ИИС разных назначения и сложности.

Нормализация диапазонов сигналов датчиков. Этот вид обработки необходим в связи с тем, что в большинстве многоканальных ИИС используются общие блоки и узлы (например, аналого-цифровой пре-284

образователь), рассчитанные на один общий диапазон входных сигналов. В то же время датчики имеют выходные сигналы, различающиеся не только по диапазонам, но в ряде случаев и по видам носителей и модулируемых параметров этих носителей. Об этом свидетельствуют материалы гл. 4.

Приведение всех указанных сигналов к сигналу одного вида и диапазона выполняется обьино отдельными схемами или блоками. Существуют элементы нормализации либо индивидуальные для каждого канала измерения, либо групповые, обрабатывающие поочередно сигналы от нескольких датчиков одного типа. Групповые блоки нормализации имеют на входе переключатель (коммутатор), поочередно подключающий источники сигналов. Примеры элементов нормализации приводятся в следующем параграфе.

Преобразование аналоговых сигналов в цифровые и обратно. Первый из этих видов обработки нужен по ряду причин:

а) человеку удобно получать результаты измерений в виде чисел, воспроизводимых цифровыми указывающими и регистрирующими приборами; такие результаты объективнее и точнее результатов, читаемых человеком на шкалах аналоговых приборов;

б) большая часть разнообразных задач обработки информащш, рассматриваемых ниже, решается в современных системах средствами цифровой вьиислительной техники;

в) хранить результаты измерений проще в цифровой форме;

г) передача информации по каналам связи наиболее устойчива к воздействию помех при использовании цифровых (кодово-импульс-ных) сигналов.

Обратное преобразование (цифровых сигналов в аналоговые) требуется в тех случаях, когда результаты измерений или обработки информации нужно воспроизвести в графической форме или подать на вход аналогового регулятора либо исполнительного механизма не-прерьшного действия. Наконец, в преобразователях аналогового сигнала в цифровой часто используются блоки отрицательной обратной связи, преобразующие выходное число в аналоговый сигнал для сравнения его с входным сигналом.

Описанная обработка выполняется в ИИС АЦП и ЦАП.

Цреобразование цифровых сигналов из одной системы счисления в другую. Этот вид обработки требуется в связи с тем, что для разных зацач удобно выражать цифровую информацию в разных системах счисления. Для математических вычислений, передачи по каналам связи и хранения удобнее всего двоичный код. Для управления устройствами цифрового воспроизведения (показывающими и регистрирующими) требуется единично-десятичный код. Кроме того, многие источники информации выдают ее в цифровой форме и при этом не всегда в одной и той же системе счисления. Это же относится к некоторым получателям информации, например к цифровым регуляторам.

Преобразования кодов могут выполняться либо специализированными блоками (шифраторами, дешифраторами), либо общим устройством обработки информации.

Линеа1»1зация функций преобразования. Как видно из ошсания различных измерительных преобразователей, содержащегося в гл. 4, многие из них имеют нелинейную функцию преобразования. Значение параметра у выходного сигнала, несущего информацию, у такого преобразователя нелинейно связано со значением измеряемой величины X. В то же время показание выходного прибора z должно быть выражено в единицах х. У аналогового прибора можно добиться этого соответствующей нелинейной градуировкой шкалы. Если же используется цифровой прибор, то подводимые к нему цифровые сигналы должны выражать значения z = х. Добиться этого при нелинейной связи

У = /(X) *

можно только обратным нелинейным преобразованием

z=rb). (5.50)

Это и есть линеаризация функхдаи преобразования. В системах встречаются датчики с различными видами нелинейных функций преобразования. Линеаризация выполняется в ИИС либо спехдаализированны-ми блоками (индивидуальными или групповыми - для однотипных источников), либо общим устройством обработки информации.

Линеаризахдая требуется не только в связи с задачей тщфрового воспроизведения измеряемых величин. Понятие нормализации сигналов в более общем виде включает не только приведение их к общему диапазону, но и получение одинаковой формы функхдюнальной зависимости между параметром сигнала у и измеряемыми величинами х. Тогда, например, одинаковую относительную ширину зоны нормальных значений для нескольких контролируемых величин можно задать одним общим сигналом (одной уставкой). Но если требуется одинаковая форма зависимости у (х), то удобнее всего выбрать линейную форму. При зтом упрощаются и другие виды обработки информации, в противном случае приходится во всех вычислениях учитывать нелинейную связь между значениями у, введенными в устройство обработки, и соответствующими значениями х.

Вычисление результатов косвенных, совокупных и совместных измерений. Об зтих видах измерений уже шла речь в гл. 1. Эта задача возникает в тех случаях, когда некоторые физические величины не удается измерить прямым методом с помощью измерительных преобразователей или приборов, непосредственно реагирующих на эти величины, но можно измерить прямым методом некоторые другие физические величины, связанные с ними известными однозначными функциональными зависимостями. Если искомая величина выраже-