Abstract
At the present stage of development of digital information technologies intensive digitalization (computerization) of both direct and indirect measurement methods is taking place. The direct consequence of the computerization of measurements was, firstly, the emergence of a new class of measuring instruments – Processor measuring instruments (PRIS), secondly, increasing the level of formalization of measuring procedures, thirdly, the creation of a new, revolutionary technology –Virtual Instrument (VI). The purpose of the article is to analyze the development of digital technologies for measuring spectra, identifying the problems that arise in this case and formulating priority scientific and applied problems for their resolution.Theoretical and applied research has established that digital spectrum measurement technologies, in addition to significant advantages, have certain disadvantages. It has been shown that the disadvantages of digital technologies for measuring spectra arise both from the nature of digital methods and from the analytical and stochastic properties of the bases of the applied transformations in measuring the spectra. An analysis of digital methods for measuring spectra showed that methods based on Discrete Fourier Transform (DFT) retain their leading role and are effective in almost all subject areas. However, there are also problems of digitalization of measurements of the spectra of signals based on the DFT, which are associated, first of all, with the manifestation of a number of negative effects that are absent with analog methods for measuring spectra based on the Fourier transform. This is the periodization effect of the measuring signal and its spectrum, the stockade effect, as well as the aliasing effect. As the analysis showed, existing methods of dealing with the negative effects of digitalization of spectrum measurements solve the problems of introducing digital technologies only partially. To combat the negative effects of digitalization of spectral measurements, a generalization of the DFT in the form of a parametric DFT (DFT-P) (Parametric Discrete Fourier Transform – DFT-P) is proposed.The main scientific and applied problems of computerization of signal spectrum measurements are formulated: the development of the theory of digital methods for measuring signal spectra, the creation of new and improvement of existing digital methods for measuring signal spectra, the development of algorithmic, software and metrological software for PRIS and VI for the implementation of DFT-P.
Highlights
Начиная с 1970-х годов процесс развития измерительной техники проходит при возрастающем влиянии цифровых информационных технологий (Digital Information Technologies – DITтехнологии) [1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15]
С целью решения проблем внедрения DITтехнологий на основе методов прямого ДПФ и обратного ДПФ в работах [18,19,20,21] предложено обобщение ДПФ в виде параметрического дискретного преобразования Фурье (ДПФ-П), которое представляет собой разложение дискретного сигнала по базису параметрических дискретных экспоненциальных функций (ДЭФ-П): defN, p (k, n, θ)
Тенденции развития дискретных косвенных измерений параметров электрических сигналов / В.А
Summary
Согласно уравнению измерения (1), преобразование исходного аналогового измерительного сигнала в цифровую форму с помощью аналого-цифрового преобразователя, мы получаем возможность применять DITтехнологии для измерения параметров цифровых измерительных сигналов на конечных интервалах (ЦИСнКИ), как во временной, так и в частотной областях. Сравнивая (6) и (3) нетрудно видеть, что каждое k-е, k = 0, (N −1) значение коэффициента (бина) ДПФ (каждое значение частотного спектра на определенной нормированной частоте k/N) представляет собой линейное косвенное измерение величины, в котором в качестве функциональной зависимости используется k-я дискретная базисная функция ДПФ определенной частоты – k-я ДЭФ. В то же время системный анализ приложений цифровых методов измерений величин, основанных на прямом ДПФ и обратном ДПФ, показал, что, во-первых, эти методы сохраняют свою ведущую роль в измерениях спектров ЦИСнКИ; во-вторых, результаты и эффективность методов могли бы быть более значимыми, если бы не принципиальные недостатки прямого ДПФ и обратного ДПФ. Что существующие методы снижения влияния негативных эффектов (эффектов периодизации, частокола и наложения, а также эффекта утечки и гребешкового эффекта) на результаты измерений спектров ЦИСнКИ [2,3,4,5,6,7] разрешают проблемы, возникающие при внедрении DIT-технологий, лишь отчасти
Sign-in/Register to view highlights & summary Sign-in/Register to access full text options 
Talk to us
Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have
Schedule a callDisclaimer: All third-party content on this website/platform is and will remain the property of their respective owners and is provided on "as is" basis without any warranties, express or implied. Use of third-party content does not indicate any affiliation, sponsorship with or endorsement by them. Any references to third-party content is to identify the corresponding services and shall be considered fair use under The CopyrightLaw.
