Страница АО ВАСТ Конверсионные технологии для механика!

26 марта 1999

ВОПРОС 5.6:

Для решения каких задач в цифровых анализаторах вибрации и шума используются сигнальные процессоры?
(Вопрос задан слушателями школы-семинара по вибродиагностике)

На вопрос отвечает Олег Архангельский:

При создании переносной измерительной системы очень важными являются такие критерии, как потребляемая мощность, скорость работы и надежность. Применение сигнальных процессоров в таких системах приводит к оптимизации всех трех критериев без ущерба для остальных (стоимость и др.)

Одной из основных причин использования специализированных сигнальных процессоров (DSP) в такого рода приборах - возможность анализа сигнала в реальном времени. В противном случае, обработка сигнала происходит в два этапа - накопление сигнала в реальном времени и последующая его обработка. Такой подход не только занимает больше времени, но и требует использования дополнительной буферной памяти значительного объема, которая не нужна в случае с использованием DSP.

Сигнальный процессор может быть использован для спектрального анализа сигнала, анализа его формы и, что встречается наиболее часто, для предварительной фильтрации сигналов. Предварительная фильтрация сигналов позволяет сократить число входных антиалайзинговых (anti-aliasing) фильтров, оставив лишь один, определяемый наиболее высокой частотой дискретизации сигнала аналого- цифровым преобразователем, и не менять его при любых видах анализа сигнала. При этом может быть существенно снижен и порядок этого единственного аналогового фильтра, а соответственно его сложность и потребляемая мощность.

Последующие фильтры реализуются с помощью сигнального процессора, что резко повышает технические характеристики прибора. Использование DSP даёт все традиционные преимущества цифровых фильтров перед аналоговыми:

  • высокий порядок фильтров;
  • практически любые характеристики фильтров;
  • стабильные, неизменные во времени параметры;
  • возможность построения фильтров с изменяющейся характеристикой, адаптивных фильтров;
  • легкость коммутации фильтров;
  • отсутствие элементов, требующих настройки;
  • высокая помехозащищенность;
  • возможность самотестирования;
  • резкое уменьшение количества элементов.

Кроме указанных задач, в приборах производимых нашими фирмами, сигнальный процессор используется и для построения полосовых фильтров с последующим формированием огибающей отфильтрованного сигнала.

Вычислительная сложность алгоритмов цифровой обработки сигналов предполагает интенсивное использование математических операций, а, следовательно, прибор, не имеющий в своем составе DSP должен содержать достаточно мощный центральный процессор. В случае использования DSP, последний берет на себя значительную часть вычислений, что позволяет использовать в качестве центрального процессора микроконтроллер. Это значительно сокращает потребляемую прибором мощность и упрощает схемотехнику прибора, что, в свою очередь, обеспечивает большее время работы от автономного источника питания, уменьшает массу прибора и увеличивает его надежность.

И еще один аргумент в пользу DSP. Использование цифровых фильтров обеспечивает необыкновенную гибкость измерительной системы, т.к. новые фильтры, детекторы и другие устройства обработки могут быть добавлены в систему не только без вмешательства в аппаратуру, но простой перезагрузкой мат.обеспечения прибора.


Вернуться к вопросам | Список разделов вопросов | DREAM клуб | Страница ВАСТ