Đáp án vắn tắt ngân hàng câu hỏi thi của các học phần đào tạo theo hệ thống tín chỉ hệ thống thông tin công nghiệp 1C

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP KHOA ĐIỆN TỬ Bộ môn: Đo lường & ĐKTĐ CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC Thái nguyên ngày 20 tháng 3 năm 2008 ĐÁP ÁN VẮN TẮT NGÂN HÀNG CÂU HỎI THI CỦA CÁC HỌC PHẦN ĐÀO TẠO THEO HỆ THỐNG TÍN CHỈ HỆ THỐNG THÔNG TIN CÔNG NGHIỆP 1C 1. Mã số học phần: 2. Số tín chỉ: 2 TC 3. Ngành (chuyên ngành ) ñào tạo: Tự ñộng hoá (lớp kỹ sư chất lượng cao) 4. Nội dung ñáp án: Câu hỏi loại 1: (2 ñiểm) Câu 1: Định nghĩa hệ thống thông tin ño lường. Lấy ví dụ minh họa: HTD là một hệ thống tự ñộng ño và ñiều khiển việc gia công thông tin theo một algorithm(thuật toán) ñịnh sẵn. Cụ thể hơn hệ thống thông tin ño lường là một tập hợp các thiết bị có cùng một nhiệm vụ, cùng một thuật toán chức năng ñể có thể thiết lập ñược ước lượng về ñối tượng. Sau ñó biến ñổi thông tin, gia công và chuyển về dạng con người có thể thu nhận ñược Ví dụ: Để ñiều khiển quá trình sản xuất xi măng Ta phải lấy mẫu clanhke và ñưa qua máy phân tích phổ. Tín hiệu ñầu ra của máy phân tích phổ ñược ñưa vào máy tính. Máy tính sẽ tính toán theo một phần mềm ñịnh sẵn, sau ñó ra lệnh ñể phối liệu sao cho ñạt chất lượng xi măng như mong muốn Câu 2: Trình bày các quá trình xảy ra trong hệ thống thông tin ño lường • Quá trình ño lường • Quá trình kiểm tra • Quá trình nhận dạng • Quá trình tính toán • Quá trình chẩn ñoán -Quá trình ño lường: Sử dụng phương pháp thực nghiệm ñể nhận ñược ước lượng ñịnh lượng của ñối tượng thông qua việc so sánh với mẫu. Đây là quá trình quan trọng nhất của hệ thống thông tin ño lường. -Quá trình kiểm tra: so sánh giữa trạng thái của ñại lượng cần kiểm tra so với mẫu cho tín hiệu ñánh giá. -Quá trình nhận dạng: xác ñịnh xem có sự tương ứng hay không giữa ñối tượng và mẫu ñã cho -Quá trình chẩn ñoán: là quá trình theo dõi sự làm việc bình thường của ñối tượng và tìm ra chỗ hỏng hóc. Hệ thống kiểm tra các hoạt ñộng của thiết bị kỹ thuật gọi là hệ thống chẩn ñoán Câu 3: Hãy cho biết trong hệ thống thông tin ño lường quá trình nào quan trọng nhất? Tại sao Quá trình quan trọng nhất trong hệ thống thông tin ño lường là quá trình ño lường vì tất cả các quá trình còn lại muôn thực hiện ñược ñều phải dựa trên kết quả của quá trình ño lường. Câu 4: Trong một hệ thống thông tin ño lường có nhất thiết phải tồn tại tất cả các quá trình không? Tại sao? Trong HTD không nhất thiết phải tồn tại tất cả các quá trình mà thông thường chỉ có 03 quá trình là quá trình ño lường, quá trình tính toán và quá trình kiểm tra. Khi hệ thống càng phức tạp và có mức ñộ tự ñộng hoá, thông minh cao thì cần ñến hai quá trình còn lại Câu 5: Trình bày sơ ñồ cấu trúc của hệ thống thông tin ño lường, chức năng cơ bản của các phần tử trong hệ thống Sơ ñồ cấu trúc của một hệ thống thông tin ño lường. -Thiết bị thu nhận thông tin chủ yếu là các cảm biến, biến tín hiệu cần ño của ñối tượng sang tín hiệu ñiện. Sau ñó sẽ có quá trình ño thực hiện phép so sánh với mẫu, quá trình lượng tử hoá và mã hoá.v.v -Thiết bị gia công (biến ñổi, tính toán) thông tin thực hiện các phép tính theo một algorithm nhất ñịnh(thường phải sử dụng µP và µC). -Thiết bị lưu trữ ghi vào bộ nhớ hoặc in ra ñể lưu trữ. -Thiết bị thể hiện thông tin có thể là thiết bị ño hoặc tự ghi, hoặc là màn hình của máy tính. Câu 6: Nhiệm vụ của hệ thống thông tin ño lường là gì? Thực hiện việc ño hay kiểm tra chẩn ñoán, nhận dạng hay tính toán từ nhiều tín hiệu khác nhau trong thời gian ngắn nhất. Biến ñổi tín hiệu thành các tín hiệu chuẩn hoá ñể truyền ñi xa mà không bị mất mát. Hệ thống thông tin ño lường làm nhiệm vụ tự ñộng hoá cao ñộ, quá trình ño, kiểm tra nhận dạng, từ ñó cho ra thông tin ñể ñiều khiển kịp thời ñối tượng. Nhờ ñó mà nâng cao ñược chất lượng sản phẩm. Đối tượng Thiết bị thu nhận thông tin Thiết bị gia công thông tin Thiết bị lưu giữ thông tin Thiết bị thể hiện thông tin Người quan sát Thiết bị ñiều khiển Tín hiệu vào Tín hiệu ra Câu 7: Trình bày cách phân loại hệ thống thông tin ño lường theo sơ ñồ cấu trúc 1- Hệ thống có các kênh song song -Đặc ñiểm: các kênh liên lạc làm việc ñộc lập với nhau -Ưu ñiểm: Độ làm việc tin cậy, nếu hỏng một kênh thì các kênh khác vẫn làm việc bình thường. -Nhược ñiểm: Số lượng dây quá lớn (nếu số lượng ñiểm ño lớn) nên chỉ áp dụng cho các nhà máy nhỏ (khoảng cách ≤ 2km) 2- Hệ thống có các kênh nối tiếp Mux: Multiplexor – bộ dồn kênh Các kênh ñược biến từ song song thành nối tiếp (nhờ Mux) ñể ñưa vào một kênh duy nhất. -Ưu ñiểm: Tốn ít ñường dây, sử dụng khi ño ở khoảng cách xa, rẻ tiền, ñơn giản -Nhược ñiểm: Độ tin cậy thấp vì nếu hỏng hóc ở phần kênh chung thì coi như tê liệt hệ thống S1 S2 Sn Phần ño lường 1 Phần ño lường 2 Phần ño lường n . . . . . . Thiết bị thể hiện thông tin Người Thiết bị ñiều khiển S1 S2 Sn . . . Mux Thiết bị ño lường Thiết bị thể hiện thông tin Người Thiết bị ñiều khiển 3 - Hệ thống song song nối tiếp Hệ thống này có ưu ñiểm là tăng ñộ tin cậy, tăng ñược số kênh ñầu vào, song có nhược ñiểm là cồng kềnh, ñắt tiền nên thường dùng cho các hệ thống lớn và phải truyền ñi xa. 4- Hệ thống kiểm tra tự ñộng Có một mẫu chung dùng cho tất cả các bộ so sánh, thiết bị thể hiện sẽ thông báo trạng thái của tín hiệu so với mẫu (lớn hơn, bằng, hay nhỏ hơn). Câu 8: Trình bày cách phân loại hệ thống thông tin ño lường theo tín hiệu vào
Theo số lượng tín hiệu vào + Hệ thống có từ 2 tín hiệu vào trở nên gọi là hệ nhiều kênh (ña kênh)
Theo tính chất của tín hiệu. + Hệ thống có các tín hiệu vào ñộc lập hay phụ thuộc. Ví dụ t0 và U là hai tín hiệu ñộc lập, còn t0 và ñộ ẩm là hai tín hiệu phụ thuộc.
Theo sự thay ñổi của tín hiệu +Hệ thống có các tín hiệu vào tiền ñịnh (biết trước quy luật) hay ngẫu nhiên (không biết trước quy luật) S1 S2 Sn Mux1 Phần ño lường S1 S2 Sn Muxm Phần ño lường . . . Mux∑ Thiết bị thể hiện thông tin Người Thiết bị ñiều khiển S1 S2 Sn So sánh 1 So sánh 2 So sánh n Mẫu Thiết bị thể hiện thông tin Người Thiết bị ñiều khiển Phần ño lường
Theo sự biến ñổi của tín hiệu +Hệ thống có tín hiệu vào rời rạc hay liên tục.
Theo bản chất của tín hiệu +Hệ thống có tín hiệu vào là chủ ñộng, tức là bản thân nó có năng lượng như I, U, t0, ánh sáng v.v. hoặc có tín hiệu vào là bị ñộng, tức là bản thân nó không mang năng lượng như R, L, C, sức bền vật liệu.
Theo quan hệ của tín hiệu và nhiễu + Hệ thống có các tín hiệu có nhiễu ñộc lập (có thể tách khỏi tín hiệu) hoặc nhiễu phụ thuộc (không thể tách khỏi tín hiệu). Ví dụ như tín hiệu máy ñiện tim: Utín hiệu = 0.7mV, Unhiễu =20mV Câu 9: Trình bày cách phân loại hệ thống thông tin ño lường theo tín hiệu ra 1. Hệ thống ño lường Là HTĐ có nhiệm vụ ño các ñại lượng vật lý cho thông tin ra bằng số, kết quả ñược ñưa ra trực tiếp. Hệ thống ño lường bao gồm hai loại:
Hệ thống thông tin ño lường gần
Hệ thống thông tin ño lường xa(truyền số liệu) 2. Hệ thống kiểm tra tự ñộng Là hệ thống có nhiệm vụ so sánh giá trị ño ñược với một giá trị chuẩn ñể nhằm nhiệm vụ kiểm tra. Để thực hiện việc kiểm tra hay ñiều khiển ta phải ấn ñịnh giá trị chuẩn Sp(setpoint) ñiểm ñặt. Sau ñó so sánh với giá trị cần kiểm tra. Những hệ thống như vậy gọi là hệ thống kiểm tra tự ñộng. Tín hiệu ra thường có 3 mức: chuẩn, trên chuẩn, dưới chuẩn. -Với hệ thống kiểm tra: tín hiệu ra mang tính chất lượng ñể trả lời cho câu hỏi thấp hơn hay cao hơn chuẩn. Trong công nghiệp hệ thống ño lường và hệ thống kiểm tra thường ñi ñôi với nhau. 3. Hệ thống chẩn ñoán kỹ thuật Trên cơ sở kết quả ño hệ thống ñưa ra ñánh giá về trạng thái làm việc của ñối tượng, ñặc tính hư hỏng và phương pháp sửa chữa. Hệ thống này phải có sự tham gia của thiết bị tính toán và các phần tử logic. 4. Hệ thống nhận dạng Nhận biết các thông tin xem có giống với mẫu hay không, thông thường hệ thống này cũng phải kết hợp với thiết bị tính toán. Ví dụ như hệ thống phân loại sản phẩm. Câu 10: Trình bày tổ chức làm việc của hệ thống thông tin ño lường Quá trình làm việc của HTĐ ñược ñiều khiển bằng bộ ñiều khiển, bộ ñiều khiển này ñiều khiển hệ thống thông qua một thuật toán nào ñó như: ñiều khiển tác ñộng lẫn nhau giữa các khâu trong hệ thống; thứ tự thực hiện công việc; các thao tác chọn tần số lấy mẫu tín hiệu; chọn số kênh, xác ñịnh giới hạn ño của từng tín hiệu ở từng kênh, tính toán sai số của việc ño; gia công kết quả ño. Bộ ñiều khiển HTĐ ngày nay là các bộ vi xử lý và máy tính Tất cả các thiết bị trong hệ thống nói chung là các thiết bị có tín hiệu vào ra khác nhau, do vậy ñể có thể trao ñổi thông tin giữa các thiết bị với nhau hoặc với bộ ñiều khiển thì ñòi hỏi phải có một giao diện chung (interface). Giao diện ở ñây bao gồm giao diện phần cứng (các card ghép nối giữa thiết bị và máy tính, các bộ chuyển ñổi tín hiệu. . .) và phần mềm (ngôn ngữ lệnh trong vi xử lý, các driver hay các trình ñiều khiển thiết bị...). Câu hỏi loại 2: (2 ñiểm) Câu 1: Trình bày các ñặc tính thông tin của tín hiệu ño lường Thể hiện trên hai ñặc tính: + Đặc tính phân bố • Luật phân bố Giả sử cho tín hiệu ngẫu nhiên X(t) với n thể hiện xi(t). Tại thời ñiểm t =t1 các giá trị xi(t1) (i = 1, 2, ... n) là ñại lượng ngẫu nhiên ñặc trưng bởi luật phân bố Pt1 (X). Đây là luật phân bố cấp một vì nó phụ thuộc vào các thời ñiểm của ñối số t Luật phân bố mô tả quan hệ giữa xác suất suất hiện giá trị x là P(x) của tín hiệu ngẫu nhiên X(T) và giá trị x tại thời ñiểm nào ñó. Có hai loại thường gặp là phân bố ñều và phân bố chuẩn. • Hàm mật ñộ xác suất bậc 1 - Được ñánh giá bằng xác suất suất hiện giá trị x nằm trong khoảng x1 và x1 + dx1 của ñại lượng ngẫu nhiên X(t) tại thời ñiểm t1 và ký hiệu là w1(x1,t1) P{x1 ≤ X(t1) ≤ x1 + dx1} = w1(x1,t1)dx1 • Hàm phân bố xác suất bậc Hàm phân bố xác suất bậc 1 của tín hiệu ngẫu nhiên X(t) ñược ñịnh nghĩa là xác suất của các giá trị tức thời của X(t) ở thời ñiểm t = t1 không vượt quá x1 và ñược ký hiệu là F1(x1, t1) F1(x1, t1) = P{X(t1) ≤ x1} Pt1(X) x Phân bố ñều x0 x1 1    >< ≤≤ = 10 10 1t xx;x x 0 xx x 1 )X(P Phân bố chuẩn Pt1 (X) x x0 1 ( )20xx 1t e)X(P −− = t x1 x1 + dx1 X(t) t = t1 X(t) x1 t = t1 t x 1 F1(x, t1) a) b) c) • Quan hệ giữa hàm phân bố xác suất và hàm mật ñộ xác suất Theo lý thuyết về xác suất ta có: Error! Objects cannot be created from editing field codes. Như vậy ñể xác tín hiệu ngẫu nhiên X(t) tại n thời ñiểm khác nhau ta phải xác ñịnh ñược hàm phân bố xác suất và mật ñộ xác suất bậc n wn(x1, t1; x2, t2; ...;xn, tn) Fn(x1, t1; x2, t2; ...;xn, tn) Nếu như n lớn thì việc xác ñịnh hai hàm trên rất khó khăn + Đặc tính số Trong thực tế người ta ít sử dụng ñặc tính phân bố mà thường sử dụng các ñặc tính số, ñó là: + Kỳ vọng toán học Error! Objects cannot be created from editing field codes. Trong ñó: w1(x,t) là hàm mật ñộ phân bố xác suất bậc 1 của tín hiệu ngẫu nhiên X(t) -Khi tín hiệu ngẫu nhiên là phân bố ñều hoặc phân bố chuẩn thì: Error! Objects cannot be created from editing field codes. -Khi tín hiệu ngẫu nhiên ở dạng rời rạc thì: Error! Objects cannot be created from editing field codes. +Phương sai Error! Objects cannot be created from editing field codes. -Khi tín hiệu ngẫu nhiên ở rạng rời rạc thì: Error! Objects cannot be created from editing field codes. +Sai số bình quân phương )t(D)t( xx =σ Câu 2: Rời rạc hóa tín hiệu ño là gì? Tại sao phải rời rạc hóa tín hiệu ño? Rời rạc hoá tín hiệu liên tục là quá trình biến ñổi một hàm liên tục theo thời gian x(t) thành hàm rời rạc theo thời gian xi, là tổ hợp các tung ñộ mà theo ñó ta có thể nhận ñược ước lượng của tín hiệu liên tục x*(t). Trong trường hợp chung sự thể hiện rời rạc một tín hiệu x(t) trong khoảng thời gian T bằng một tập hợp các giá trị x0, x1, … xn và sự phục hồi lại ñể nhận biết ñược x*(t) có thể viết dưới dạng: Error! Objects cannot be created from editing field codes. Trong ñó A là toán tử thể hiện, B là toán tử phục hồi. Toán tử A và B có thể là tuyến tính hoặc phi tuyến. Một toán tử thể hiện có thể sử dụng nhiều toán tử phục hồi khác nhau và ngược lại. Trong quá trình truyền, xử lý thông tin trong HTĐ thì luôn phải có quá trình biến ñổi tín hiệu từ dạng này sang dạng khác, quá trình xử lý tín hiệu ño bằng máy tính, làm việc với các quá trình ngẫu nhiên do vậy phải rời rạc tín hiệu ño Câu 3: Rời rạc hóa thích nghi tín hiệu ño là gì? Tại sao phải rời rạc hóa thích nghi Rơì rạc hoá thích nghi là quá trình rời rạc hoá mà có chu kỳ rời rạc hoá thay ñổi phụ thuộc vào sự biến ñổi của tín hiệu. Rời rạc hoá thích nghi nhằm ñảm bảo loại bỏ các ñiểm thu thập thông tin không có ý nghĩa (thông tin thừa) Câu 4: Lượng tử hóa tín hiệu ño là gì? Tại sao phải lượng tử hóa tín hiệu ño Lượng tử hoá theo mức, ñó là việc làm tròn các giá trị tín hiệu ñến giá trị lượng tử gần nhất(có hai cách làm tròn là theo kiểu cắt bỏ hoặc theo kiểu làm tròn với nửa bước lượng tử) Tức là mỗi giá trị ñược làm tròn khác với các giá trị ban ñầu (giá trị thực) của tín hiệu một lượng gọi là sai số làm tròn Quá trình xử lý tín hiệu bằng máy tính và vi xử lý ñòi hỏi phải lượng tử hoá tín hiệu Câu 5: Lượng tử hóa thích nghi tín hiệu ño là gì? Tại sao phải lượng tử hóa thích nghi? Lượng tử hoá thích nghi là quá trình lượng tử hoá mà có bước lượng tử hoá thay ñổi phụ thuộc vào sự biến ñổi của tín hiệu Cần thiết phải lượng tử hoá thích nghi vì khi lượng tử hoá ñều trong trường hợp tín hiệu có giá trị khá nhỏ so với bước lượng tử thì khi ñó sai số lượng tử hoá sẽ lớn, do vậy ñể ñảm bảo sai số người ta cần phải lượng tử hoá thích nghi. Câu 6: Mã hóa tín hiệu ño là gì? Trình bày một phương pháp mã hóa tín hiệu ño Mã hoá: Mã hoá là thay thế các ký hiệu dạng này thành cách ký hiệu dạng khác. Mã: Là tập hợp các con số ñể thể hiện, số con số của mã ñược gọi là cơ số. Trong kỹ thuật thường dùng cơ số 2, các con số là con số 1 và con số 0 ñại diện cho 2 trạng thái có ñiện và không có ñiện trong kỹ thuật. Nếu như có n giá trị lượng tử hoá ñược ñánh số từ 1-n thì số dãy mã cơ số 2 (m) cần ñể mã hoá n giá trị làc m ≥ log2N. Số dãy mã là nguyên dương. VD: n=26 ⇒ m = 5 n=10 ⇒ m =4 Để tránh sự dư thừa thông tin thi những dãy mã có số 0 ñằng trước ñược bỏ ñi vì nó không mang thông tin. Để phân biệt các tập mã với nhau thì người ta dùng xung có biên ñộ khác hoặc xung có dấu ngược lại. Trong kỹ thuật do lường người ta sử dụng nhiều phương pháp mã hoá khác nhau, ñể giảm sự dư thừa thông tin người ta còn có thể dùng mã thống kê hoặc mã thích nghi Câu 7: Nhiễu là gì? Nguyên nhân gây ra nhiễu trong hệ thống thông tin ño lường? Lấy ví dụ. Trình bày phương pháp ñiều chế chống nhiễu AM Nhiễu là các tác ñộng không ổn ñịnh tác ñộng lên tín hiệu gây ra sự mất mát thông tin hiệu. Do ñó nhiễu thường là nguyên nhân gây ra các hỏng hóc và sai số. Nhiễu thường có mặt ở tất cả các khâu. + Đối tượng Đối với ñối tượng thường nhiễu ở các sensor, chuyển ñổi chuẩn hoá và các mux. Thường nhiễu sinh ra do ñiều kiện làm việc nặng nề ví dụ như nhiệt ñộ, gia tốc, ñộ ẩm, môi trường hoá học. +Kênh liên lạc Nhiễu ña số do ảnh hưởng của trường ñiện từ, do môi trường, không khí, khí quyển. +Thiết bị thu và xử lý. Là do sự thay ñổi của nhiệt ñộ, do sự thay ñổi của nguồn cung cấp Phương pháp ñiều chế chống nhiễu AM Điều chế AM là sự tác ñộng của tín hiệu ño lên biên ñộ của tín hiệu mang là dạng tín hiệu xoay chiều hình sin (hình vẽ) Câu 8 : Nhiễu là gì? Nguyên nhân gây ra nhiễu trong hệ thống thông tin ño lường? Lấy ví dụ. Trình bày phương pháp ñiều chế chống nhiễu FM Nhiễu là các tác ñộng không ổn ñịnh tác ñộng lên tín hiệu gây ra sự mất mát thông tin hiệu. Do ñó nhiễu thường là nguyên nhân gây ra các hỏng hóc và sai số. Nhiễu thường có mặt ở tất cả các khâu. + Đối tượng Đối tượng nghiên cứu Kênh liên lạc Thiết bị thu và xử lý Nhiễu Đối tượng nghiên cứu Kênh liên lạc Thiết bị thu và xử lý Nhiễu Đối với ñối tượng thường nhiễu ở các sensor, chuyển ñổi chuẩn hoá và các mux. Thường nhiễu sinh ra do ñiều kiện làm việc nặng nề ví dụ như nhiệt ñộ, gia tốc, ñộ ẩm, môi trường hoá học. +Kênh liên lạc Nhiễu ña số do ảnh hưởng của trường ñiện từ, do môi trường, không khí, khí quyển. +Thiết bị thu và xử lý. Là do sự thay ñổi của nhiệt ñộ, do sự thay ñổi của nguồn cung cấp Phương pháp ñiều chế chống nhiễu AM Điều chế AM là sự tác ñộng của tín hiệu ño lên tần số của tín hiệu mang là dạng tín hiệu xoay chiều hình sin (hình vẽ) Câu 9: Nhiễu là gì? Nguyên nhân gây ra nhiễu trong hệ thống thông tin ño lường? Lấy ví dụ. Trình bày phương pháp ñiều chế chống nhiễu FSK Nhiễu là các tác ñộng không ổn ñịnh tác ñộng lên tín hiệu gây ra sự mất mát thông tin hiệu. Do ñó nhiễu thường là nguyên nhân gây ra các hỏng hóc và sai số. Nhiễu thường có mặt ở tất cả các khâu. + Đối tượng Đối với ñối tượng thường nhiễu ở các sensor, chuyển ñổi chuẩn hoá và các mux. Thường nhiễu sinh ra do ñiều kiện làm việc nặng nề ví dụ như nhiệt ñộ, gia tốc, ñộ ẩm, môi trường hoá học. +Kênh liên lạc Nhiễu ña số do ảnh hưởng của trường ñiện từ, do môi trường, không khí, khí quyển. +Thiết bị thu và xử lý. Là do sự thay ñổi của nhiệt ñộ, do sự thay ñổi của nguồn cung cấp Phương pháp ñiều chế chống nhiễu FSK Trong dạng ñiều chế FSK, thông tin ñược mã hoá trên sóng mang bằng cách dịch tần số sóng mang ω0 dựa theo biểu thức (). Với dạng tín hiệu số ở dạng ñiều chế này, biên ñộ sóng mang giữ không ñổi, còn tần số ω0 có 2 giá trị là (ω0-∆ω) và (ω0+∆ω), tuỳ thuộc vào tín hiệu phát ñi là bit 0 hay 1. Sự dịch ∆f = ∆ω/2pi ñược gọi là lệch tần. Đại lượng 2∆f ñôi khi ñược gọi là khoảng cách TONE vì nó là biểu hiện khoảng cách giữa các bit 0 và 1. Trường sóng tín hiệu của dạng ñiều chế FSK ñược viết như sau: Es(t) = E0cos[(ω0t+m(t) 2pi∆f)+φs] (2-...) Đối tượng nghiên cứu Kênh liên lạc Thiết bị thu và xử lý Nhiễu Với m(t) có thể nhận 2 giá trị ±1 ứng với bit 1 và bit 0(Ví dụ bit 1 là 90 khz ; bit 0 là 60 khz)Nếu 2∆f là ñộ lệch tần ñỉnh- ñỉnh thì tham số β = 2∆f/B ñược gọi là chỉ số ñiều chế tần số. Tương ứng với các β khác nhau sẽ có các sơ ñồ khác nhau. Câu 10 : Sự dư thừa thông tin là gì? Lấy ví dụ. Có những phương pháp giảm thông tin thừa nào? Ngày nay máy tính có tốc ñộ khá nhanh cho nên khoảng thời gian rời rạc ∆t nhỏ nên nhiều khi thông tin thừa không có ích. Theo kinh nghiệm thì khoảng 5% thông tin từ vũ trụ là có lợi. Nếu cần ñộ chính xác 2% thì chỉ cần 1/20 ÷ 1/ 10 lượng thông tin. Do ñó lượng thông tin thừa rất nhiều do Do ño quá gần nhau các giá trị của một ñại lượng biến thiên chậm, Đặt các sensor quá gần nhau khi cần ño một ñại lượng vật lý. Mã hoá thông tin không tối ưu, Rời rạc hoá không thích nghi. Các phương pháp giảm thông tin thừa - Cách 1: Từ thiết bị ño trước khi vào thiết bị gia công: giảm thông tin thừa -Cách 2: Giảm thông tin thừa ngay tại ở thiết bị ño. 1. Kỹ thuật tương tự: Tác ñộng nhanh song kém chính xác: Có 2 phương pháp a. Phương pháp ngoại suy bậc thang ( ña thức bậc 0) Cách làm: Thực hiện vẽ ñường p(t)và liên tực tính sai số : C = /p(t)-x(t)/ sau ñó tiến hành so sánh ở thời ñiểm /p(t)-x(t)/ = Co thì ta tiến hành ño giá trị x(t). Kết quả ñược thực hiện như sau: b. Phương pháp nội suy tuyến tính p(ti) = x(ti-1) +x'(ti-1).∆t Chọn: /p(ti) - x(ti) /= Co Đầu ra của bộ so sánh có tín hiệu ñiều khiển K bộ nhớ bộ trừ bộ so sánh ñưa ñến TB ño p(t)=x(ti - 1) ∆x(t) lệnh ñến TB ño x(ti ) ∆x(t) = p(t)- x(t) C Co Co τ1 τ2 t x(t) Suy ra thời ñiểm so sánh: / x(ti-1) +x'(ti-1).∆t -x(ti)/ = / x'(ti-1).∆t -∆x/ = Co 2.Kỹ thuật số: a, Algôrit ngoại suy bậc thang: + Ở thời ñiểm to , giả sử có x0. + x0 ñược nhớ vào Ram cùng lúc có thể có thể truyền ñi hoặc ñưa vào xử lý. +Ở thời ñiểm t1 xuất hiện x1 + Tính ñộ sai lệch giữa hai giá trị C(t1) = /x1 - x0/ + So sánh giữa C(t1) với C0 cho trước; nếu C(t1) < C0 thì x1 bị loại bỏ, coi như thông tin thừa, tiếp tục ñiểm thứ hai. + Ở thời ñiểm t2 xuất hiện x2 +Tính C(t2) = /x2 - x0/ +So sánh giữa C(t2) với C0 + Nếu C(t2) < C0 thì x2 bị loại bỏ coi như thông tin thừa và cứ tiếp tục . + t3 xuất hiện x3 .... + Giả sử ở 1 thời ñiểm tk xuất hiện xk mà có C(tk) ≥ C0. Lúc ñó giá trị xk ñược ghi lại và ñược truyền ñi hay ñưa vào xử lý còn x0 ñược xoá; khoảng thời gian rời rạc là : ∆tk = tk - t0 ; t0 là ñiểm ñầu của ñường ngoại suy, tk là ñiểm cuối của ñường ngoại suy ñó. b, Algôrit nội suy tuyến tính: +. Ở thời ñiểm to → x0. + x0 ñược nhớ vào RAM cùng lúc có thể có thể truyền ñi hoặc ñưa vào xử lý. +Ở thời ñiểm t1 xuất hiện x1 : ñược nhớ nhưng không truyền ñi + Ở thời ñiểm t2 xuất hiện x2; x2 ñược nhớ nhưng không truyền ñi K bộ nhớ 1 ñưa ñến TB ño P(t)=x(ti - 1) bộ trừ 1 ∆x(t) bộ SS lệnh ñến TB ño x'(ti-1 ) bộ trừ 2 vi phân K2 bộ nhớ 2 bộ nhân nguồn phát Co x'(ti-1 ).∆t ∆t C x(t) + Tính tỷ số các số gia bậc 1 của ña thức nội suy lagrăng ñi qua 2 ñiểm x0 và x2 2 0 2 0 2 0 ( , ) x xt t t t −∇ = − +Tính giá trị ña thức nội suy ở t1 : p1( t1) P1( t1) = x0 + 2 0 1 0( , )( )t t t t∇ − +Tính ñộ sai lệch ở t1 : C(t1) = /x1 - p1(t1)/ +So sánh giữa C(t1) với C0 cho trước; nếu C(t1) < C0 thì tín hiệu sẽ không truyền ñi coi như TT thừa. + t3 xuất hiện x3 ; x3 ñược nhớ , không truyền ñi + Tính tỷ số các số gia bậc 1 với ña thức nội suy P2 : 3 0 3 0 3 0 ( , ) x xt t t t −∇ = − +Tính các giá trị của ña thức nội suy ở t1, t2: P1( t1) = x0 + 3 0 1 0( , )( )t t t t∇ − P1( t2) = x0 + 3 0 1 0( , )( )t t t t∇ − + Tính ñộ sai lệch của phép nội suy tại t1 , t2 C(t1) = /x1 - p2(t1)/ C(t2) = /x2 - p2(t1)/ + So sánh C(t1) và C(t2) vớiC0 + Nếu C(t1) < C0 và C(t2) < C0 thì giá trị x2 không chấp nhận và không ñược truyền ñi coi như TT thừa. + Giả sử ở tk nào ñó xuất hiện xk và ña thức nội suy là ( ) ( )( )1 0 0 0;k kP t x t t t t− = + ∇ − trong ñó: 00 0 ( , ) kk k x x t t t t −∇ = − mà ta có: Ck-1(tj) = ( )1j k jx P t−− ≥C0 với 0 < j < k thì xk-1 ñược chấp nhận + 1 1 0k kt t t− −∆ = − khoảng nội suy lúc ñó trong dây liên lạc hoặc ñưa vào sử lý là giá trị xk-1. Khoảng nội suy mới ñược xác ñịnh bắt ñầu từ tk-1 Như vậy phép nội suy tuyến tính ñược tiến hành theo cách nối liền các ñiểm bằng ñoạn thẳng P(t) ( ) ( ) ( ) 1 0 0 0 1 0 k k k x xP t x t t t t − − − = + − − Đoạn thẳng tiếp theo sẽ ñi qua ñiểm xk-1 và giá trị tiếp theo của quá trình rời rạc hoá thích nghi Câu hỏi loại 3: (2.5 ñiểm) Câu 1: Kênh liên lạc là gì? Các phần tử cơ bản của kênh liên lạc Là tập hợp tất cả các thiết bị kỹ thuật làm nhiệm vụ truyền ñộc lập các thông tin ño, bao gồm thiết bị phát, thiết bị thu và dây liên lạc. Thiết bị phát, thiết bị thu phụ thuộc vào loại tín hiệu truyền trên dây liên lạc. Dây liên lạc bao gồm : Dây hữu tuyến và dây vô tuyến Dây hữu tuyến : Hệ thống nhìn thấy dây. Dây vô tuyến : Hệ thống không nhìn thấy dây : Sóng ñiện thoại, sóng radio… Câu 2: Trình bày các ưu nhược ñiểm của dây liên lạc sử dụng cáp ñồng trục, ñường dây tải ba, cáp quang và vô tuyến Như dây cáp ñồng, Fe, cáp quang, ñường dây tải ñiện. a. Đường dây cáp ñồng. Khi truyền tín hiệu trên ñường dây bằng kim loại luôn có sự tắt dần của tín hiệu, phụ thuộc vào tần số của tín hiệu. Đường dây cáp Cu cho phép tín hiệu có tần số f < 180 KHz Pvào : Công suất phát của tín hiệu tại ñầu phát. Pra : Công suất của tín hiệu thu ñược. b. Đường dây cáp bằng sắt. Có ñặc ñiểm nhu dây cáp bằng ñồng, tuy nhiên chỉ cho phép tín hiệu có tần số f < 30KHz. c. Cáp quang + Thông tin ñược mã hoá dưới dạng ánh sáng. + Tốc ñộ truyền thông tin là lớn nhất. + Số lượng truyền ñi là lớn. + Khả năng chống nhiễu rất cao. * Nhược ñiểm : Giá thành ñắt, ñầu nối phức tạp, cáp quang không dược bẻ cong một góc <1200 + thưc tế luôn luôn có hiện tượng khúc xạ ,cho nên những ñiểm khúc xạ này → suy giảm tín hiệu. Sau ñộ dài nhất ñịnh người ta cần phải ñặt trạm khuyếch ñại tín hiệu d. Đường dây tải ba: Đường dây tải ñiện ñã ñược xây dựng sẵn ñược kết hợp làm ñường dây liên lạc cho nên dẫn ñến tiết kiệmñược chi phí, mặt khác ñường dây cao áp ñược tính toán xây dựng không những có thể chịu ñựng ñược các ñiều kiện thời tiết xấu mà cả dạng thiên tai có thể xảy ra. Do vậy tương ứng kênh liên lạc sử dụng hệ thống tải ba cũng có ñộ tin cậy cao. Tuy nhiên chịu ảnh hưởng nhiều của nhiễu Câu 3: Bộ ñổi nối là gì? Phân loại bộ ñổi nối Bộ ñổi nối là thiết bị làm nhiệm vụ gộp nhiều kênh tín hiệu (analog hoặc digital từ các cảm biến hoặc