아날로그 신호와 디지털 신호

신호는 폐쇄 루프 진동 시험 시스템의 정보를 전달합니다. 제어기에서 증폭기로의 구동 신호는 아날로그입니다. 아날로그 신호는 정현파이며 지속적인 변화를 통해 정보를 전달합니다.

진동 제어기, 증폭기, 가진기 및 변환기는 구동 아날로그 신호가 단순하기 때문에 상호 교환이 가능합니다. 그러나 최신 제어기는 디지털 계측기이므로 더 복잡한 디지털 신호를 처리할 수 있습니다.

아날로그 및 디지털 신호

디지털 신호는 구형파입니다. 두 수준 사이에서 변경되며 정보를 이진 형식으로 전달합니다. 디지털 기능은 FFT(고속 푸리에 변환)와 같은 보다 정교한 알고리즘을 사용할 수 있습니다.

아날로그 시스템에 비해 디지털 시스템은 더 안정적이며 “샘플링 주파수를 높은 정확도로 제어할 수 있습니다.” 결과적으로 이는 주파수 선형성을 향상시킵니다.¹

그래도 아날로그 신호는 유용합니다. 아날로그 신호의 피크 검출기 또는 피크-피크 검출기를 사용하여 각각 피크 값 또는 실제 피크-피크 값을 결정할 수 있습니다. 마찬가지로 아날로그 신호의 RMS(평균 제곱근) 감지기는 RMS를 감지할 수 있습니다.

진동 제어

구동 및 입력 신호는 아날로그 신호입니다. 제어기는 아날로그에서 디지털로의 변환을 수행하고 디지털 신호 처리를 적용하여 적절한 출력을 계산합니다. 목표는 제어 장치가 요구 사항과 일치할 때까지 드라이브 출력을 조정하는 것입니다. 그런 다음 디지털 신호는 드라이브 출력으로 방출되기 전에 다시 아날로그로 변환됩니다.

모든 제어기는 디지털 변환을 통해 신호를 처리합니다. 이 방법은 더 빠르고 쉬우며 더 복잡한 계산이 가능합니다. 실제로 모든 최신 신호 처리는 디지털화된 신호에서 수행됩니다.

아날로그-디지털 변환

먼저 동적 신호 분석기는 아날로그 신호를 측정합니다. 필요한 조정 후에 ADC(아날로그-디지털 변환기)가 아날로그 신호를 디지털화합니다. ADC에는 복잡성이 다양한 여러 가지 방법이 있습니다. 마지막으로 디지털 신호 프로세서(DSP)는 디지털 신호를 처리하고 필요한 계산을 수행합니다.

샘플링

설정된 간격으로 파형을 측정하고 이를 일련의 값으로 구성하는 것을 샘플링이라고 합니다. 따라서 ADC는 일종의 샘플링입니다.

샘플링이 필요하지만 신호 왜곡이 발생할 수 있습니다. 아날로그 입력은 연속적인 반면, 디지털 출력은 유한한 수의 상태를 갖는 이산 기능입니다. ADC 중에 정보가 손실되고 결과적으로 신호에 왜곡이 발생합니다. ADC의 일부 방법은 왜곡의 심각도를 줄여줍니다.

예를 들어, 델타-시그마 아날로그-디지털 변환은 델타-시그마 변조기와 DSP를 디지털/데시메이션 필터 형태로 통합한 고급 기술입니다.

그러나 이 과정의 목적을 위해서는 샘플링에 대한 몇 가지 기본 개념만 이해하면 됩니다.

• 샘플링 속도 (F_s)는 초당 획득된 샘플 수를 나타냅니다.
• 나이퀴스트 속도는 신호의 모든 정보를 유지하기 위한 최소 샘플링 속도입니다.
• 나이퀴스트 속도를 초과하는 샘플링을 오버샘플링이라고 하고 나이퀴스트 속도 미만을 언더샘플링이라고 합니다.

양자화 노이즈로 알려진 왜곡은 연속 파형이 이산 값 세트로 강제 변환될 때 발생합니다. 앞서 언급했듯이 ADC는 연속 아날로그 입력을 개별 디지털 출력으로 변환합니다. 따라서 ADC는 양자화 잡음을 발생시킵니다.

샘플링 및 재구성 과정에서 이 고급 주제에 대해 자세히 알아보세요.