ПЕРЕЛІК ДИСЦИПЛІН:
  • Адміністративне право
  • Арбітражний процес
  • Архітектура
  • Астрологія
  • Астрономія
  • Банківська справа
  • Безпека життєдіяльності
  • Біографії
  • Біологія
  • Біологія і хімія
  • Ботаніка та сільське гос-во
  • Бухгалтерський облік і аудит
  • Валютні відносини
  • Ветеринарія
  • Військова кафедра
  • Географія
  • Геодезія
  • Геологія
  • Етика
  • Держава і право
  • Цивільне право і процес
  • Діловодство
  • Гроші та кредит
  • Природничі науки
  • Журналістика
  • Екологія
  • Видавнича справа та поліграфія
  • Інвестиції
  • Іноземна мова
  • Інформатика
  • Інформатика, програмування
  • Історичні особистості
  • Історія
  • Історія техніки
  • Кибернетика
  • Комунікації і зв'язок
  • Комп'ютерні науки
  • Косметологія
  • Короткий зміст творів
  • Криміналістика
  • Кримінологія
  • Криптология
  • Кулінарія
  • Культура і мистецтво
  • Культурологія
  • Російська література
  • Література і російська мова
  • Логіка
  • Логістика
  • Маркетинг
  • Математика
  • Медицина, здоров'я
  • Медичні науки
  • Міжнародне публічне право
  • Міжнародне приватне право
  • Міжнародні відносини
  • Менеджмент
  • Металургія
  • Москвоведение
  • Мовознавство
  • Музика
  • Муніципальне право
  • Податки, оподаткування
  •  
    Бесплатные рефераты
     

     

     

     

     

     

         
     
    Автоматизовані вимірювальні і діагностичні комплекси, системи
         

     

    Природничі науки

    Вологодський ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

    Кафедра хімії та загальної біології

    РЕФЕРАТ

    На тему: Автоматизовані вимірювальні і діагностичні комплекси, системи і технічні пристрої.

    Підготував: студент групи ГЕ-21

    Асташов К. В.

    Прийняв:преп. Агафонова Н. В.

    Вологда

    2001

    ЗМІСТ

    1. Введення в вимірювальну техніку

    . Роль і значення вимірювальної техніки. Історія розвитку

    . Основні поняття і визначення

    2. Вимірювальні інформаційні системи.

    . Загальна класифікація вимірювальних інформаційних систем

    . Класифікація ІВС за функціональним призначенням

    . Узагальнена структура ІВС

    3. Інтерфейси вимірювальних інформаційних систем.

    . Загальні поняття та визначення

    . Інтерфейсні функції

    . Приладові інтерфейси

    . Машинні інтерфейси

    4. Висновок.

    5. Список літератури.

    ВСТУП У ВИМІРЮВАЛЬНА ТЕХНІКА

    Роль і значення вимірювальної техніки. Історія розвитку

    Вимірювальна техніка - один з найважливіших факторів прискорення науково -технічного прогресу практично у всіх галузях народного господарства.

    При описі явищ і процесів, а також властивостей матеріальних тілвикористовуються різні фізичні величини, число яких досягаєдекількох тисяч: електричні, магнітні, просторові і тимчасові;механічні, акустичні, оптичні, хімічні, біологічні та ін Прицьому зазначені величини відрізняються не тільки якісно, але йкількісно і оцінюються різними числовими значеннями.

    Встановлення числового значення фізичної величини здійснюєтьсяшляхом вимірювання. Результатом вимірювання є кількіснахарактеристика у вигляді іменованого числа з одночасною оцінкою ступенянаближення отриманого значення вимірюваної величини до істинного значенняфізичної величини. Зазначимо, що знаходження числового значення вимірюваноївеличини можливо лише досвідченим шляхом, тобто в процесі фізичногоексперименту.

    При реалізації будь-якого процесу вимірювання необхідні технічнізасоби, що здійснюють сприйняття, перетворення і поданнячислового значення фізичних величин.

    На практиці при вимірюванні фізичних величин застосовуються електричніметоди і неелектричні (наприклад, пневматичні, механічні,хімічні та ін.)

    Електричні методи вимірювання набули найбільш широкогорозповсюдження, так як з їх допомогою досить просто здійснюватиперетворення, передачу, обробку, зберігання, подання і введеннявимірювальної інформації в ЕОМ.

    Технічні засоби та різні методи вимірювань складають основувимірювальної техніки. Будь-який виробничий процес характеризуєтьсявеликим числом параметрів, що змінюються в широких межах. Для підтримкинеобхідного режиму технологічної установки необхідно вимір зазначенихпараметрів. При цьому, чим достовірніше здійснюється виміртехнологічних параметрів, тим краще якість цільового вихідного продукту.
    Сучасні підприємства, наприклад нафтохімічного профілю з безперервнимхарактером виробництва, для підтримки якості продукції, що випускаєтьсявикористовують вимірювання різних фізичних параметрів, таких, яктемпература, об'ємний і масова витрата речовин, тиск, рівень ікількість речовини, час, склад речовини (щільність, вологість,вміст механічних домішок і ін), напруга, сила струму, швидкість іін При цьому число необхідних для вимірювання параметрів досягає декількохтисяч. Наприклад, в атомній енергетиці число необхідних для вимірюванняпараметрів процесів сягає десятків тисяч.

    Отримання і обробка вимірювальної інформації призначені не тількидля досягнення необхідної якості продукції, а й організаціївиробництва, обліку і складання балансу кількості речовини та енергії. Уданий час важливою областю застосування вимірювальної техніки єавтоматизація науково-технічних експериментів. Для підвищення економічностіоб'єктів, що проектуються, механізмів і машин велике значення маютьекспериментальні дослідження, що проводяться на їх фізичних моделях. Прице завдання отримання та обробки вимірювальної інформації ускладнюєтьсянастільки, що її ефективне рішення стає можливим лише на основізастосування спеціалізованих вимірювально-обчислювальних засобів.

    Роль вимірювальної техніки підкреслив великий російський вчений Д.І.
    Менделєєв: "Наука починається з тих пір, як починають вимірювати ...".

    Вимірювальна техніка почала свій розвиток з 40-х років XVIII ст. іхарактеризується послідовним переходом від показують (середина ідруга половина XIX ст.), аналогових самопишучих (кінець XIX - початок XX ст.),автоматичних і цифрових приладів (середина XX ст. - 50-ті роки) доінформаційно-вимірювальних систем.

    Кінець XIX ст. характеризувався першими успіхами радіозв'язку ірадіоелектроніки. Її розвиток призвів до необхідності створення засобіввимірювальної техніки нового типу, розрахованих на малі вхідні сигнали,високі частоти і високоомні входи. У цих нові засоби вимірювальноїтехніки використовувалися радіоелектронні компоненти-випрямлячі, підсилювачі,модулятори і генератори (лампові, транзисторні, на мікросхемах),електронно-променеві трубки (при побудові осцилографів) та ін

    Таким чином, розширення номенклатури та якісних показниківзасобів вимірювальної техніки нерозривно пов'язано з досягненнямирадіоелектроніки. Одним із сучасних напрямків розвитку вимірювальноїтехніки, що базується на досягненнях радіоелектроніки, є цифровіприлади з дискретної формою подання інформації. Така формапредставлення результатів виявилася зручною для перетворення, передачі,обробки та зберігання інформації. Розвиток дискретних засобів вимірювальноїтехніки в даний час призвело до створення цифрових вольтметрівпостійного струму, похибка свідчень яких нижче 0,0001%, ашвидкодію перетворювачів напруга - код досягає декількохмільярдів вимірювань в секунду; верхня межа вимірювання сучаснихцифрових частотоміром досяг гігагерца; цифрові вимірники тимчасовогоінтервалу мають нижня межа вимірювання до часткою пікосекунди; електричніструми вимірюються в діапазоні від 10 ~ 16 до 105 А, а довжини - в діапазоні від
    10 ~ 12 (розмір атомів) до 3,086 • 1016 м

    Широкі можливості відкрилися перед вимірювальною технікою у зв'язку зпоявою мікропроцесорів (МП) і мікроЕОМ. Завдяки їм значнорозширилися галузі застосування засобів вимірювальної техніки, покращилися їхтехнічні характеристики, підвищилися надійність і швидкодію,відкрилися шляхи реалізації завдань, які раніше не могли бути вирішені.

    За широтою та ефективності застосування МП одне з перших місць посідаєвимірювальна техніка, причому все більш широко застосовуються МП в системахуправління. Важко переоцінити значення МП і мікроЕОМ при створенніавтоматизованих засобів вимірювань, призначених для управління,дослідження, контролю та випробувань складних об'єктів.

    Розвиток науки і техніки вимагає постійного вдосконалення засобіввимірювальної техніки, роль якої неухильно зростає.

    Основні поняття і визначення

    Поняття та визначення, вжиті в вимірювальної техніки,регламентуються ГОСТ 16263-70.

    Вимірювання-це інформаційний процес отримання дослідним шляхом чисельноговідносини між даною фізичної величиною і деяким її значенням,прийнятим за одиницю порівняння.

    Результат вимірювання - іменоване число, знайдене шляхом вимірюванняфізичної величини. Результат вимірювання може бути прийнятий якдійсне значення вимірюваної величини. Одна з основних завданьвимірювання - оцінка ступеня наближення або різниці між істинним ідійсним значеннями вимірюваної фізичної величини - похибкивимірювання.

    Похибка вимірювання - це відхилення результату вимірювання відістинного значення вимірюваної величини. Похибка виміру єбезпосередній характеристикою точності вимірювання.

    Точність вимірювання - ступінь близькості результату вимірювання до істинногозначенням вимірюваної фізичної величини.

    Вимірювання зменшує початкову невизначеність значення фізичноївеличини до рівня залишкової неминучої невизначеності, яка визначаєтьсяпохибкою вимірювання.

    Значення похибки виміру залежить від досконалості технічнихпристроїв, способу їх використання та умов проведення експерименту.

    Принцип вимірювання - це фізичне явище або сукупність фізичнихявищ, покладених в основу виміру. Прикладом може служити виміртемператури з використанням термоеффекта та інші фізичні явища,використовуються для проведення експерименту, які повинні бути вибрані зурахуванням отримання необхідної точності вимірювання.

    Вимірювальний експеримент - це науково обгрунтований досвід для отриманнякількісної інформації з цього вимагає або якомога точніше визначеннярезультату вимірювань. Проведення вимірювального експерименту припускаєнаявність технічних пристроїв, які можуть забезпечити задану точністьотримання результату. Технічні пристрої, що беруть участь в експерименті,заздалегідь нормуються за показниками точності і відносяться до засобіввимірювань.

    Засіб вимірювань - це технічний пристрій, що використовується ввимірювальному експерименті і має нормовані характеристики точності.

    Кількісна інформація, отримана шляхом вимірювання, представляєсобою вимірювальну інформацію.

    Вимірювальна інформація - це кількісні відомості про властивість абовластивості матеріального об'єкта, явища або процесу, одержані за допомогоюзасобів вимірювань в результаті їх взаємодії з об'єктом.

    Кількість вимірювальної інформації - це чисельна мера зменшенняневизначеності кількісної оцінки властивостей об'єкта.

    Взаємодія об'єкта дослідження і засобів вимірювань в процесіексперименту припускає наявність сигналів, які є носіямиінформації. Важливими носіями інформації є електричний струм,напругу, імпульси та інші електричні параметри.

    Вимірювальний сигнал - сигнал, функціонально пов'язаний з вимірюваноїфізичної завбільшки з заданою точністю.

    Метод вимірювання - це сукупність прийомів використання принципів ізасобів вимірювань. Важливе значення в вимірювальної техніки має єдністьвимірювань.

    Єдність вимірювань - такий стан вимірювань, за якого їхрезультати виражені в зазначених одиницях, а похибки вимірювань відомііз заданою ймовірністю. Єдність вимірювань дозволяє порівнювати результатирізних експериментів, проведених в різних умовах, виконаних урізних місцях з використанням різних методів та засобів вимірювань. Цедосягається шляхом точного відтворення та зберігання встановлених одиницьфізичної величини і передачі їх розмірів застосовуваних засобів вимірювання.

    Зазначені питання становлять предмет метрології.

    Метрологія - це вчення про заходи, це наука про методи та засобизабезпечення єдності вимірювань і способи досягнення необхідної точності.
    Міра призначена для відтворення фізичної величини даного розміру.

    Законодавча метрологія - це розділ метрології, що включаєкомплекси взаємозв'язаних і взаємообумовлених правил, вимог та норм,а також інші питання, які потребують регламентації та контролю з бокудержави, спрямовані на забезпечення єдності вимірювань і одноманітностізасобів вимірювань. Відповідно до викладеного характеристики засобіввимірів, що визначають точність вимірювання з їх допомогою, називаютьметрологічними характеристиками засобів вимірювання. Метрологічніхарактеристики обов'язково нормуються і в установленому порядку з метоюзабезпечення єдності вимірювань.

    Контроль - процес встановлення відповідності між станом!
    (властивістю) об'єкта контролю і заданої нормою. У результаті контролювидається судження про стан об'єкта.

    ВИМІРЮВАЛЬНІ ІНФОРМАЦІЙНІ СИСТЕМИ

    Загальна класифікація вимірювальних інформаційних систем

    Вимірювальна інформаційна система (ІВС) відповідно до ГОСТ
    8.437-81 являє собою сукупність функціонально об'єднанихвимірювальних, обчислювальних та інших допоміжних технічних засобівдля отримання вимірювальної інформації, її перетворення, обробки зметою представлення споживачу (в тому числі для АСК) в потрібному вигляді,або автоматичного здійснення логічних функцій контролю,діагностики, ідентифікації.

    Залежно від виконуваних функцій ІВС реалізуються у виглядівимірювальних систем (ІС), систем автоматичного контролю (САК),технічної діагностики (СТД), розпізнавання (ідентифікації) образів (СРО).
    У СТД, САК і СРО вимірювальна система входить як підсистема.

    Інформація, що характеризує об'єкт вимірювання, сприймається ІВС,обробляється за певним алгоритмом, в результаті чого на виході системивиходить кількісна інформація (і тільки інформація), що відображаєстан даного об'єкта. Вимірювальні інформаційні системи істотновідрізняються від інших типів інформаційних систем та систем автоматичногоуправління (САУ). Так, ІВС, що входить до структури більш складних систем
    (обчислювальних систем зв'язку та управління), може бути джереломінформації для цих систем. Використання інформації для управління невходить у функції ІВС, хоча інформація, що отримується на виході ІВС, можевикористовуватися для ухвалення будь-яких рішень, наприклад, для керуванняконкретним експериментом.

    Кожному конкретного виду ІВС властиві численні особливості,обумовлені вузьким призначенням систем та їх технологічно конструктивнимвиконанням. З огляду на різноманіття видів ІВС до теперішнього часу неіснує загальноприйнятої класифікації ІВС.

    Найбільш поширеною є класифікація ІВС за функціональнимпризначенням. За цією ознакою, як було сказано вище, будемо розрізнятивласне ІС, САК, СТД, СРО.

    За характером взаємодії системи з об'єктом дослідження та обмінуінформацією між ними ІВС можуть бути розділені на активні і пасивні.
    Пасивні системи тільки сприймають інформацію від об'єкта, а активні,діючи на об'єкт через влаштування зовнішніх впливів, дозволяютьавтоматично і найбільш повно за короткий час вивчити його поведінку. Такі структури широко застосовуються при автоматизаціїнаукових досліджень різних об'єктів.

    Залежно від характеру обміну інформацією між об'єктами іактивними ІВС розрізняють ІС без зворотного зв'язку і зі зворотним зв'язком повпливу. Вплив на об'єкт може здійснюватися за заздалегідьвстановленої жорсткої програмі чи за програмою, що враховує реакціюоб'єкта. У першому випадку реакція об'єкта не впливає на характер впливу,а отже, і на хід експерименту. Його результати можуть бути виданіоператору після закінчення. У другому випадку результати реакції відображаютьсяна характері впливу, тому обробка ведеться в реальному часі.
    Такі системи повинні мати розвинену обчислювальну мережу. Крім того,необхідне оперативне подання інформації операторові у формі, зручнійдля сприйняття, з тим щоб він міг втручатися в хід процесу.

    Ефективність наукових досліджень, випробувальних, повірочних робіт,організації управління технологічними процесами з застосуванням ІВС взначною мірою визначається методами обробки вимірювальної інформації.

    Операції обробки вимірювальної інформації виконуються в пристроях,як які використовуються спеціалізовані або універсальні ЕОМ.
    У деяких випадках функції обробки результатів вимірювання можутьздійснюватися безпосередньо в вимірювальному тракті, тобто вимірювальнимипристроями в реальному масштабі часу.

    У системах, які містять обчислювальні пристрої, обробкаінформації може здійснюватися як в реальному масштабі часу, так і зпопередніми накопиченням інформації в пам'яті ЕОМ, тобто із зсувом почасу.

    При дослідженні складних об'єктів або виконанні багатофакторнихекспериментів застосовуються вимірювальні системи, що поєднують високушвидкодію з точністю. Такі ІВС характеризуються великими потокамиінформації на їх виході.

    Значно підвищити ефективність ІВС при недостатній апріорноїінформації про об'єкт дослідження можна за рахунок скорочення надмірностіінформації, тобто скорочення інтенсивності потоків вимірювальноїінформації. Виняток надлишкової інформації, несуттєвою з точки зоруїї споживача, дозволяє зменшити ємність пристроїв пам'яті, завантаженняпристроїв обробки даних, а отже, і час обробки інформації,знижує вимоги до пропускної спроможності каналів зв'язку.

    При проектуванні і створенні ІВС велика увага приділяється проблеміпідвищення достовірності вихідної інформації і зниження ймовірностейвиникнення (або навіть виключення) небажаних ситуацій. Цього можнадосягти, якщо на ІВС покласти функції самоконтролю, в результаті чого ІВСздатна здійснювати тестові перевірки працездатності засобів системи ітим самим зберігати метрологічні характеристики тракту проходженнявхідних сигналів, перевіряти достовірність результатів обробки інформації,одержуваної за допомогою вимірювальних перетворень, і її подання.

    Усе більш широкий розвиток отримують системи, що передбачаютьавтоматичну корекцію своїх характеристик - які самостійно
    (самокорректірующіеся) системи.

    Введення в такі системи властивостей автоматичного використаннярезультатів самоконтролю - активного вивчення стану ІВС - іпристосування до зміни характеристик вимірюваних сигналів або дозміни умов експлуатації робить можливим забезпечення заданихпараметрів системи.

    Класифікація ІВС за функціональним призначенням

    Залежно від функціонального призначення структури ІВС підрозділяютьза принципом побудови. Розглянемо основні особливості і відмінності.

    Власне вимірювальні системи використовуються для різного родукомплексних досліджень наукового характеру. Вони призначені для роботи зоб'єктами, що характеризуються до початку експерименту мінімумом апріорноїінформації. Мета створення таких систем полягає в отриманнімаксимальної кількості достовірної вимірювальної інформації про об'єктдля складання алгоритмічного опису його поведінки.

    Зворотній зв'язок системи з об'єктом відсутній або носить допоміжнийхарактер. Як зазначалося, інформація, отримана на виході ІВС, можевикористовуватися для ухвалення будь-яких рішень, створення збурюючихвпливів, але не для управління об'єктом. ІВС призначена для створеннядодаткових умов проведення експерименту, для вивчення реакціїоб'єкта на ці дії. Отже, використання інформації невходить у функції ІВС. Ця інформація надається людині-оператору абонадходить до засобів автоматичної обробки інформації.

    Для вимірювальних систем характерні:

    . вищі по відношенню до систем іншого виду вимоги до метрологічних характеристик;

    . більш широкий спектр вимірюваних фізичних величин і особливо їх кількість (кількість вимірювальних каналів);

    . необхідність у засобах представлення інформації; це пов'язано з тим, що основний масив інформації з виходу систем передається людині для прийняття ним рішення про зміну умов проведення експерименту, його продовження або припинення. Тому визначальним вимогою є неспотворене, наочне і оперативне подання поточної інформації з урахуванням динаміки її оновлення і швидкодії системи, що забезпечує зручність сприйняття та аналізу людиною;

    . великий обсяг зовнішньої пам'яті для систем, у яких обробка та аналіз результатів здійснюється після завершення експерименту за допомогою набору різних засобів обробки і надання інформації.

    Різновиди ІС

    . ІВ для прямих вимірювань, тобто незалежних вимірювань дискретних значень безперервних величин;

    . статистичні ІС, призначені для вимірювання статистичних характеристик вимірюваних величин;

    . системи, призначені для роздільного вимірювання залежних величин.

    Вхідними в ІС для прямих вимірювань є величини, що сприймаютьсядатчиками або іншими вхідними пристроями системи. Завдання таких ІСполягає у виконанні аналого-цифрових перетворень безлічі величинта видачу отриманих результатів вимірювання.

    У розглянутих ІС основні типи вимірюваних вхідних величин можутьбути зведені або до безлічі що змінюються в часі величин, або дозмінюється в часі t і розподіленою у просторі Л безперервноїфункції х (t, Л). При вимірі безперервна функція х (t, Л) видаєтьсябезліччю Дискрет.

    Вимірювальні системи, що проводять вимірювання Дискрет функції x (t, Л),засновані на використанні багатоканальних, багатоточечних,мультіпліцірованних і скануючих структур.

    Багатоканальні системи об'єднуються в один з найпоширенішихкласів вимірювальних систем паралельної дії, що застосовуються у всіхгалузях народного господарства. Основні причини такого широкогорозповсюдження багатоканальних ІС полягають у можливості використаннястандартних, відносно простих, вимірювальних приладів, у найбільшвисокої схемною надійності таких систем, у можливості отриманнянайбільшого швидкодії при одночасному отриманні результатіввимірювання, у можливості індивідуального підбору СІ до вимірюваних величин.

    Недоліки таких систем - складність і велика вартість у порівнянні зіншими системами.

    У вимірювальних системах послідовного дії - скануючихвимірювальних системах - операції отримання інформації виконуютьсяпослідовно у часі за допомогою одного каналу вимірювання. Якщовимірювана величина розподілена в просторі або власне координатиточки є об'єктом вимірювання, то сприйняття інформації в такихсистемах виконується за допомогою одного скануючого датчика.

    Скануючі системи знаходять застосування при розшифровці графіків. Умедицині, геофізики, метрології, при промислових випробуваннях, у багатьохгалузях народного господарства і при наукових дослідженнях витрачаєтьсязначний час на вимірювання параметрів графічних зображень іпредставлення результатів вимірювання в цифровому вигляді. Для зазначених цілейпромисловістю виконуються різні спеціалізовані напівавтоматичнірасшіфровочние пристрої та системи ( "Силует ").

    Сканування може виконуватися безпосередньо сприймає елементомабо скануючим променем при нерухомому сприймає елементі. Такимиелементами можуть бути оптико-механічні або електронно-розгортаютьпристрою.

    Для вимірювання координат графічних зображень застосовуються різніакустичні системи. У геології і картографії, океанології та іншихобластях при автоматизації проектування здійснюються вимірювання та видачав цифровому вигляді координат складних графічних зображень на фотоносіях, кресленнях і документах. При цьому генератор (напівавтоматичнівиміру) лише вказує точки зображення, координати яких необхідновиміряти. Використані тут датчики, як правило, здійснюютьперетворення координат точок в інтервали часу проходження світлових абоакустичних імпульсів між точками, координати яких були виміряні.

    При використанні в пристроях ЕОМ одночасно зі зчитуваннямкоординат здійснюють обробку графічних зображень за заданоюпрограмі.

    Голографічні ІС (ГІС). Основу датчиків складають лазери,що представляють собою когерентні джерела світла, когерентна оптика іоптоелектронні перетворювачі. Голографічні вимірювальні системивідрізняються високою чутливістю і підвищеною точністю, що послужилоосновою широкого їх застосування в голографічної інтерферометрії.
    Голографічний інтерферометрія забезпечує безконтактне вимірювання іодночасне отримання інформації від безлічі точок, що спостерігаєтьсяповерхні з використанням заходи виміру - довжини світлової хвилі,відомої з високою точністю метрологічної.

    Виконання умов мінімальної складності ІС призводить до необхідностіпослідовного багаторазового використання окремих пристроїввимірювального тракту, а отже, до застосування ІС паралельно -послідовної дії, які носять назву багатоточечних ІВ. Роботатаких ІС заснована на принципі квантування вимірюваних безперервних величин почасу.

    Вимірювальні системи із загальною зразковою величиною --мультіпліцірованние що розгортають вимірювальні системи - містятьбезліч паралельних каналів. Структура системи включає датчики іпристрій порівняння (одне для кожного каналу вимірювання), джерелозразкової величини і одне або кілька пристроїв поданнявимірювальної інформації. Мультіпліцірованние що розгортають вимірювальнісистеми дозволяють протягом циклу зміни зразкової величини (розгортки)виконувати вимірювання значень, однорідних з фізичної природі вимірюванихвеличин, без застосування комутаційних елементів в каналі вимірювання. Такі
    ІС мають меншу кількість елементів у порівнянні з ІС паралельногодії і можуть забезпечити практично таке ж швидкодію.

    Статистичні вимірювальні системи. Статистичний аналіз випадковихвеличин і процесів широко поширений у багатьох галузях науки ітехніки. При статистичному аналізі використовуються закони розподілуймовірностей і моментні характеристики, а також кореляційніспектральні функції.

    Системи для вимірювання законів розподілу ймовірностей випадковихпроцесів - аналізатори ймовірностей - можуть бути одно-і багатоканальними.

    Одноканальний аналізатори ймовірностей за цикл аналізу реалізації x (t)дозволяють отримати одне дискретне значення функції або щільностірозподілу досліджуваного випадкового процесу.

    Багатоканальні аналізатори дозволяють отримувати закони розподілуамплітуд імпульсів і інтервалів часу між ними, амплітуд безперервнихтимчасових і розподілених в просторі випадкових процесів і ін
    Багатоканальні аналізатори широко використовуються в ядерній фізиці, біології,геофізики, в хімічному та металургійному виробництвах. При цьомувикористовуються аналогові, цифрові й змішані принципи побудовианалізаторів.

    Існує два основні методи побудови кореляційних вимірювальнихсистем. Перший з них пов'язаний з вимірюванням коефіцієнтів кореляції іподальшим відновленням всій кореляційної функції, другі - звимірюванням коефіцієнтів многочленів, апроксимуючих кореляційнийфункцію.

    По кожному з цих методів система може діяти послідовно,паралельно, працювати з аналоговими або кодоімпульснимі сигналами і вреальному часі.

    Значний клас статистичних ІС - кореляційні екстремальні ІС
    - Заснований на використанні особливої точки - екстремуму кореляційної функціїпри нульовому значенні аргументу. Кореляційні екстремальні ІВ широкозастосовуються в навігації, радіолокації, металообробної, хімічноїпромисловості і в інших областях для вимірювання параметрів рухурізноманітних об'єктів.

    Виділення сигналів на тлі шумів, вимірювання параметрів руху,розпізнавання образів, ідентифікація, технічна та медична діагностика
    - Це неповний перелік областей практичного застосування методів і засобівкореляційного аналізу. В даний час гнітючий обсягстатистичного аналізу виконується кореляційними ІС, що містять ЕОМ,або окремими пристроями із засобами мікропроцесорної техніки.

    Системи спектрального аналізу призначені для кількісної оцінкиспектральних характеристик вимірюваних величин. Існуючі методиспектрального аналізу грунтуються на застосуванні частотних фільтрів або навикористанні ортогональних перетворень випадкового процесу іперетворень Фур'є над відомої кореляційної функцією.

    Розрізняють паралельний фільтровані аналіз (смугові виборчіфільтри-резонатори), послідовний фільтровані аналіз (перебудовуваніфільтри і гетеродинні аналізатори), послідовно-паралельний аналіз.

    Переваги безфільтрової аналізаторів, заснованих на визначеннікоефіцієнтів ряду Фур'є, пов'язані з отриманням високої роздільноїздатності, що дозволяє їх використовувати для детального аналізупевних ділянок спектра.

    Системи для роздільного вимірювання взаємозалежних величин застосовуються внаступних випадках:

    . досліджуване явище чи об'єкт характеризується безліччю незалежних друг від друга величин і за наявності селективних датчиків можна здійснити вимірювання всіх значень

    . при незалежних, але не селективних датчиках, сигнали на виході яких містять складові від декількох величин, постає завдання виділення кожній вимірюваної величини;

    . якщо елементи пов'язані між собою, то також потрібно здійснити роздільне вимірювання величин х.

    Найбільш типові завдання взаємно пов'язаних вимірювань - вимірюванняконцентрації складових багатокомпонентних рідких, газових або твердихсумішей або параметрів компонентів складних електронних кіл безгальванічного розчленування.

    При роздільному вимірі взаємозалежних величин здійснюєтьсявплив на багатокомпонентне з'єднання з метою селекції та вимірюванняпотрібного компонента. Для механічних і хімічних сполук існуютьрізні методики і засоби такого роздільного вимірювання: мас -спектрометрія, хроматографія, люмінесцентний аналіз та ін

    Системи, які вимірюють коефіцієнти що наближають многочленів, називаютьсяапроксимуючих (АІС) і призначені для кількісного описувеличин, які є функціями часу, простору чи іншого аргументу,а також їх узагальнюючих параметрів, що визначаються видом що наближаємногочлена.

    Інформаційні операції в АІС виконуються послідовним,паралельним або змішаним способом. АІС реалізуються з розімкнутого абозамкнутої інформаційної зворотним зв'язком, у вигляді аналогових або цифровихпристроїв.

    При створенні та використанні АІС вибирають тип наближає многочленаі з урахуванням заданої похибки апроксимації визначають порядок функції.

    Реалізація завдань АІС вимагає знання апріорних відомостей про вихідноїфункції, обліку метрологічних вимог до вимірювань та ін При цьому вяк базисних функцій можуть бути обрані ряди Фур'є, розкладу Фур'є-
    Уолша, Фур'є-Хара, багаточлени Чебишева, Лагранжа, Лежандра, Лагерра та ін

    До основних областях застосування АІС відносяться вимірювання статистичниххарактеристик випадкових процесів і характеристик нелінійних об'єктів,стиснення радіотелеметричної інформації та інформації під час аналізузображень, фільтрація-відновлення функцій, генерація сигналів заданоїформи.

    Системи автоматичного контролю (САК). Системи автоматичногоконтролю призначені для контролю технологічних процесів, при цьомухарактер поведінки та параметри їх відомі. У цьому випадку об'єкт контролюрозглядається як детермінований.

    Ці системи здійснюють контроль співвідношення між поточним
    (вимірюються) станом об'єкту і встановленої "нормою поведінки" повідомої математичної моделі об'єкту. За результатами обробкиотриманої інформації видається судження про стан об'єктів контролю.
    Таким чином, завданням САК є віднесення об'єкта до одного з можливихякісних станів, а не отримання кількісної інформації прооб'єкті, що характерно для ІС.

    У САК завдяки переходу від вимірювання абсолютних величин довідносним (у відсотках "нормального" значення) ефективність роботизначно підвищується. Оператор САК при такому способі кількісноїоцінки отримує інформацію в одиницях, що безпосередньо характеризуютьрівень небезпеки у поведінці контрольованого об'єкту (процесу).

    Як правило, САК мають зворотний зв'язок, що використовується для впливу наоб'єкт контролю. У них зовнішня пам'ять має значно менший обсяг, ніжобсяг пам'яті ІВ, так як обробка та подання інформації ведуться вреальному ритмі контролю об'єкта.

    Обсяг апріорної інформації про об'єкт контролю на відміну від ІСдостатній для складання алгоритму контролю та функціонування самої САК,що передбачає виконання операцій з обробки інформації. Алгоритмфункціонування САК визначається параметрами об'єкту контролю. Наприклад,існують параметри, короткочасне відхилення яких від "нормальної"значенія може призвести до виникнення аварійної ситуації;короткочасне відхилення інших параметрів істотно не впливає нанормальний хід процесу і поведінка об'єкта; третя група параметріввикористовується для розрахунку техніко-економічних показників (витрата сировини,вихід основного продукту і т. д.).

    У порівнянні з ІС експлуатаційні параметри САК більш високі:тривалість безперервної роботи, стійкість і вплив промисловихперешкод, кліматичні і механічні дії.

    В даний час в основу класифікації САК покладена загальнакласифікація ІВС з урахуванням специфіки функцій, що виконуються САК.

    Системи автоматичного контролю можуть бути вбудовані в об'єктконтролю та зовнішні по відношенню до нього. Перші переважно застосовуютьсяв складному радіоелектронне устаткування і входять у комплект такогообладнання. Другі зазвичай більш універсальні.

    Системи технічної діагностики (СТД). Вони відносяться до класу ІВС, такяк тут обов'язково передбачається виконання вимірювальнихперетворень, сукупність яких складає базу для логічноїпроцедури діагнозу. Мета діагностики - визначення класу станів, доякому належить стан обстежуваного об'єкту.

    Діагностику слід розглядати як сукупність безлічі можливихстанів об'єкта, безлічі сигналів, що несуть інформацію про станоб'єкта, та алгоритми їх зіставлення.

    Об'єктами технічної діагностики є технічні системи.
    Елементи будь-якого технічного об'єкта звичайно можуть знаходитися в двохстанах: працездатному і непрацездатному. Тому завданням системтехнічної діагностики СТД є визначення працездатності елементаі локалізація несправностей.

    Основні етапи реалізації СТД:

    . виділення станів елементів об'єкта діагностики контрольованих величин, збір необхідних статистичних даних, оцінка витрат праці на перевірку;

    . побудова математичної моделі об'єкту і розробка програми перевірки об'єкта;

    . побудова структури діагностичної системи.

    Елементи об'єкта діагнозу, як правило, недоступні длябезпосереднього спостереження, що викликає необхідність проведенняпроцедури діагнозу без руйнування об'єкта. У силу цього в СТДпереважно застосовуються непрямі методи вимірювання і контролю.

    На відміну від ІВ і САК система технічної діагностики має іншуорганізацію елементів структури й інший набір використовуваних у вхіднихланцюгах пристроїв і перетворювачів інформації. Що входить до складу структури
    СТД набір засобів обробки, аналізу та подання інформації можевиявитися значно більш розвиненою, ніж в ІС і САК. У СТД визначеннястану об'єкта здійснюється програмними засобами діагностики. Припошуку застосовується комбінаційний або послідовний метод.

    При комбінаційному пошуку виконується задана кількість перевірокнезалежно від порядку їх здійснення. Послідовний пошук пов'язаний заналізом результатів кожної перевірки і пр

         
     
         
    Реферат Банк
     
    Рефераты
     
    Бесплатные рефераты
     

     

     

     

     

     

     

     
     
     
      Все права защищены. Reff.net.ua - українські реферати !