Информационно измерительные системы реферат

Обновлено: 02.07.2024

Основной функцией информационно-измерительной системы является обеспечение водителя информацией о режим движения, работоспособности или состоянии агрегатов автомобиля и автомобиля в целом. В этом смысле информационно-измерительная система подобна системе освещения и световой сигнализации, так как у обеих систем существует общая задача – обеспечение водителя необходимой информацией.

Содержание

Введение 3
1. Виды приборов информационно-измерительной системы 4
2. Датчики электрических приборов 5
2.1. Реостатные датчики 5
2.2. Терморезистивные датчики 6
2.3. Термобиметаллические датчики 6
2.4. Датчики давления 7
3. Измерители системы 8
3.1. Измерители давления 8
3.2. Измерители уровня топлива 8
3.3. Измерители зарядного режима аккумуляторной батареи 8
3.4. Спидометры и тахометры 9
3.5. Тахографы 10
Заключение 12
Список используемых источников 13

Работа содержит 1 файл

РЕФЕРАТ люба электротехника.doc

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Выполнил: ст. гр. ТСА-08

г. Магнитогорск, 2011

Содержание

Введение

Основной функцией информационно-измерительной системы является обеспечение водителя информацией о режим движения, работоспособности или состоянии агрегатов автомобиля и автомобиля в целом. В этом смысле информационно-измерительная система подобна системе освещения и световой сигнализации, так как у обеих систем существует общая задача – обеспечение водителя необходимой информацией.

Для этой системы важна информативность, оцениваемая временем, необходимым для правильного считывания информации, или количеством ошибок в считывании информации при ограниченном времени считывания. Уровень информативности обеспечивается конструкцией как самих приборов, так и компоновкой их на приборном щитке. При размещении приборов на приборном щитке используется зонально-функциональный принцип – наиболее важные, связанные с безопасностью движения, например приборы контроля скоростного режима работы двигателя и автомобиля, размещаются в центральной зоне, приборы, обращение к которым производится достаточно редко, например информирующие о расходе топлива, состоянии системы электроснабжения – устанавливаются в зонах меньшей информативности.

Информативность приборного щитка может быть повышена отображением показаний приборов на ветровом стекле, что позволяет водителю считывать их показания, не отрывая глаз от дороги. Шкалы приборов должны выполняться так, чтобы считывание показаний не вызывало затруднений. Этому способствует расцветка шкал по зонам – нормально – зеленый цвет, предупреждение – желтый, аварийные величины – красный с оцифровкой в конце зон.

1. Виды приборов информационно-измерительной системы

Приборы информационно-измерительной системы предназначены для контроля за состоянием и действием отдельных систем и механизмов автомобиля. По способу отображения информации приборы информационно-измерительной системы делятся на указывающие и сигнализирующие. Указывающие приборы имеют шкалу, на которой высвечиваются, указываются стрелкой, световым индикаторным столбиком или другим способом значения измеряемой величины, сигнализирующие приборы снабжают воителя информацией обычно об одном, как правило, аварийном значении измеряемого параметра, причем информируют об этом звуковым или световым сигналом. Количество сигнализирующих приборов на автомобиле непрерывно увеличивается, так как они облегчают управление автомобилем.

По своему конструктивному исполнению приборы делятся на механические и электрически. Отдельный класс составляют электронные измерительные системы. В механических приборах используют для передачи воздействия на стрелку от места измерения сложные механические, пневматические или иные передачи.

Электрические измерительные приборы состоят из датчика и указателя (приемника), соединенных между собой проводами. Датчик устанавливается в месте измерения и преобразует измеряемую физическую величину в электрический сигнал. В приемнике этот сигнал испытывает обратное преобразование с помощью стрелки и шкалы, отградуированной в единицах физической измеряемой величине.

По своему назначению приборы информационно- измерительной системы делятся на термометры, измерители давления, измерители уровня топлива, измерители зарядного режима аккумуляторной батареи (амперметры, вольтметры), измерители скорости автомобиля и пройденного пути (спидометры, одометры), измерители частоты вращения коленчатого вала двигателя (тахометры).

К информационно-измерительным приборам относятся также тахографы, вычерчивающие на контрольном диске условия движения, и эконометры, позволяющие подобрать режим движения, оптимальный по расходу топлива.

2. Датчики электрических приборов

Процесс управления заключается в приеме информации о состоянии объекта управления, ее контроле и обработке центральным устройством и выдачи им управляющих сигналов на исполнительные устройства. Для приема информации служат датчики. Таким образом, контролируется температура, механические перемещения, наличие или отсутствие предметов, давление, расходы жидкостей и газов, скорость вращения и т.п.

2.1. Реостатные датчики

Реостатные датчики применяются там, где в электрической части измерительной системы используется для замеров метод сопротивлений. По этому методу величина сопротивления на выходе реостата изменяется в связи с изменением физической величины. По своей сути реостатный датчик является датчиком перемещения - сопротивление на выходе реостатного датчика изменяется с перемещением его ползунка в соответствии с выражением

где R0- начальное значение сопротивления на выходе датчика;

J - крутизна изменения сопротивления.

Чем выше крутизна J, тем чувствительнее датчик, однако слишком большая величина чувствительности связана с ростом общего сопротивления датчика и, следовательно, с протеканием по нему малых значений силы тока, которые трудно измерить достаточно грубым и дешевым автомобильным измерителем.

Ранее реостатные датчики выполнялись исключительно намоткой провода с высоким удельным сопротивлением (нихром, константан) на каркас (рис. 2.1.1, а). Однако такое исполнение датчика приводит к наличию на его выходе зоны нечувствительности при перемещении ползунка в пределах диаметра провода.

Поэтому последние реостатные датчики выполняются намазными из проводящих паст на подложке (рис. 2.1.1, б). Реостатный датчик может быть выполнен не обязательно с изменением выходного сопротивления по линейному закону, нелинейность обеспечивается созданием соответствующего профиля проводящей дорожки.

Рис. 2.1.1. Реостатный датчик

Обычно реостатный датчик совмещают с датчиком, превращающим измеряемую величину в перемещение ползунка. Например, мембрана датчика давления перемещает ползунок, и на выходе совмещенного датчика возникает электрический сигнал в соответствии с измеряемым давлением. Недостатком реостатного датчика является возникновение в нем дополнительной погрешности при изменении температуры окружающей среды.

2.2. Терморезистивные датчики

Чувствительным элементом терморезистивного датчика является полупроводниковое термосопротивление, отличительная особенность которого состоит в том, что изменение температуры вызывает значительное изменение его сопротивления. Конкретная связь температуры и сопротивления зависит от материала и размеров чувствительного элемента, поэтому величина сопротивления при заданной температуре имеет довольно широкий разброс. Терморезистивный датчик выполняется в виде латунного баллона с резьбой и шестигранником под ключ для ввертывания в место измерения.

"Таблетку" терморезистора прижимает к основанию баллона пружина, осуществляющая одновременно подвод напряжения к "таблетке". Пружина изолируется от стенок баллона изоляционной втулкой, конец ее соединен с выводом датчика. Внутренняя полость баллона герметизирована, что делает конструкцию датчика неразборной.

2.3. Термобиметаллические датчики

Термобиметаллические датчики применяются как в сигнализирующих, так и указывающих приборах импульсной системы.

Основной частью термобиметаллического датчика является тонкая двухслойная пластинка (термопара), выполненная из двух слоев металлов с разными значениями температурного коэффициента линейного расширения, соединенных методом плакирования. Активный слой имеет больший коэффициент линейного расширения и выполняется обычно из инвара, пассивный, с меньшим коэффициентом линейного расширения - из хромоникелевой или молибденевой стали. При нагреве биметаллическая пластинка прогибается в сторону пассивного слоя тем сильнее, чем больше температура окружающей среды. При этом может замыкаться или размыкаться контактная пара, подвижный контакт, которой закреплен на конце пластины.

Датчики допускают регулировку температуры включения винтом перемещения неподвижных контактов. Термобиметаллический датчик указывающих приборов снабжен нагревательной спиралью, включенной последовательно с контактами датчика. Включение датчика зависит от суммарной температуры окружающей среды и развиваемой нагреваемой спиралью, т.е. от величины силы тока, протекаемого в спирали. Такие датчики применяются только с указателями импульсной системы. Устройство термобиметаллических датчиков представлено на рис. 2.3.1., а, б и в.

Рис. 2.3.1. Термобиметаллические датчики: а – с плоским термобиметаллом; б – со спиралью; в – с фигурным термобиметаллом; 1 - корпус; 2 – термобиметалл; 3 – подвижный контакт; 4 – неподвижный контакт; 5 – нагревательная спираль.

2.4. Датчики давления

Обязательным элементом датчика давления является мембрана - плоская или гофрированная пластина, выполненная из бронзы или какого-либо иного упругого материала, жестко зажатая по краям. Герметичная полость, расположенная под мембраной, должна соединяться через штуцер с полостью измерения давления. В большинстве случаев мембрану снабжают жестким центром, на котором укрепляют устройство, связывающее мембрану с передающим механизмом. С изменением давления мембрана прогибается и ее жесткий центр перемещается. Отличие датчиков давления друг от друга в основном состоит в том, как в них перемещение жесткого центра преобразуется в электрический сигнал. Это зависит от системы измерения, в которой используется датчик.

3. Измерители системы

3.1. Измерители давления

Измерители давления применяются для определения давления в системе смазки, пневмосистеме тормозов, системе централизованной подкачки шин. В них используются магнитоэлектрические логометрические указатели давления с мембранными датчиками и реостатным выходом или указателями и датчиками импульсной системы. Последние на современных автомобилях применяются редко.

3.2. Измерители уровня топлива

В измерителях уровня топлива используется реостатный датчик, помещенный в топливный бак (рис. 5.13). С выработкой топлива поплавок перемещается и через рычаг воздействует на ползунок реостата, который соответственно меняет свое положение. Если автомобиль имеет два бака, то датчики помещают в каждый бак, при этом водитель с помощью переключателя может определить уровень топлива в каждом баке. Специальные контакты, установленные в некоторых типах датчиков, замыкаются при снижении уровня топлива до минимального уровня, позволяющего проехать ограниченное расстояние. Контакты включают контрольную лампу на щитке приборов, т.е. образуют сигнализирующий прибор выработки топлива. В указателях уровня топлива используются магнитоэлектрические приборы (логометры) или, реже, электромагнитные указатели.

3.3. Измерители зарядного режима аккумуляторной батареи

Зарядный режим батареи определяется напряжением, которое создает на ее выводах система электроснабжения, силой тока, который батарея способна при этом принять. Поэтому в качестве измерителей зарядного режима аккумуляторной батареи используются амперметры, вольтметры и индикаторы заряда аккумуляторной батареи. Последние фактически контролируют работоспособность генераторной установки. Амперметры на современных моделях отечественных и, зарубежных автомобилей не устанавливаются, так как последовательное включение их в цепь батареи создает дополнительное падение напряжения в этой цепи, что неблагоприятно сказывается на зарядном режиме.

* Данная работа не является научным трудом, не является выпускной квалификационной работой и представляет собой результат обработки, структурирования и форматирования собранной информации, предназначенной для использования в качестве источника материала при самостоятельной подготовки учебных работ.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Московская академия приборостроения и информатики

На тему: Информационно измерительные системы

1 Измерительные информационные системы

1.1 Измерительная система

1.1.1 Измерительный канал измерительной системы

1.3 Системы автоматического контроля

1.4 Системы технической диагностики

1.5 Структура измерительной информационной системы

Список использованных источников

Измерительная информационная система (ИИС) - это совокупность функционально объединенных измерительных, вычислительных и других вспомогательных технических средств, для получения измерительной информации, ее преобразования, обработки с целью представления потребителю в требуемом виде, либо автоматического осуществления логических функций контроля, диагностики, идентификации и др.

Это определение было написано в ГОСТ 8.437-81 Системы информационно-измерительные. Который утратил силу в Российской Федерации от 27.09.2001 На сегодняшний день прямой замены этому ГОСТу нет.

В наш век информационных технологий становится все более актуальным необходимость ИИС т.к. это упрощает и облегчает, доступ к необходимой информации, регулирование сложными технологическими процессами и т.д

В данном реферате рассмотрены основные составляющие и основные направления ИИС, т.к. конкретных типов ИИС на сегодняшний день очень много и в основном суть (состав и назначение) их однообразна.

1 Измерительные информационные системы

Измерительная информационная система (ИИС) - это совокупность функционально объединенных измерительных, вычислительных и других вспомогательных технических средств, для получения измерительной информации, ее преобразования, обработки с целью представления потребителю в требуемом виде, либо автоматического осуществления логических функций контроля, диагностики, идентификации и др./1/.

В зависимости от выполняемых функций ИИС реализуются в виде измерительных систем (ИС), систем автоматического контроля, технической диагностики и др.

В свою очередь в зависимости от назначения измерительные системы разделяют на измерительные информационные, измерительные контролирующие, измерительные управляющие системы и др. /2/.

1.1 Измерительная система

Измерительная система (ИС) — совокупность определенным образом соединенных между собой линиями связи средств измерений (измерительных преобразователей, мер, измерительных коммутаторов, измерительных приборов) и других технических устройств (компонентов измерительной системы), образующих измерительные каналы, реализующая процесс измерений и обеспечивающая автоматическое (автоматизированное) получение результатов измерений (выражаемых числом или кодом) в общем случае изменяющихся во времени и распределенных в пространстве величин, характеризующих определенные свойства (состояние) объекта измерений.

Измерительные системы обладают основными признаками средств измерений и являются их специфической разновидностью/3/.

Основными областями применения собственно измерительных систем являются научные исследования, испытания различных объектов, учетные операции, и др.

Наиболее крупной структурной единицей, для которой могут нормироваться метрологические характеристики (MX), является измерительный канал (ИК) ИС.

1.1.1 Измерительный канал измерительной системы (измерительный канал ИС):

- Конструктивно или функционально выделяемая часть ИС, выполняющая законченную функцию от восприятия измеряемой величины до получения результата ее измерений, выражаемого числом или соответствующим ему кодом, или до получения аналогового сигнала, один из параметров которого — функция измеряемой величины.

Он представляет собой последовательное соединение СИ, образующих ИС (некоторые из этих СИ сами могут быть многоканальными, в этом случае следует говорить о последовательном соединении ИК указанных СИ). Такое соединение СИ, предусмотренное алгоритмом функционирования, выполняет законченную функцию от восприятия измеряемой величины до индикации или регистрации результата измерений включительно, или преобразование его в сигнал, удобный для дальнейшего использования вне ИС, для ввода в цифровое или аналоговое вычислительное устройство, входящее в состав ИС, для совместного преобразования с другими величинами, для воздействия на исполнительные механизмы.

Типовая структура ИК включает в себя первичный измерительный преобразователь, связующий компонент измерительной системы (Техническое устройство или часть окружающей среды, предназначенное или используемое для передачи с минимально возможными искажениями сигналов, несущих информацию об измеряемой величине от одного компонента ИС к другому (проводная линия связи, радиоканал, телефонная линия связи, высоковольтная линия электропередачи с соответствующей каналообразующей аппаратурой, а также переходные устройства — клеммные колодки, кабельные разъемы и т. п.)), промежуточный (унифицирующий) измерительный преобразователь, аналого-цифровой преобразователь, процессор, цифро-аналоговый преобразователь.

Различают простые ИК, реализующие прямые измерения какой-либо величины, и сложные ИК, реализующие косвенные, совокупные или совместные измерения, начальная часть которых разделяется на несколько простых ИК, например, при измерениях мощности в электрических сетях начальная часть ИК состоит из простых каналов измерений напряжения и тока. Учитывая многоканальность систем, использование одних и тех же устройств в составе различных ИК, последние можно выделить зачастую только функционально и их конфигурация реализуется программным путем.

Протяженность ИК может составлять от десятков метров до нескольких сотен километров. Число ИК — от нескольких десятков до нескольких тысяч. Информация от датчиков передается обычно электрическими сигналами (реже — пневматическими) — ток, напряжение, частота следования импульсов. В некоторых областях измерений современные датчики имеют цифровой выход. При большой протяженности ИК используются радиосигналы. Вторичную часть ИС после линий связи, соединяющих ее с датчиками, обычно называют измерительно-вычислительным (ИВК), (комплексный компонент измерительной системы (комплексный компонент ИС, измерительно-вычислительный комплекс): Конструктивно объединенная или территориально локализованная совокупность компонентов, составляющая часть ИС, завершающая, как правило, измерительные преобразования, вычислительные и логические операции, предусмотренные процессом измерений и алгоритмами обработки результатов измерений в иных целях, а также выработки выходных сигналов системы.), или программно-техническим (ПТК) комплексом. Значительная часть современных ИВК (ПТК) строится на базе контроллеров, как правило, модульного исполнения, включающих в себя аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи, процессор, модули дискретной (бинарной) информации (входные и выходные), вспомогательные устройства. Промышленность выпускает достаточно универсальные контроллеры, ИВК (ПТК), которые могут использоваться для автоматизации работы различных объектов. Состав, конфигурация, программное обеспечение таких комплексов конкретизируется с учетом специфики объекта. Выделение ИС в отдельный вид СИ обусловлено рядом их особенностей, порождающих специфику их метрологического обеспечения.

К числу таких особенностей можно отнести:

комплектацию ИС как единого, законченного изделия из частей, выпускаемых различными заводами-изготовителями, только на месте эксплуатации. В результате этого отсутствует заводская нормативная и техническая документация (технические условия), регламентирующая технические, в частности, метрологические требования к ИС как к единому изделию;

многоканальность систем, в результате чего ГМКН может подлежать не вся ИС, а только часть ее ИК;

разнесенность на значительные расстояния (иногда на десятки, сотни километров) отдельных частей ИС и, как следствие, различие внешних условий, в которых они находятся;

возможность развития, наращивания ИС в процессе эксплуатации или возможность изменения ее состава (структуры) в зависимости от целей эксперимента, что по существу исключает или затрудняет регламентацию требований к таким ИС в отличие от обычных СИ (измерительных приборов и т.д.), являющихся завершенными изделиями на момент выпуска их заводом-изготовителем;

размещение отдельных частей ИС может быть проведено на перемещающихся объектах. В результате одна (передающая) часть ИС может работать с различными приемными частями в процессе одного и того же цикла измерений по мере перемещения объекта. При выпуске и при эксплуатации таких ИС заранее неизвестны конкретные экземпляры приемной и передающей частей, которые будут работать совместно, тем самым отсутствует „стабильный” объект, для которого регламентируются метрологические требования;

использование первичных измерительных преобразователей, встроенных в технологическое оборудование, что затрудняет контроль ИС в целом;

широкое использование в составе ИС вычислительной техники, что выдвигает проблему аттестации алгоритмов обработки результатов измерений.

Особенности ИС делают особенно актуальной для них проблему расчета MX ИК ИС по MX образующих их компонентов. Метод расчета MX ИК ИС существенно зависит от того, относятся ли образующие его СИ к линейным устройствам. Методы расчета нелинейных систем зависят от вида нелинейности, возможности расчленения СИ на линейную инерционную и нелинейную без инерционную часть, и от других обстоятельств и отличаются большим разнообразием. При расчете MX ИК ИС можно выделить следующие, наиболее характерные этапы:

определение погрешности, обусловленной взаимодействием выходных и входных цепей последовательно включенных СИ;

определение погрешности, вносимой линиями связи;

определение погрешности, обусловленной взаимным влиянием ИК, если не приняты меры к исключению такого влияния;

приведение MX частей ИК, в том числе характеристик погрешностей, указанных в а), б), в), к одной точке ИК, как правило, к его выходу;

суммирование (объединение) MX составных частей, в результате которого получают расчетные значения MX ИК.

Для расчета характеристик случайной составляющей погрешности ИК, являющейся случайной функцией времени, в общем случае, необходимо располагать данными о спектральном составе погрешностей СИ, образующих ИК, и о динамический, характеристиках этих СИ, чтобы учесть эффект фильтрации случайных погрешностей за счет инерционности компонентов ИК. Если пренебречь эффектом фильтрации, то общее отношение между погрешностью ИК и погрешностями образующих его компонентов может быть представлено в виде:

В САК благодаря переходу от измерения абсолютных величин к относительным эффективность работы значительно повышается. Оператор САК при таком способе количественной оценки получает информацию в единицах, непосредственно характеризующих уровень опасности в поведении контролируемого объекта (процесса).

САК имеют обратную связь, используемую для воздействия на объект контроля. В них внешняя память имеет значительно меньший объем, чем объем памяти ИС, так как обработка и представление информации ведутся в реальном режиме контроля объекта.

Объем априорной информации об объекте контроля в отличие от ИС достаточен для составления алгоритма контроля и функционирования самой САК, предусматривающего выполнение операций по обработке информации. Алгоритм функционирования САК определяется параметрами объекта контроля. По сравнению с ИС эксплуатационные параметры САК более высокие: длительность непрерывной работы, устойчивость и воздействие промышленных помех, климатические и механические воздействия.

Системы автоматического контроля могут быть встроенные в объект контроля и внешние по отношению к нему. Первые преимущественно применяются в сложном радиоэлектронном оборудовании и входят в комплект такого оборудования.

1.4 Системы технической диагностики (СТД).

СТД представляет собой совокупность множества возможных состояний объекта, множества сигналов, несущих информацию о состоянии объекта, и алгоритмы их сопоставления.

Объектами технической диагностики являются технические системы. Элементы любого технического объекта обычно могут находиться в двух состояниях: работоспособном и неработоспособном. Поэтому задачей систем технической диагностики СТД является определение работоспособности элемента и локализация неисправностей.

В СТД определение состояния объекта осуществляется программными средствами диагностики. При поиске применяется комбинационный или последовательный метод.

При комбинационном поиске выполняется заданное число проверок независимо от порядка их осуществления. Последовательный поиск связан с анализом результатов каждой проверки и принятием решения на проведение последующей проверки. Системы технической диагностики подразделяют на специализированные и универсальные.

СТД подразделяют на диагностические и прогнозирующие системы. Диагностические системы предназначены для установления точного диагноза, т. е. для обнаружения факта неисправности и локализации места неисправности.

Прогнозирующие СТД по результатам проверки в предыдущие моменты времени предсказывают поведение объекта в будущем.

Существуют еще такие системы как:

Системы распознавания образов (СРО). Предназначены для определения степени соответствия между исследуемым объектом и эталонным образом.

Телеизмерительные информационные системы (ТИИС). которые предназначаются для измерения параметров сосредоточенных и рассредоточенных объектов. В зависимости от того, какой параметр несущего сигнала используется для передачи информации.

Технологический процесс реализуемый в печатной машине Е-Print 1000.

Контролирующие и измерительные приборы в схеме автомацизации печатной машины Е- Print 1000.

Разработка принципиальной электрической схемы.

Основная тенденция развития измерений в автоматизированном производстве – это переход к машинному контролю по адаптивным моделям, к применению более сложных управляющих и информационно-измерительных систем (ИИС).

В связи с этим резко возрастает значение метрологических характеристик измерительных каналов, учитывающих метрологические характеристики не только всех включенных в измерительный канал блоков, но и временные влияния каналов друг на друга.

В полиграфии информационно-измерительной системой чаще всего являетются цифровые машины. Справедливости ради следует сказать, что если главным критерием цифровой машины считать способность печатать тираж непосредственно с компьютера без промежуточных формных процессов с производительностью и качеством, сравнимым с традиционной полиграфией, то к классу цифровых можно отнести много моделей оборудования. Созданием подобных устройств, занимаются фирмы Adast, Agfa, Barco, Canon, Heidelberg, IBM, KBA, Oce, Nipson, Scitex, Screen, Indigo, Ricoh, T/R Systems, Xeikon и Xerox. Их машины различаются принципами действия, производительностью, качеством продукции и другими техническими характеристиками. В этой статье мы рассмотрим лишь три марки цифровых машин, наиболее известных российским полиграфистам, имеющих реальные установки в нашей стране, Indigo E-Print 1000+, Xeikon DCP, Heidelberg QM46-4 DI.

Общие сведения о ИИС

Измерительные информационные технологии являются разновидностью информационных технологий и выделяются из этого обширного множества тем, что носят очевидный познавательный характер и реализуют специфические процедуры, присущие только им:

− получение исходной измерительной информации в результате взаимодействия первичных измерительных преобразователей (сенсоров) с объектом измерений;

− преобразование измерительной информации с заданной и гарантированной точностью;

− сопоставление сигналов измерительной информации с размерами общепринятых единиц измерения, оценка и представление характеристик остаточной неопределенности значений измеряемых величин.

Современные измерительные информационные технологии приобретают дополнительные свойства благодаря использованию аппаратных и программных средств искусственного интеллекта. Одной из важнейших задач развития измерительных информационных технологий является расширение номенклатуры измеряемых величин, обеспечение измерений в условиях воздействия “жестких” внешних факторов (высокая температура, большое давление, ионизирующее излучение и т.д.).

Решение подобных задач связано с усложнением структуры используемых средств измерений (СИ); созданием комплексов взаимосвязанных СИ и технических средств, необходимых для их функционирования. Современные объекты исследования характеризуются большим количеством параметров, изменяющихся подчас с большой скоростью.

Иногда, чтобы получить информацию о параметрах объекта, необходимо проводить комплексные измерения, а значение измеряемой величины получать расчетным путем на основе известных функциональных зависимостей между ней и величинами, подвергаемыми измерениям.

Указанные задачи успешно решаются с помощью информационных измерительных систем (ИИС), получивших широкое распространение. В настоящее время нет общепринятого однозначного определения, что такое ИИС. Среди существующих подходов к рассмотрению понятия ИИС следует выделить два основных.

Сущность одного подхода отражена в рекомендации по межгосударственной стандартизации РМГ 29-99 “ГСИ. Метрология. Основные термины и определения”, в которой ИИС рассматривается как разновидность измерительной системы (ИС). В пункте 6.14 РМГ 29-99 приведено следующее определение:

Измерительная система - совокупность функционально объединенных мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей, ЭВМ и других технических средств, размещенных в разных точках контролируемого объекта и т.п. с целью измерений одной или нескольких физических величин, свойственных этому объекту, и выработки измерительных сигналов в разных целях.

Измерительная система – совокупность определенным образом соединенных между собой средств измерений и других технических устройств (компонентов измерительной системы), образующих измерительные каналы, реализующая процесс измерений и обеспечивающая автоматическое (автоматизированное) получение результатов измерений (выражаемых с помощью чисел или соответствующих им кодов) изменяющихся во времени и распределенных в пространстве физических величин, характеризующих определенные свойства (состояние ) объекта измерений.

Возможность развития, наращивания ИИС в процессе эксплуатации или возможность изменения ее состава (структуры) в зависимости от целей эксперимента, по существу затрудняет или исключает регламентацию требований к таким ИИС в отличие от обычных СИ, являющихся “завершенными” изделиями на момент выпуска их заводом-изготовителем.

Название “информационная” указывает:

− на конечный продукт, получаемый при помощи ИИС. Конечным продуктом является именно информация – экспериментальная количественная информация о состоянии материальных объектов и о процессах, протекающих в них, будь то сырье, готовые промышленные изделия, природные процессы или живые организмы;

Основной процесс эмпирического познания – измерение, при помощи которого получается первичная количественная информация. Поэтому к понятию “информационная” добавляется уточняющее “измерительная”. Одним из условий рассмотрения СИ как системы является необходимость и целесообразность изменений его структуры. Изменения могутn осуществляться как от применения к применению (многофункциональная система), так и в процессе применения (управляемая или адаптивная системы).

Упрощенная структура ИИС, предложенная профессором В.А. Грановским, приведена на рис. 1.

I – Измерительная подсистема, II – Классификационная подсистема,

III – Управляющая подсистема, IV – Исполнительная подсистема,

ПИП – первичный измерительный преобразователь

Рис.1 Упрощенная структура ИИС и АСУ ТП

Развитие ИИС целесообразно рассматривать в двух аспектах: структурном и функциональном. Первый отражает интегрирование различных подсистем, широкое использование средств вычислительной техники, что приводит к возникновению систем с гибкой структурой. Второй аспект характеризует резкое возрастание числа функций, выполняемых системой. При этом центр тяжести переносится с измерительных функций на другие информационные функции, связанные с использованием результатов измерений. Таким образом, в ИИС измерение во все большей степени становится неразрывно связанным с другими функциями (логической обработки, анализа результатов измерений и др.) и его выделение не всегда возможно.

Учитывая приведенные выше особенности ИИС можно дать два следующих определения ИС и ИИС в широком смысле.

Измерительная система – система средств измерений и вспомогательных технических средств, представляющая собой средство измерений.

Измерительная информационная система – информационная система, вспомогательных технических средств, в которой измерительная информация преобразуется в другие виды информации.

Наиболее крупной структурной единицей ИИС, для которой могут нормироваться метрологические характеристики (МХ), является измерительный канал (ИК). Он представляет собой последовательное соединение СИ, образующих ИИС (некоторые из этих СИ сами могут быть многоканальными, в этом случае следует говорить о последовательном соединении ИК указанных СИ).

Такое соединение СИ, предусмотренное алгоритмом функционирования, позволяет выполнять законченную функцию от восприятия измеряемой величины до индикации или регистрации результата измерений включительно, или преобразование его в сигнал, удобный для дальнейшегот использования вне ИИС, для ввода в цифровое или аналоговое вычислительное устройство, входящее в состав ИИС, для совместного преобразования с другими величинами, для воздействия на исполнительные механизмы. Типовая структура ИК включает в себя первичный измерительный преобразователь, линии связи, промежуточный измерительный преобразователь, аналого-цифровой преобразователь, процессор, цифроаналоговый преобразователь.

Различают простые ИК, реализующие процедуру измерения какой-либо величины, и сложные ИК, реализующие процедуры измерения нескольких величин и получение искомой величины расчетным путем на основе известных функциональных зависимостей между измеренными и рассчитываемой величинами. Начальная часть сложных ИК разделяется на несколько простых ИК, например, приизмерениях мощности в электрических сетях начальная часть ИК состоит из простых каналов измерений электрического напряжения и тока. Учитывая многоканальность ИИС, использование одних и тех же устройств в составе различных ИК, последние можно выделить зачастую только функционально и их конфигурация реализуется программным путем. Протяженность ИК может составлять от нескольких метров до нескольких сотен километров. Число ИК – до нескольких тысяч. Информация от первичных преобразователей передается обычно при помощи электрических сигналов (реже - пневматических) – ток, напряжение, частота следования импульсов. В некоторых областях измерений современные первичные измерительные преобразователи имеют цифровой код. При большой протяженности ИК используются радиосигналы.

Часть ИИС после линий связи, соединяющих ее с первичными преобразователями, обычно называют измерительно-вычислительным комплексом (ИВК). Значительная часть современных ИВК строится на базе контроллеров, как правило, модульного исполнения, включающих в себя аналого-цифровые и цифроаналоговые преобразователи, процессор, модули дискретной (бинарной) информации (входные и выходные), вспомогательные устройства. Состав, конфигурация, программное обеспечение ИВК конкретизируются с учетом специфики объекта.

Особенности ИИС делают особенно актуальной для них проблему расчета МХ ИИС по МХ образующих их компонентов. Метод расчета МХ ИК ИИС существенно зависит от того, относятся ли образующие его СИ к линейным устройствам. Методы расчета нелинейных систем зависят от вида нелинейности, возможности расчленения СИ на линейную инерционную и нелинейную безынерционную часть и от других обстоятельств и отличаются большим разнообразием.

Похожие страницы:

Понятие и сущность менеджмента. Основные функции менеджмента и их взаимосвязь

Организация внутренних и внешних информационных связей на предприятиях (2)

. интерпретации. Логическая система предъявляет к своей измерительной сети следующие требования: Быстрый и . Методы управления информационными потоками на предприятии Информационное обеспечение экономических систем: понятие и сущность Основу принятия .

Информационные системы и их классификация

. групповых информационных систем. Однако в крупных информационных системах наибольшее . экспериментальных установок и измерительных приборов, и на . проведения деловых игр, сущность которых заключается в . Следует уточнить само понятие "фактографическая информация" .

Понятие о физической величине. Международная система единиц физических величин СИ

. измерительные информационные (исследование), измерительные контролирующие (контроль, испытание) и измерительные . современных измерительных систем включаются . анализ. Его сущность состоит в . измерений. Для этого вводится понятие относительной погрешности x = .

Понятие и классификация микрообъектов

. и использовании автоматизированных информационно-поисковых систем. Они нацелены на . микроскопическое исследо­вание; 3) с помощью измерительных приборов; 4) копирование органическими растворителями; . им всем цели и сущ­ности опознания, а понятым, кроме того, .

Измерения являются одним из основных источников количественной информации об исследуемых объектах (ИО) самой различной природы. Измерительная техника развивалась и совершенствовалась на протяжении всей истории человечества. Во все времена ее уровень определялся уровнем и потребностями производства, в свою очередь влияя на технологический уровень. По мере развития производства и научных исследований расширялся круг измеряемых физических величин. Если во времена Древнего Египта и античности измерялось всего несколько величин (время, масса, длина, площадь, объем), то сейчас перечень измеряемых величин составляет сотни наименований. Одновременно с расширением номенклатуры измеряемых величин на порядки возрастали диапазоны измерений и уменьшались погрешности измерения. Кроме улучшения метрологических показателей средств измерений (СИ), существенно расширяются их функциональные возможности и повышаются эргономические свойства. Растет удельный вес автоматизированных СИ, увеличивается объем получаемой и обрабатываемой измерительной информации. Автоматизированные СИ встраиваются в системы автоматического управления различного уровня и становятся составными частями автоматизированного производства наряду с обрабатывающим и другим технологическим оборудованием.

Измерительные информационные системы (ИИС) являются наиболее важным видом автоматизированных СИ. Однако, прежде чем говорить о функциях и особенностях ИИС, напомним общепринятую классификацию СИ.

1. Информационно-измерительные системы и особенности их метрологического обеспечения. Назначение и виды ИИС

1.1. Информационно-измерительные системы (ИИС)

Измерительные информационные технологии являются разновидностью информационных технологий и выделяются из этого обширного множества тем, что носят очевидный познавательный характер и реализуют специфические процедуры, присущие только им:

− получение исходной измерительной информации в результате

взаимодействия первичных измерительных преобразователей (сенсоров) с объектом измерений;

− преобразование измерительной информации с заданной и гарантированной точностью;

− сопоставление сигналов измерительной информации с размерами общепринятых единиц измерения, оценка и представление характеристик остаточной неопределенности значений измеряемых величин.

Современные измерительные информационные технологии приобретают дополнительные свойства благодаря использованию аппаратных и программных средств искусственного интеллекта. Одной из важнейших задач развития измерительных информационных технологий является расширение номенклатуры измеряемых величин, обеспечение измерений в условиях воздействия “жестких” внешних факторов (высокая температура, большое давление, ионизирующее излучение и т.д.).

Решение подобных задач связано с усложнением структуры используемых средств измерений (СИ); созданием комплексов взаимосвязанных СИ и технических средств, необходимых для их функционирования. Современные объекты исследования характеризуются большим количеством параметров, изменяющихся подчас с большой скоростью.

Иногда, чтобы получить информацию о параметрах объекта, необходимо проводить комплексные измерения, а значение измеряемой величины получать расчетным путем на основе известных функциональных зависимостей между ней и величинами, подвергаемыми измерениям.

Указанные задачи успешно решаются с помощью информационных измерительных систем (ИИС), получивших широкое распространение. В настоящее время нет общепринятого однозначного определения, что такое ИИС. Среди существующих подходов к рассмотрению понятия ИИС следует

выделить два основных.

Сущность одного подхода отражена в рекомендации по межгосударственной стандартизации РМГ 29-99 “ГСИ. Метрология. Как разновидность измерительной системы (ИС). В пункте 6.14 РМГ 29-99 приведено следующее определение:

Измерительная система - совокупность функционально объединенных мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей, ЭВМ и других технических средств, размещенных в разных точках контролируемого объекта и т.п. с целью измерений одной или нескольких физических величин, свойственных этому объекту, и выработки измерительных сигналов в разных целях.

1. В зависимости от назначения измерительные системы разделяют на измерительные информационные, измерительные контролирующие, измерительные управляющие системы и др.

2. Измерительную систему, перестраиваемую в зависимости от изменения измерительной задачи, называют гибкой измерительной системой (ГИС).

1. Измерительная система теплоэлектростанции, позволяющая получать измерительную информацию о ряде физических величин в разных энергоблоках. Она может содержать сотни измерительных каналов.

2. Радионавигационная система для определения местоположения различных объектов, состоящая из ряда измерительно-вычислительных комплексов, разнесенных в пространстве на значительное расстояние друг от друга.

На практике почти повсеместно применяется термин “информационно-измерительная система”, который, по мнению ряда видных метрологов, неверно отражает понятие об измерительной информационной системе.

При образовании термина метрологического характера на первом месте должен указываться основной терминоэлемент (в данном случае - измерительная), затем – дополнительный (информационная). Это положение и отражено в примечании к приведенному выше определению.

Измерительная система – совокупность определенным образом соединенных между собой средств измерений и других технических устройств (компонентов измерительной системы), образующих измерительные каналы, реализующая процесс измерений и обеспечивающая автоматическое (автоматизированное) получение результатов измерений (выражаемых с помощью чисел или соответствующих им кодов) изменяющихся во времени и распределенных в пространстве физических величин, характеризующих определенные свойства (состояние) объекта измерений.

1. Измерительные каналы могут входить в состав, как автономных измерительных систем, так и более сложных систем: контроля, диагностики, распознавания образов, других информационно-измерительных систем, а также автоматических систем управления технологическими процессами. В сложных системах целесообразно объединять измерительных каналы в отдельную подсистему с четко выраженными ее границами как со стороны входа (места подсоединения к объекту измерений), так и со стороны выхода (места получения результатов измерений).

2. Измерительные системы обладают основными признаками средств измерений и являются их специфической разновидностью. ИС рассматривается как составная часть более сложных структур - ИИС, которые могут реализовывать следующие функции: измерительные информационные, логические (распознавания образов, контроль), диагностики, вычислительные.

Комплектацию ИИС как единого, законченного изделия из частей, выпускаемых различными заводами-изготовителями, часто осуществляется только на месте эксплуатации.

В результате этого может отсутствовать заводская нормативная и техническая документация (технические условия), регламентирующая технические, в частности, метрологические требования к ИИС как единому изделию. Соответственно возникают трудности с проведением испытаний для целей утверждения типа.

Возможность развития, наращивания ИИС в процессе эксплуатации или возможность изменения ее состава (структуры) в зависимости от целей эксперимента, по существу затрудняет или исключает регламентацию требований к таким ИИС в отличие от обычных СИ, являющихся “завершенными” изделиями на момент выпуска их заводом-изготовителем.

− на конечный продукт, получаемый при помощи ИИС. Конечным продуктом является именно информация

– экспериментальная количественная информация о состоянии материальных объектов и о процессах, протекающих в них, будь то сырье, готовые промышленные изделия, природные процессы или живые организмы;

− на принадлежность ИИС к более широкой области – информационной технике. Эта более широкая область имеет и другие составные части.

Основной процесс эмпирического познания – измерение, при помощи которого получается первичная количественная информация. Поэтому к понятию “информационная” добавляется уточняющее “измерительная”.

Одним из условий рассмотрения СИ как системы является необходимость и целесообразность изменений его структуры. Изменения могут осуществляться как от применения к применению (многофункциональная система), так и в процессе применения (управляемая или адаптивная системы).

Если структура СИ неизменна и условия его использования остаются одинаковыми в течение периода эксплуатации, возможно определить модель

СИ типа “вход-выход”. Например, многоканальные электронные СИ для измерения температуры серии 5150 фирмы Guildline имеют нормированные

МХ и, с точки зрения потребителя, не рассматриваются с системных позиций. Автоматизация также не обязательно связана со структуированностью СИ, трактуемого как система. Компактный прибор, рассматриваемый как единое изделие, может быть высоко автоматизированным.

Примером может быть современный цифровой вольтметр, в котором реализуются в автоматическом режиме функции выбора метода измерений, установления диапазона измерений и периодической самодиагностики.

Уточняющее понятие “система” указывает на необходимость учета сложности структуры СИ, даже в том случае, если оно является одноканальным.

В развитии ИС можно выделить два этапа, граница между которыми определяется включением в состав систем средств вычислительной техники.

На первом этапе структура и функции системы однозначно согласованы и измерительная функция является определяющей. Информационные функции, связанные с отображением результатов измерений, рассматриваются как вспомогательные.

На втором этапе система становится информационной в широком смысле, т.е. позволяет реализовать не только измерительную, но и другие

информационные функции. Результатом является создание ИИС, которые предназначены для выполнения, на основе измерений, функций контроля, испытаний, диагностики и др.

Упрощенная структура ИИС, предложенная профессором В.А. Грановским, приведена на рис. 1.1.

Рис.1.1. Упрощенная структура ИИС и АСУ ТП( Автоматизированная Система Управления Техническим Процессом)

I – Измерительная подсистема, II – Классификационная подсистема,

III – Управляющая подсистема, IV – Исполнительная подсистема,

ПИП – первичный измерительный преобразователь

Развитие ИИС целесообразно рассматривать в двух аспектах: структурном и функциональном. Первый отражает интегрирование различных подсистем, широкое использование средств вычислительной техники, что приводит к возникновению систем с гибкой структурой. Второй аспект характеризует резкое возрастание числа функций, выполняемых системой. При этом центр тяжести переносится с измерительных функций на другие информационные функции, связанные с использованием результатов измерений.

Таким образом, в ИИС измерение во все большей степени становится неразрывно связанным с другими функциями (логической обработки, анализа результатов измерений и др.) и его выделение не всегда возможно.

Учитывая приведенные выше особенности ИИС можно дать два следующих определения ИС и ИИС в широком смысле.

Измерительная система – система средств измерений и вспомогательных технических средств, представляющая собой средство измерений.

Измерительная информационная система – информационная система, состоящая из информационных средств, включая средства измерений, и вспомогательных технических средств, в которой измерительная информация преобразуется в другие виды информации.

Наиболее крупной структурной единицей ИИС, для которой могут нормироваться метрологические характеристики (МХ), является измерительный канал (ИК). Он представляет собой последовательное соединение СИ, образующих ИИС (некоторые из этих СИ сами могут быть многоканальными, в этом случае следует говорить о последовательном соединении ИК указанных СИ).

Выбор между использованием организацией независимой внешней шины и встроенной шинной зависит от конкретного назначения измерительной системы. В больших системах предпочтение отдают обмену сигналами по встроенной шине, при разработке которой принимают во внимание специальные условия эксплуатации. Однако в случае, когда возникает необходимость в измерительной системе, которой предстоит… Читать ещё >

Информационно-измерительные системы. Технические измерения и приборы ( реферат , курсовая , диплом , контрольная )

Информационно-измерительные системы (ИИС) представляют собой совокупность средств измерений и вспомогательных устройств, соединенных между собой каналами связи. Они предназначены для автоматического получения измерительной информации от ряда ее источников, а также для ее передачи и обработки.

В развитии измерительных информационных систем можно отметить ряд поколений.

Системы первого поколения (конец 50-х — 60-е годы) — это системы в основном централизованного циклического получения измерительной информации с элементами вычислительной техники на базе дискретной полупроводниковой техники. Этот этап принято называть периодом детерминизма, так как для анализа в ИИС использовался хорошо разработанный к тому времени аппарат аналитической математики.

ИИС второго поколения (70-е годы) используют адресный сбор информации и обработку информации с помощью встроенных ЭВМ. Элементную базу здесь представляют микроэлектронные схемы малой и средней степени интеграции. Этот период характеризуется решением целого ряда вопросов теории систем в рамках теории случайных процессов и математической статистики, поэтому его принято называть периодом стохастичности.

Третье поколение (начало 80-х годов) характеризуется широким введением в ИИС БИС, микропроцессоров и микропроцессорных блоков, микро-ЭВМ и промышленных функциональных блоков, совместимых между собой по информационным, метрологическим, энергетическим и конструктивным характеристикам, а также созданием распределенных ИИС. В этот период появились адаптивные ИИС.

Возникновение ИИС четвертого поколения (конец 80-х годов) — гибких перестраиваемых программируемых ИИС — обусловлено дальнейшим развитием системотехники и вычислительной техники — это гибкие перестраиваемые программируемые ИИС. В элементной базе резко возрастает доля интегральных схем большой и сверхбольшой степени интеграции.

Пятое поколение — это интеллектуальные и виртуальные измерительные информационные системы, построенные на базе персональных компьютеров и современного математического и программного обеспечения.

В зависимости от выполняемых функций ИИС реализуются в виде:

  • • измерительных систем;
  • • систем автоматического контроля;
  • • систем технической диагностики;
  • • систем распознавания образов (идентификации);
  • • телеизмерительных систем.

Измерительная система входит в другие указанные системы как подсистема.

Назначение любой ИИС, необходимые функциональные возможности и технические характеристики в решающей степени определяются объектом исследования, для которого данная система создается.

Назначение ИИС можно определить как целенаправленное оптимальное ведение измерительного процесса и обеспечение смежных систем высшего уровня достоверной информацией. Исходя из этого основные функции ИИС — получение измерительной информации от объекта исследования, ее обработка, передача, представление информации оператору или ЭВМ, запоминание, отображение и формирование управляющих воздействий.

Степень достижения функций принято характеризовать с помощью критериев измерения. ИИС оптимизируют по многим частичным критериям таким, как точность, помехоустойчивость, надёжность, пропускная способность, адаптивность сложность и экономичность.

ИИС обычно классифицируют:

1. По разновидности входных величин (табл. 1.2).

Классификация ИИС по входным величинам

Поведение во времени Расположение в пространстве Характер величин Энергетический признак Взаимосвязь помех с входными величинами.

Непрерывный Активные Независимые помехи.

Изменяющиеся Распределенное Дискретный Пассивные Помехи, связанные с входными величинами.

  • 2. По выходной информации ИИС делятся на измерительные, на выходе которых формируется количественная измерительная информация, контрольно-диагностические и распознающие ИИС, на выходе которых формируются суждения о состоянии объектов.
  • 3. По принципам построения (табл. 1.3).

Классификация ИИС по принципам построения

Порядок выполнения операций получения информации.

Модульность состава системы.

Использование стандартного интерфейса.

Наличие программноуправляемых вычислительных устройств.

Наличие контуров информационной обратной связи.

Изменение скоростей получения и выдачи информации.

Сигналы, используемые в ИИС.

Структурная и информацион;

Адаптация к исследуемым величинам.

В зависимости от способа организации передачи информации между функциональными блоками (ФБ) различают цепочечную, радиальную и магистральную структуры ИИС (рис. 1.20).

Состав и структура конкретной ИИС определяется общими техническими требованиями, установленными ГОСТом, и требованиями, содержащимися в техническом задании на ее создание.

ИИС должна управлять измерительным процессом или экспериментом в соответствии с принятым критерием функционирования и обладать свойствами технической, информационной и метрологической совместимости, а также допускать возможность дальнейшей модернизации и развития.

Процессом функционирования ИИС, как и любой другой технической системы, является целенаправленное преобразование входной информации в выходную информацию. Это преобразование выполняется либо автоматически комплексом технических средств (КТС), то есть техническим обеспечением, либо совместно оперативным персоналом и КТС в сложных ИИС. Чтобы персонал и КТС могли функционировать оптимально, необходимы соответствующие инструкции и правила. Эту задачу выполняет организационное обеспечение. Математическое, программное и информационное обеспечение входит в состав ИИС с цифровым вычислительным комплексом.

Основные структуры ИИС.

Рис. 1.20. Основные структуры ИИС

К математическому обеспечению относятся математические модели и вычислительные алгоритмы.

Программное обеспечение гарантирует реализацию вычислительных алгоритмов и алгоритмов функционирования системы и охватывает круг решений, связанных с разработкой и эксплуатацией программ.

Информационное обеспечение определяет способы и формы информационного отображения состояния объекта исследования в виде документов, диаграмм, графиков и сигналов для их представления обслуживающему персоналу и ЭВМ с целью дальнейшего использования.

Технические средства ИИС состоят в общем случае из:

  • ? первичных измерительных преобразователей;
  • ? вторичных измерительных преобразователей;
  • ? элементов сравнения и мер;
  • ? блока цифровых устройств и памяти;
  • ? элементов описания — норм;
  • ? преобразователей сигнала,
  • ? средств отображения.

В самом общем случае компьютеризованная измерительная система может быть спроектирована двумя способами: как централизованная система и как децентрализованная система. На рис. 1.21 приведен пример системы с централизованной архитектурой.

Централизованная ИИС.

Рис. 1.21. Централизованная ИИС

Эта система называется централизованной, потому что части системы, ответственные за преобразование сигнала, используются для обработки всех сигналов последовательно. Соответствующая электроника размещается обычно в центральном компьютере. Достоинства этой системы в том, что ее стоимость относительно низка.

На рис. 1.22 показана измерительная система с децентрализованной архитектурой. В этой системе каждый канал содержит свои собственные узлы преобразования, и только цифровой процессор работает в режиме временного мультиплексирования. Такой принцип позволяет производить оптимизацию в каждом канале независимо. Кроме того, блоки преобразования при такой архитектуре могут быть в к раз более медленными, чем те же узлы в централизованной системе.

Децентрализованная ИИС.

Рис. 1.22. Децентрализованная ИИС

Отдельные блоки преобразования будут менее дорогими. В такой системе преобразование можно выполнять локально в месте расположения источника сигнала. Это означает, что сигналы от измерительного источника к процессору можно передавать в цифровом виде, а не в виде аналоговых сигналов, которые очень чувствительны к помехам.

Если в централизованной системе сбора данных сигналы в отдельных каналах сильно различаются по величине, то можно в центральную часть системы добавить программируемый усилитель. Тогда его коэффициент усиления будет изменяться процессором одновременно с изменением адреса канала. Однако переключение усилителя на новое значение коэффициента усиления потребует определенного времени, и из-за этого максимальная скорость сканирования в системе понизится. В связи с этим важно разбить каналы на группы с примерно одинаковым уровнем сигналов. Тогда можно будет программируемый усилитель переключать не каждый раз при обращении к новому каналу. Можно также воспользоваться субкоммутацией, предусмотрев, например, три входных мультиплексора для работы с сигналами низкого, среднего и высокого уровня и включив на выходе каждого из них свой усилитель с фиксированным коэффициентом усиления так, чтобы только после этого происходило окончательное мультиплексирование сигналов в один канал.

На вход одного из каналов системы часто подают опорный сигнал или сигнал калибровки. Тогда можно обнаруживать уход коэффициентов передачи и запрограммировать цифровой процессор на коррекцию этих ошибок.

Иногда система сбора данных должна воспринимать также ряд двоичных входных сигналов, таких, например, как положение переключателей или выходные сигналы датчиков в системах обнаружения нежелательных событий. Эти сигналы подаются прямо на отдельные входы цифрового мультиплексора или на вход процессора независимо, либо через цифровой мультиплексор, обеспечивающий переключение между выходом АЦП и цифровым входом.

Система сбора данных должна содержать также блок синхронизации и управления, работающий под управлением компьютера. Этот блок вырабатывает управляющие сигналы, необходимые для надлежащего функционирования самой системы, на основе которых генерируются адреса каналов, выдаются команды перехода в режим хранения и команды преобразования, а также устанавливаются коэффициенты усиления.

Выбор между использованием организацией независимой внешней шины и встроенной шинной зависит от конкретного назначения измерительной системы. В больших системах предпочтение отдают обмену сигналами по встроенной шине, при разработке которой принимают во внимание специальные условия эксплуатации. Однако в случае, когда возникает необходимость в измерительной системе, которой предстоит воспользоваться всего один раз, например, при испытаниях дорогой машины во время ее первоначального пуска, скорее следует применить стандартную внешнюю шину, к которой легко подключить имеющиеся измерительные приборы. Для этой цели практически всегда применяется шина ШЕЕ-488, известная под несколькими различными названиями, в том числе под названием КОП — канал общего пользования. В 1976 году эта шина была принята в Европе Международной электротехнической комиссией в качестве стандарта ШС 625−1, а в 1978 году — американским Институтом инженеров по электротехнике и электронике в качестве стандарта ШЕЕ-488. Эта шина служит гибким интерфейсом между измерительными приборами, компьютерами и периферией, то есть такими внешними устройствами, как плоттеры и принтеры.

Шина ШЕЕ-488 является средством связи коллективного пользования. Все устройства, включенные в систему, подключаются к шине параллельно. Поэтому шина, состоящая из 16 проводов или линий, подведена к каждому из участников. Шина допускает объединение в одну систему максимум 15 устройств. В принципе, каждое из входящих в систему устройств может вступить в двустороннюю связь с любым другим устройством и передать результат измерений или управляющие сигналы.

Контроллер управляет шиной, указывая, какому устройству быть источником и каким устройствам быть приемниками. Контроллер может также установить одно или несколько устройств в какой-то другой режим работы, в котором это устройство, как измерительный прибор, будет выполнять функцию, отличающуюся от уже указанных.

Сигналы, передаваемые по 16 линиям шины ШЕЕ-488, имеют уровни, принятые в транзисторно-транзисторной логике (ТТЛ-сигналы). Совокупность всех линий разбивается на три подшины, каждая из которых выполняет свою функцию.

ИИС, предназначенные только для измерения и хранений информации, носят название измерительных систем (ИС).

Измерительные системы могут быть ближнего или дальнего действия. На вход системы может поступать множество изменяющихся во времени и распределенных в пространстве величин. Упрощенная классификация измерительных систем представлена на рис. 1.23.

Упрощенная классификация измерительных систем.

Рис. 1.23. Упрощенная классификация измерительных систем

Читайте также: