КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Измерительные информационные системы
Общие сведения. Усложнение современного производства, развитие научных исследований в различных направлениях привело к необходимости измерять или контролировать одновременно сотни, а иногда и тысячи физических величин. При этом наметился переход к принятию решений на основании использования результатов не отдельных измерений, а потоков измерительной информации, интенсивность которых возрастает за счет увеличения частотного диапазона и числа измеряемых величин. Естественная физиологическая ограниченность возможностей человека в восприятии и переработке больших объемов информации привела к возникновению такого вида средств измерений, как измерительные информационные системы. По функциональному назначению ИИС делят на измерительные системы, системы автоматического контроля, системы технической диагностики. Получили распространение измерительно-вычислительные комплексы (ИВК) − вид ИИС, в состав которых входит свободно программируемая ЭВМ, используемая не только для обработки результатов измерения, но и для управления самим процессом измерения, а также для формирования управляющих воздействий на объект исследования. По организации алгоритма функционирования ИИС различают системы с жестким заранее заданным алгоритмом функционирования, программируемые системы и адаптивные системы. Основными функциями ИИС являются: получение измерительной информации от объекта исследования; обработка измерительной информации; представление информации оператору или ЭВМ; формирование управляющих воздействий на объект исследования. В общем виде ИИС содержит следующие устройства: 1) устройство измерения, включающее в себя первичные и вторичные измерительные преобразователи и собственно измерительное устройство, выполняющее операции сравнения с мерой, квантование, кодирование; в это же устройство может входить и коммутатор; 2) устройство обработки измерительной информации, выполняющее обработку измерительной информации по определенному алгоритму (сокращение избыточности, математические операции, модуляция и т. п.); 3) устройство хранения информации; 4) устройство представления информации в виде регистраторов и индикаторов; 5) устройство управления, служащее для организации взаимодействия всех узлов ИИС; 6) устройство воздействия на объект, включающее в себя генераторы стимулирующих воздействий. Физические величины, измеряемые и контролируемые с помощью ИИС, весьма разнообразны. Для того чтобы ИИС были универсальными, т. е. пригодными для измерения и контроля разнообразных величин, измеряемые и контролируемые величины представляют унифицированными электрическими сигналами. Унификация заключается в линеаризации зависимости информативного параметра сигнала от измеряемой величины и в приведении максимального и минимального размера информативного параметра к заданным значениям. В ИИС применяют следующие унифицированные сигналы: 1. Непрерывные сигналы в виде постоянных и переменных токов и напряжений, параметры которых (мгновенные, средние, действующие значения, частота, период, угол фазового сдвига между двумя переменными токами или напряжениями) являются информативными параметрами. Диапазоны изменения параметров некоторых непрерывных унифицированных сигналов нормированы государственными стандартами. Эти сигналы называют нормированными. Приведение (нормирование) параметров сигналов к определенному уровню осуществляется так называемыми нормирующими измерительными преобразователями. 2. Импульсные сигналы в виде серии импульсов постоянного тока, параметры которых (амплитуда, частота, длительность импульсов или интервалов) являются информативными параметрами. 3. Кодово-импульсные сигналы, например, в виде импульсов постоянного тока или напряжения, комбинации которых передают значения кодированных измеряемых величин. Применение тех или иных унифицированных сигналов зависит от требуемых характеристик ИИС, вида канала связи, формы представления измерительной информации (аналоговая или цифровая), используемой элементной базы и др. Измерительные системы. К измерительным системам (ИС) относят ИИС, в которых преобладает функция измерения, а функции обработки и хранения незначительны или отсутствуют совсем. Измерительные системы делят на системы ближнего действия и системы дальнего действия — телеизмерительные системы. Можно выделить несколько видов ИС. Многоканальные ИС представляют собой один из самых распространенных видов ИС и содержат в каждом измерительном канале полный набор элементов. Многоканальные ИС обладают наиболее высокой надежностью, наиболее высоким быстродействием при одновременном получении результатов измерений, возможностью индивидуального подбора средств измерений к измеряемым величинам, что исключает иногда необходимость унификации сигналов. Недостаток таких систем − повышенная сложность и стоимость. Имеются также трудности в организации рационального представления измерительной информации оператору. Сканирующие ИС системы последовательно во времени выполняют измерения множества величин с помощью одного канала измерения и содержат один набор элементов и так называемое сканирующее устройство. Сканирующее устройство перемещает датчик, называемый в этом случае сканирующим датчиком, в пространстве, причем траектория движения датчика может быть заранее запрограммирована (пассивное сканирование) либо может изменяться в зависимости от полученной в процессе сканирования информации (активное сканирование) Сканирующие ИС применяют в случае, когда измеряемая величина распределена в пространстве. При исследовании параметрических полей (температур, давлений, механических напряжений и т.д.) такие ИС дают количественную оценку значений параметров полей в заданных точках. Иногда с помощью сканирующих ИС определяют экстремальные значения параметров исследуемых полей либо находят места равных значений этих параметров. Недостатком этих ИС является относительно малое быстродействие из-за последовательного выполнения операций измерения для всех измеряемых величин. Мультиплицированные ИС позволяют в течение одного цикла изменения известной величины (развертки) выполнить сравнение со всеми измеряемыми величинами, т. е. определить множество величин без применения коммутирующих узлов. Многоточечные ИС применяют для исследований сложных объектов с большим числом измеряемых величин. Число измерительных каналов в таких системах может достигать нескольких тысяч. Телеизмерительные системы. В различных областях науки и техники возникает необходимость осуществлять измерения на объектах, находящихся на значительном расстоянии от средств представления или последующей обработки (например, с помощью ЭВМ) информации. Такая необходимость возникает при измерениях параметров движущихся объектов, при измерениях параметров объектов, рассредоточенных по площади (большие промышленные предприятия, газо- и нефтепроводы), а также при измерениях параметров объектов, непосредственное нахождение человека около которых является невозможным (например, объекты атомной энергетики). Все эти, а также многие другие задачи решают телеизмерительные системы (ТИС). Отличие ТИС от измерительных систем ближнего действия заключается в наличии у ТИС специального канала связи. Под каналом связи понимают совокупность технических средств, необходимых для передачи информации от различных источников. Одной из основных частей канала связи является линия связи, под которой понимается физическая среда, по которой передается информация на значительное расстояние. Различают проводные линии связи, радиолинии и оптические линии связи. Основная характеристика канала связи − полоса пропускания частот, которая зависит от вида канала связи и наличия помех. Можно выделить несколько видов ТИС. Токовые телеизмерительные системы. В токовых ТИС, называемых еще системами интенсивности, размер измеряемой величины передается по проводным линиям связи постоянным током (0-5 мА), вырабатываемым преобразователем. Частотные телеизмерительные системы. В частотных ТИС значения измеряемых величин передаются по линии связи частотой синусоидального тока или импульсов постоянного тока. Время-импульсные телеизмерительные системы. Втаких ТИС значение измеряемой величины передается по линии связи длительностью импульсов постоянного тока или интервалами между импульсами. Цифровые телеизмерительные системы. В цифровых ТИС, называемых еще кодово-импульсными системами, значение измеряемой величины передается по линии связи кодовой комбинацией в виде комбинации импульсов. Наиболее часто применяется двоичный код, который на принимающей стороне преобразуется в единично-десятичный код, более удобный для цифрового воспроизведения измеряемой величины. Системы автоматического контроля. Системы автоматического контроля (САК) и системы технической диагностики (СТД) являются разновидностями ИИС, с помощью которых осуществляется контроль за состоянием различных объектов. Отличием СТД от САК является то, что СТД не только выдает информацию о исправности или неисправности контролируемого объекта, но и указывает место неисправности. Практически любая СТД имеет в своем составе устройство воздействия на объект в виде генераторов стимулирующих воздействий, в то время как САК может не иметь таких устройств.
Дата добавления: 2014-01-20; Просмотров: 1325; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |