АЦП ЦУС

...

...

Рис. 2. Радиальная структура ИИС

Магистральная структура ИИС приведена на рис. 3.

	ФБ1		ФБ2		ФБn

Рис. 3. Магистральная структура ИИС

Процессом функционирования ИИС, как и любой другой технической системы, является целенаправленное преобразование входной информации в выходную. Это преобразование выполняется либо автоматически при наличии соответствующих функциональных блоков (ФБ), либо совместно штатным обслуживающим персоналом (ШОП) и использованием соответствующих ФБ в сложных ИИС, ИВК и ИИУС. Для того, чтобы система человек – машина (CЧМ) функционировала оптимально, необходимо иметь соответствующие правила и инструкции по эксплуатации ИИС. Эту задачу выполняет организационное обеспечение ИИС.

Виды ИИС. ИИС, предназначенные для измерения и хранения информации носят название измерительных систем (ИС), которые делятся на два больших класса: ближнего и дальнего действия.

При этом на вход системы поступает множество изменяющихся во времени и (или) распределённых в пространстве величин.

Упрощённая классификация ИС представлена на рис. 4. Наиболее распространёнными ИС являются системы для прямых измерений. Для всех ИС основными элементами системы являются первичные преобразователи {Д}, элементы сравнения {С}, меры {M} и элементы отображения информации {B}.

Для совместных и совокупных измерений часто используют многомерные и аппроксимирующие системы.

Важнейшими характеристиками ИС являются: эффективность, полнота выполняемых функций, достоверность, надёжность, быстродействие, характеристики входов и выходов и метрологические параметры.

Обобщённая структурная схема ИС для прямых измерений представлена на рис. 5.

Прямые

Рис. 4. Упрощённая классификация ИС

{Д} {C} {B}

{M}

Рис. 5. Обобщённая структура ИС для прямых измерений

На структурной схеме ИС обозначено:

Д – датчик (первичный преобразователь); С – аналоговое устройство сравнения; М – мера (СИ, предназначенное для воспроизведения заданного значения физической величины, бывают – рабочие и образцовые); В - элемент отображения информации, в данном случае цифровой индикатор.

Многоканальные ИИC параллельного действия. Наиболее распространёнными видами ИИС являются многоканальные ИС параллельного действия, обладающие наиболее высокой надежностью и более высоким быстродействием при одновременном получении информации об объекте по всем каналам, возможностью подбора СИ к измеряемым величинам, что может исключить унификацию сигналов при использовании ИИС. Однако данные ИС отличаются повышенной сложностью и стоимостью. Структурная схема многоканальной ИС приведена на рис. 6.

ФБ

{Д} АУС

Н #

ЦАП

#

ЦН

а) аналоговая мера

ФБ

{Д}

ЦН

б) цифровая мера

Рис. 6. Структурная схема многоканальной ИС

На структурной схеме многоканальной ИС обозначено:

Д – датчик; АУС – аналоговое устройство сравнения; АЦП – аналого-цифровой преобразователь; ЦН – цифровая норма; ФБ – функциональный блок; ПП – показывающий прибор; ЦУС – цифровое устройство сравнения.

Под многоканальными ИС параллельного действия подразумевается совместное применение нескольких СИ, средства отображения информации которых располагаются на пульте оператора. Такого вида ИС широко применяются в энергетике, авиации и т. п.

На самом деле выделение ИС в отдельный вид параллельного действия представляет собой не что иное, как совокупность одноканальных автономных ИИС, каждая из которых решает частную измерительную задачу, а результаты их измерений имеют самостоятельное значение. Однако применение многопроцессорных ПК в измерительной технике позволило сделать первый шаг в создании ИС четвёртого поколения на основе многопроцессорных ИИС.

В н. в. разрабатываются и внедряются в практику повседневной жизни ИИС пятого поколения, представляющие собой интеллектуальные и виртуальные ИИС, построенные на базе современных ПК и различных систем математического и программного обеспечения (LabVIEW, Ultra Soft logic и др.).

Многопроцессорные ИИС позволяют параллельно получать информацию от всех или части точек информационного поля (исследуемого объекта), одновременно её обрабатывать и синтезировать один или несколько параметров или образов, характеризующих состояние объекта. Многопроцессорные ИИС применяются для проведения косвенных, совместных и совокупных измерений в реальном масштабе времени.

Наряду с этим, в многоканальной системе возникают трудности в разделении сигналов от элементов сравнения. В этом случае прибегают к специальным мерам.

Таким образом ИИС представляют собой сложный измерительный комплекс, включающий в свой состав не только измерительные преобразователи. Но и средства микропроцессорной техники и ПК различной архитектуры, предназначенные не только для обработки измерительной информации, но и для реализации процесса измерений (н-р. тестовых или итерационных алгоритмов), а также управления процессом получения информации (управления системными коммутаторами, таймерами и т. п.).

Сканирующие (последовательного действия) ИИС. Данные ИС с помощью одного канала выполняют последовательно измерения множества величин с помощью сканирующего устройства (СкУ),.которое перемещает датчик в пространстве и дают возможность получать информацию из различных точек исследуемого информационного поля. Структурная схема сканирующей ИС приведена на рис. 7.

Д А АУС

Рис. 7. Структурная схема сканирующей ИС

На структурной схеме сканирующей ИС обозначено:

СкУ – сканирующее устройство.

Сканирующие ИС применяют для измерения температурных полей, нахождения экстремальных значений исследуемых полей (давлений, механических напряжений и т. п.), нахождения одинаковых значений параметра (н-р, толщины проволоки).

Применение данных ИС даёт возможность определять значения параметра в любой точке информационного поля, координаты точки с заданным значением параметра, значения, расположение и форму экстремумов параметра информационного поля, линий и площадей с одинаковым значением параметров, расстояний до любой точки информационного поля и т. п.

Перечисленные функциональные возможности обусловили широкое использование сканирующих ИС во многих областях человеческой деятельности, поэтому это один из самых обширных классов ИС, который по разнообразию конструкций превосходит любой другой.

Основным элементом. Определяющим конструктивную особенность ИС, является сканирующий датчик, в котором реализуется один из многих способов сканирования.

Способы сканирования имеют ряд признаков, которые позволяют в общем случае классифицировать ИС и оценивать их возможности.

По виду взаимодействия сканирующего датчика с информационным полем существуют контактные и бесконтактные способы сканирования. Контактные способы сканирования предусматривают соприкосновение датчика с объектом в процессе сканирования (н-р, измерение токов утечки диэлектриков и т. п.). Эти способы обладают высокой точностью, простотой реализации, но имеют невысокую надёжность и, кроме того, не всегда физически реализуемы.

Бесконтактные способы сканирования позволяют получить информацию без механического соприкосновения датчика с объектом.

В зависимости от вида обмена энергией между объектом и ИС способы сканирования делятся на активные и пассивные.

Активные способы предусматривают некоторое воздействие (вносимую энергию) на объект. О состоянии объекта судят по его реакции на это воздействие (н-р, радиолокационные измерения, измерение параметров объекта при помощи вихретоковых преобразователей, лазерных измерениях и т. п.).

Пассивные способы сканирования основаны на использовании энергии объекта (н-р, измерение температуры нагретых тел, определение объёмных и поверхностных зарядов и т. п.). К этому же способу сканирования относят способ, основанный на использовании энергии, не создаваемый ни объектом, ни ИС – это отражённый солнечный свет.

Пассивные способы сканирования значительно проще в практической реализации, так как при их использовании необходимо осуществлять сканирование лишь приёмника информации – датчика.

При организации сканирующего привода используется два способа его реализации: электромеханический и электронный. При электромеханическом сканировании используются электромеханические элементы – линейные и угловые электродвигатели, управляемые электрическими сигналами. При электронном сканировании используется перемещение на основе технологий электронных, световых и электромагнитных пучков энергии в пространстве (ЭЛТ, лазерные измерители и т. п.)

Дата добавления: 2014-01-07