Шпаргалка по "Информационно измерительные системы"

В некоторых ИК нормированный носитель информации А из узла 1 сразу поступает в узел 4₁ для измерения и отображения. В других ИК аналоговая информация А без операции нормирования сразу поступает в узел 2, где она дискретизируется.

Таким образом, информационная модель (

, а) имеет шесть ветвей, по которым могут передаваться потоки информации: аналоговые ветви 0-1-2-3₁-4₁ и 0-1-4₁ и аналого-дискретные 0-1-2-3₂-4₁, 0-1-2-3₂-4₂ и 0-2-3₂-4₁, 0-2-3₂-4₂. Ветвь 0-1-4₁ не используется при построении измерительных каналов ИИС, а применяется лишь в автономных измерительных приборах, и потому в модели на

, б) она не показана.

Модель, приведенная на

, б, отличается от модели на

, а лишь наличием ветвей 3₂-1'-0, 3₁- 1'-0, 3₁- 1'-1, по которым осуществляется обратная передача аналогового носителя информации А_д. В узле 1'  выходной носитель аналоговой информации А_д преобразуется в однородный с носителем входной информации А или носителем нормированной информации А_н сигнал А7. Компенсация может быть осуществлена как по А, так и по А_д. - Анализ информационных моделей измерительных каналов ИИС показал, что при построении ее на основе метода прямого измерения возможны лишь пять вариантов структур, а при использовании методов измерения с обратным преобразованием информации 20.

В подавляющем большинстве случаев (особенно при построении ИИС для удаленных объектов) обобщенная информационная модель ИК ИИС имеет вид, показанный на

  а), а наибольшее распространение получили аналого-дискретные ветви 0-1-2-3₂-4₂ и 0-2-3₂-4₁, Как видно, для указанных ветвей число уровней преобразования информации в ИК не превышает трех.

Так как  в узлах располагаются технические  средства, осуществляющие преобразование информации, то, учитывая ограниченное число уровней преобразования, их можно объединить в три группы. Это позволит при разработке ИК ИИС выбрать нужные технические средства для реализации той или иной структуры.

Группа  технических средств узла 1 включает в себя весь набор первичных измерительных преобразователей, а также унифицирующие (нормирующие) измерительные преобразователи (УИП), осуществляющие масштабирование, линеаризацию, преобразование мощности и т. д., блоки формирования тестов и образцовые меры.

В узле 2 в случае наличия аналого-дискретных ветвей располагается другая группа средств измерения: аналого-цифровые преобразователи (АЦП), коммутаторы Км, служащие для подключения соответствующего источника информации к ИК или устройству обработки, а также каналы связи (КС).

Третья  группа (узел 3₂) объединяет в своем составе преобразователи кодов (ПК), цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП) и линии задержки (ЛЗ).

Информационная  модель ИИС позволяет перейти  к структуре его измерительного канала ИК для ветви 0-1-2-3₂-4₂ и обобщенной структурной схеме ИИС в целом, представленных в следующем разделе.

В промышленности и сельском хозяйстве, в медицине и военном деле, при научных исследованиях и комплексных испытаниях образцов новой техники используются быстродействующие, высокоточные и надежные ИИС. Сложность технологических объектов, характеризующихся большим числом потоков информации, распределенность их в пространстве требует наличия многоканальных измерительных структур. В настоящее время уже редко можно встретить одноканальные измерительные системы, предназначенные для измерения одного параметра, локализованного на технологическом объекте. Это объясняется тем, что состояние технологических объектов определяется не одним, а рядом параметров, которые необходимо не только измерять, но и совместно обрабатывать. Поэтому создание нескольких одноканальных ИИС, имеющих одинаковые функциональные блоки с последовательной обработкой результатов их измерения на автономных универсальных ЭВМ, неэффективно.

Так как  современный объект исследования можно  представить в виде распределенного  в пространстве информационного  поля, то для оценки состояния объекта  оперативную информацию необходимо получать из нескольких источников информации (точки а_i) информационного поля {A} (Ошибка! Источник ссылки не найден.). Существует несколько способов получения информации от распределенных объектов. 

6 Структурная схема  измерительного канала  ИИС

Структура ИК, представленная на Рис. Ошибка! Текст указанного стиля в документе отсутствует..2 и реализующая метод прямых измерений, показана без управляющих работой коммутационным элементом и АЦП связей. Она является типовой, и на ее основе строится большинство многоканальных ИИС, особенно ИИС дальнего действия.

Рис. Ошибка! Текст указанного стиля в документе отсутствует..2 Структурная схема измерительного канала ИИС

7. Обобщенная структурная схема ИИС

Обобщенная  структурная схема многоканальной автоматизированной ИИС представлена на Рис. Ошибка! Текст указанного стиля в документе отсутствует..3. Принцип действия ее заключается в следующем: измерительная информация от объекта исследования, представленная в виде физических величин х₁, х₂, ..., х_П, преобразуется соответствующими ПП и УИП - и при помощи системного коммутатора К_м подключается ко входу АЦП, а затем поступает в канал связи КС. С выхода КС измерительная информация в виде некоторого кода поступает на вход вычислительного устройства ВУ, где происходит ее обработка.

Рис. Ошибка! Текст указанного стиля в документе отсутствует..3. Обобщенная структурная схема ИИС

Вычислительное  устройство осуществляет непрерывный  обмен информацией с банком данных БД, в котором находятся заданные нормы, коэффициенты, хранится оперативная информация и т. д. Результаты обработки поступают одновременно или поочередно на средства отображения цифровой информации СОИ₂, в управляющую ЭВМ (УЭВМ) или непосредственно на исполнительные механизмы, регулирующие состояние объекта. При необходимости аналогового представления измерительной информации последняя с выхода КС поступает на цифро-аналоговый преобразователь ЦАП, а затем на средства отображения аналоговой информации СОИ₁ (графопостроитель, электронно-лучевую трубку).

Структурные схемы содержат важную информацию о  системе, но эта информация не позволяет  судить о последовательности, режимах, вообще об алгоритмах работы данной системы. Это особенно относится к системам, основанным на использовании вычислительных комплексов, цифровых интерфейсов, содержащих микропроцессоры, ЭВМ и другие многофункциональные устройства.

Классификация ИИС может оказать помощь в установлении терминологии, касающейся ИИС, и в систематизации обширного материала по принципам построения ИИС.

Предлагаемая  классификация построена по принципу разделения области, характеризуемой  каждым выбранным признаком, на две непересекающиеся подобласти. 

8.Классификация  ИИС по разновидностям  входных величин

Количество  величин i определяется суммой всех (в том числе однородных) величин. При i 2 входные величины могут быть как независимыми, так и взаимосвязанными. Заметим, что взаимная связь между исследуемыми величинами может быть весьма разнообразной.

Входные величины могут изменяться во времени  и быть распределенными в пространстве. В этих случаях следует говорить об исследуемых процессах, временных  или пространственных функциях.

Под активными подразумеваются величины, способные оказывать энергетические воздействия на входные устройства системы. К ним, например, относятся электрический ток и напряжение, ионизирующие, световые, тепловые излучения, механические силы, давления и т. д.

Пассивны такие величины, как сопротивления электрических цепей, механические сопротивления, твердость, жесткость и т. п.

В табл. 2.1 речь идет о внешних по отношению  к ИИС помехах. Часто они неотделимы от входных величин, так как физически  вызываются теми же явлениями. Разграничение их с изучаемыми величинами во многих случаях связано со значительными трудностями. Помехи могут характеризоваться теми же признаками, что и измеряемые величины; здесь же они лишь разделяются на независимые от входных величин и с ними связанные.

Первые  три классификационных признака позволяют подойти к ориентировочному разделению областей использования  различной степени сложности  технических средств измерительной  информационной техники (ИИТ).

9.Классификация  по виду выходной  информации

Функциональное  назначение определяет вид выходной информации ИИС.

По виду выходной информации ИИС прежде всего  могут быть разделены на измерительные  системы, на выходе которых получается измерительная информация (именованные  числа, их отношения), и на системы, которые выдают количественные суждения о состоянии исследуемых объектов - контрольные, диагностические, распознающие.

В метрологии и измерительной технике принято  считать, что процесс измерительного эксперимента обязательно включает измерительные и, как правило, вычислительные процедуры. Под измерительными процедурами понимаются в первую очередь восприятие входных величин и преобразование измерительных сигналов, сравнение непрерывных сигналов с мерами и получение цифровых значений этих сигналов. К вычислительным процедурам относятся математические преобразования аналоговых, дискретных и цифровых сигналов в процессе измерения.

Специалисты в области ИИТ большое внимание уделяли и уделяют созданию новых  измерительных средств, в которых  совместно выполнялись бы операции-измерения и обработки информации. По существу ваттметры, счетчики электрической энергии, мостовые измерительные устройства, компенсаторы переменного тока, цифровые вольтметры переменного тока и т. п. являются устройствами, в которых операции измерения и обработки выполняются неразрывно. Больше того, если проанализировать работу любого, даже простейшего-средства измерения, то в нем всегда можно найти операции обработки. Так, например, электроизмерительные магнитоэлектрические приборы, как правило, выполняют операции фильтрации и усреднения динамических составляющих, имеющихся в измеряемой величине или накладывающихся на нее.