Автоматизированные измерительные и диагностические комплексы, системы
имися до начала эксперимента минимумом априорной
информации. Цель создания таких систем заключается в получении
максимального количества достоверной измерительной информации об объекте
для составления алгоритмического описания его поведения.
Обратная связь системы с объектом отсутствует или носит вспомогательный
характер. Как отмечалось, информация, полученная на выходе ИИС, может
использоваться для принятия каких-либо решений, создания возмущающих
воздействий, но не для управления объектом. ИИС предназначена для создания
дополнительных условий проведения эксперимента, для изучения реакции
объекта на эти воздействия. Следовательно, использование информации не
входит в функции ИИС. Эта информация предоставляется человеку-оператору или
поступает в средства автоматической обработки информации.
Для измерительных систем характерны:
. более высокие по отношению к системам другого вида требования к
метрологическим характеристикам;
. более широкий спектр измеряемых физических величин и в
особенности их количество (число измерительных каналов);
. необходимость в средствах представления информации; это связано с
тем, что основной массив информации с выхода систем передается
человеку для принятия им решения об изменении условий проведения
эксперимента, его продолжении или прекращении. Поэтому
определяющим требованием является неискаженное, наглядное и
оперативное представление текущей информации с учетом динамики ее
обновления и быстродействия системы, обеспечивающее удобство
восприятия и анализа человеком;
. большой объем внешней памяти для систем, в которых обработка и
анализ результатов осуществляется после завершения эксперимента с
помощью набора различных средств обработки и предоставления
информации.
Разновидности ИС
. ИС для прямых измерений, т. е. независимых измерений дискретных
значений непрерывных величин;
. статистические ИС, предназначенные для измерения статистических
характеристик измеряемых величин;
. системы, предназначенные для раздельного измерения зависимых
величин.
Входными в ИС для прямых измерений являются величины, воспринимаемые
датчиками или другими входными устройствами системы. Задача таких ИС
заключается в выполнении аналого-цифровых преобразований множества величин
и выдаче полученных результатов измерения.
В рассматриваемых ИС основные типы измеряемых входных величин могут
быть сведены либо к множеству изменяющихся во времени величин, либо к
изменяющейся во времени t и распределенной по пространству Л непрерывной
функции х (t, Л). При измерении непрерывная функция х (t, Л) представляется
множеством дискрет.
Измерительные системы, производящие измерения дискрет функции x(t, Л),
основаны на использовании многоканальных, многоточечных,
мультиплицированных и сканирующих структур.
Многоканальные системы объединяются в один из самых распространенных
классов измерительных систем параллельного действия, применяемых во всех
отраслях народного хозяйства. Основные причины столь широкого
распространения многоканальных ИС заключаются в возможности использования
стандартных, относительно простых, измерительных приборов, в наиболее
высокой схемной надежности таких систем, в возможности получения
наибольшего быстродействия при одновременном получении результатов
измерения, в возможности индивидуального подбора СИ к измеряемым величинам.
Недостатки таких систем — сложность и большая стоимость по сравнению с
другими системами.
В измерительных системах последовательного действия - сканирующих
измерительных системах — операции получения информации выполняются
последовательно во времени с помощью одного канала измерения. Если
измеряемая величина распределена в пространстве или собственно координаты
точки являются объектом измерения, то восприятие информации в таких
системах выполняется с помощью одного сканирующего датчика.
Сканирующие системы находят применение при расшифровке графиков. В
медицине, геофизике, метрологии, при промышленных испытаниях, во многих
отраслях народного хозяйства и при научных исследованиях затрачивается
значительное время на измерение параметров графических изображений и
представление результатов измерения в цифровом виде. Для указанных целей
промышленностью выполняются различные специализированные полуавтоматические
расшифровочные устройства и системы ("Силуэт").
Сканирование может выполняться непосредственно воспринимающим элементом
или сканирующим лучом при неподвижном воспринимающем элементе. Такими
элементами могут быть оптико-механические или электронно-развертывающие
устройства.
Для измерения координат графических изображений применяются различные
акустические системы. В геологии и картографии, океанологии и других
областях при автоматизации проектирования осуществляются измерения и выдача
в цифровом виде координат сложных графических изображений на фото
носителях, чертежах и документах. При этом генератор (полуавтоматические
измерения) лишь указывает точки изображения, координаты которых необходимо
измерить. Используемые здесь датчики, как правило, осуществляют
преобразование координат точек в интервалы времени прохождения световых или
акустических импульсов между точками, координаты которых были измерены.
При использовании в устройствах ЭВМ одновременно со считыванием
координат осуществляют обработку графических изображений по заданной
программе.
Голографические ИС (ГИС). Основу датчиков составляют лазеры,
представляющие собой когерентные источники света, когерентная оптика и
оптоэлектронные преобразователи. Голографические измерительные системы
отличаются высокой чувствительностью и повышенной точностью, что послужило
основой широкого их применения в голографической интерферометрии.
Голографическая интерферометрия обеспечивает бесконтактное измерение и
одновременное получение информации от множества точек наблюдаемой
поверхности с использованием меры измерения — длины световой волны,
известной с высокой метрологической точностью.
Выполнение условий минимальной сложности ИС приводит к необходимости
последовательного многократного использования отдельных устройств
измерительного тракта, а следовательно, к применению ИС параллельно-
последовательного действия, которые носят название многоточечных ИС. Работа
таких ИС основана на принципе квантования измеряемых непрерывных величин по
времени.
Измерительные системы с общей образцовой величиной —
мультиплицированные развертывающие измерительные системы — содержат
множество параллельных каналов. Структура системы включает датчики и
устройство сравнения (одно для каждого канала измерения), источник
образцовой величины и одно или несколько устройств представления
измерительной информации. Мультиплицированные развертывающие измерительные
системы позволяют в течение цикла изменения образцовой величины (развертки)
выполнять измерение значений, однородных по физической природе измеряемых
величин, без применения коммутационных элементов в канале измерения. Такие
ИС имеют меньшее количество элементов по сравнению с ИС параллельного
действия и могут обеспечить практически такое же быстродействие.
Статистические измерительные системы. Статистический анализ случайных
величин и процессов широко распространен во многих отраслях науки и
техники. При статистическом анализе используются законы распределения
вероятностей и моментные характеристики, а также корреляционные
спектральные функции.
Системы для измерения законов распределения вероятностей случайных
процессов - анализаторы вероятностей - могут быть одно- и многоканальными.
Одноканальные анализаторы вероятностей за цикл анализа реализации x(t)
позволяют получить одно дискретное значение функции или плотности
распределения исследуемого случайного процесса.
Многоканальные анализаторы позволяют получать законы распределения
амплитуд импульсов и интервалов времени между ними, амплитуд непрерывных
временных и распределенных в пространстве случайных процессов и др.
Многоканальные анализаторы широко используются в ядерной физике, биологии,
геофизике, в химическом и металлургическом производствах. При этом
используются аналоговые, цифровые и смешанные принципы построения
анализаторов.
Существует два основных метода построения корреляционных измерительных
систем. Первый из них связан с измерением коэффициентов корреляции и
последующим восстановлением всей корреляционной функции, второй - с
измерением коэффициентов многочленов, аппроксимирующих корреляционную
функцию.
По каждому из этих методов система может действовать последовательно,
параллельно, работать с аналоговыми или кодоимпульсными сигналами и в
реальном времени.
Значительный класс статистических ИС - корреляционные экстремальные ИС
— основан на использовании особой точки — экстремума корреляционной функции
при нулевом значении аргумента. Корреляционные экстремальные ИС широко
применяются в навигации, радиолокации, металлообрабатывающей, химической
промышленности и в других областях для измерения параметров дв
| |  скачать работу |
Автоматизированные измерительные и диагностические комплексы, системы |
