Оиит ответы. ОИИТ, ответы. Основы информационноизмерительных технологий Что такое информационные технологии
 Скачать 433.65 Kb.
|
|
«Основы информационно-измерительных технологий» Что такое информационные технологии? это процесс, использующий совокупность средств и методов сбора, обработки и передачи данных для получения информации нового качества о состоянии объекта, процесса или явления. Цель информационной технологии — производство информации для ее.анализа человеком и принятия на его основе решения по выполнению какого-либо действия. это то, каким образом информация хранится и передаётся с помощью технических устройств. Современная ИТ опирается на достижения в области компьютерной техники и средств связи. Назовите этапы развития информационных технологий? Общим для всех изложенных ниже подходов является то, что с появлением персонального компьютера начался новый этап развития информационной технологии. Основной целью становится удовлетворение персональных информационных потребностей человека как в профессиональной сфере, так и в бытовой. Если в качестве признака информационных технологий выбрать инструменты, с помощью которых проводится обработка информации (инструментарий технологии), то можно выделить следующие этапы ее развития: 1-й этап (до второй половины XIX в.) -- «ручная» информационная технология, инструментарий которой составляли: перо, чернильница, книга. Коммуникации осуществлялись ручным способом путем переправки через почту писем, пакетов, депеш. Основная цель технологии -- представление информации в нужной форме. 2-й этап (с конца XIX в.) -- «механическая» технология, оснащенная более совершенными средствами доставки почты, инструментарий которой составляли: пишущая машинка, телефон, диктофон. Основная цель технологии -- представление информации в нужной форме более удобными средствами. 3-й этап (40 -- 60-е гг. XX в.) -- «электрическая» технология, инструментарий которой составляли: большие ЭВМ и соответствующее программное обеспечение, электрические пишущие машинки, ксероксы, портативные диктофоны. Основная цель информационной технологии начинает перемещаться с формы представления информации на формирование ее содержания. 4-й этап (с начала 70-х гг.) -- «электронная» технология, основным инструментарием которой становятся большие ЭВМ и создаваемые на их базе автоматизированные системы управления (АСУ) и информационно-поисковые системы, оснащенные широким спектром базовых и специализированных программных комплексов. Центр тяжести технологии еще более смещается на формирование содержательной стороны информации для управленческой среды различных сфер общественной жизни, особенно на организацию аналитической работы. 5-й этап (с середины 80-х гг.) -- «компьютерная» («новая») технология, основным инструментарием которой является персональный компьютер с широким спектром стандартных программных продуктов разного назначения. На этом этапе происходит процесс персонализации АСУ, который проявляется в создании систем поддержки принятия решений определенными специалистами. Подобные системы имеют встроенные элементы анализа и искусственного интеллекта для разных уровней управления, реализуются на персональном компьютере и используют телекоммуникации. В связи с переходом на микропроцессорную базу существенным изменениям подвергаются и технические средства бытового, культурного и прочего назначений. 6-й этап – «сетевая технология» (иногда ее считают частью компьютерных технологий) только устанавливается. Начинают широко использоваться в различных областях глобальные и локальные компьютерные сети. Ей предсказывают в ближайшем будущем бурный рост, обусловленный популярностью ее основателя -- глобальной компьютерной сети Internet. В последние годы термин «информационные технологии» часто выступает синонимом термина «компьютерные технологии», так как все информационные технологии в настоящее время так или иначе связаны с применением компьютера. Однако, термин «информационные технологии» намного шире и включает в себя «компьютерные технологии» в качестве составляющей. При этом, информационные технологии, основанные на использование современных компьютерных и сетевых средств, образуют термин «Современные информационные технологии». Каковы современные задачи измерений? К основным задачам метрологии относятся: развитие общей теории измерений; установление единиц физических величин; разработка методов и средств измерений; разработка методов определения точности измерения; обеспечение единства измерений и единообразия средств измерений; установление эталонов и образцовых средств измерений; разработка методов передачи размеров единиц от эталонов или образцовых средств рабочим средствам измерений. Перечислите основные функции измерительных информационных систем? Основные функции ИИС,— получение измерительной информации от объекта исследования, ее обработка, передача, представление информации оператору или/и компьютеру, запоминание, отображение и формирование управляющих воздействий. Основной функцией ИИС, как и любой другой технической системы является целенаправленное преобразование входной информации в выходную. Это преобразование выполняется либо автоматически с помощью аппаратуры технического обеспечения, либо совместно — оперативным персоналом и аппаратурой технического обеспечения в сложных ИИС, ИВК и виртуальных приборах. Для чего предназначены измерительные информационные системы? Измерительные информационные системы (ИИС) – предназначенная для объединения измерительных, вычислительных и других вспомогательных технических средств для получения измерительной информации, ее преобразования, обработки с целью представления потребителю. Назначение любой измерительной информационной системы, необходимые функциональные возможности, технические характеристики и другие в решающей степени определяются объектом исследования или управления, для которого данная система создается. В зависимости от выполняемых функций ИИС реализуется в виде: - измерительных систем (ИС); - систем автоматического контроля (САК); - систем технической диагностики (СТД); - систем распознавания образов (идентификации) (СРО); - телеизмерительных систем (ТИС). В СТД, САК, СРО измерительная система входит как подсистема. Дайте определения понятиям «система» и «измерительная информационная система». Система – это совокупность элементов или отношений, закономерно связанных друг с другом в единое целое, которое обладает свойствами, отсутствующими у элементов или отношений их образующих Измерительные информационные системы (ИИС) — это совокупность функционально объединенных измерительных, вычислительных и других вспомогательных технических средств получения измерительной информации, ее преобразования, обработки в целях предоставления потребителю (в том числе ввода в АСУТП) в требуемом виде либо в целях автоматического осуществления логических функций измерения, контроля, диагностики, идентификации и др. Назовите области применения ИИС. ХИзмерительные информационные системы (ИИС) – это совокупность функционально объединенных измерительных, вычислительных и других вспомогательных технических средств для получения измерительной информации, ее преобразования, обработки с целью представления потребителю, в том числе ввода в АСУТП, АСНИ и КИ в требуемом виде, либо автоматического осуществления логических функций измерения, контроля, диагностики, идентификации и тому подобных. Назначение любой измерительной информационной системы, необходимые функциональные возможности, технические характеристики и другие в решающей степени определяются объектом исследования или управления, для которого данная система создается. В зависимости от выполняемых функций ИИС реализуется в виде: - измерительных систем (ИС); - систем автоматического контроля (САК); - систем технической диагностики (СТД); - систем распознавания образов (идентификации) (СРО); - телеизмерительных систем (ТИС). В СТД, САК, СРО измерительная система входит как подсистема. Назовите основные структуры ИИС. Состав и структура конкретной информационной измерительной системы определяется общими техническими требованиями, установленными ГОСТом, и частными требованиями, содержащимися в техническом задании на ее создание. Измерительная информационная система должна управлять измерительным процессом или экспериментом в соответствии с принятым критерием функционирования; выполнять возложенные на нее функции в соответствии с назначением и целью; обладать требуемыми показателями и характеристиками точности, надежности и быстродействия; отвечать экономическим требованиям, предъявляемым к способам и форме представления информации, размещения технических средств и т.д.; быть приспособленной к функционированию с измерительными информационными системами смежных уровней иерархии и другими ИИС и вычислительными комплексами (ИВК), т.е. обладать свойствами технической, информационной и метрологической совместимости; допускать возможность дальнейшей модернизации и развития и т.д. Основные структуры ИИС: а — цепочечная; б б- радиальная; в — магистральная измерительных систем (ИС); систем автоматического контроля (САК); систем технической диагностики (СТД); систем распознавания образов (идентификации) (СРО); В СТД, САК, СРО измерительная система входит как подсистема. Перечислите поколения ИИС и охарактеризуйте каждое из них. 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 стохас- тичности. 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. По каким критериям классифицируют ИИС? ИИС можно классифицировать по разным основаниям, например: - по областям применения (ИИС-менеджера, ИИС для анализа инвестиций, ИИС для налогообложения); - степени интеграции с другими программными средствами, используемыми на предприятии (автономные, сопрягаемые интерфейсом, интегрированные); - оперативности (статические, квазидинамические, реального времени); - адаптивности (обучаемые, настраиваемые); - используемой модели знаний (метод резолюций исчисления предикатов, фреймовые, продукционные, семантические сети, нейросетевые, нечеткие системы и выводы). Что такое системные технические и системные программные средства ИИС? Информационное обеспечение определяет способы и конкретные формы информационного отображения состояния объекта исследования в виде документов, диаграмм, графиков, сигналов для их представления обслуживающему персоналу и ЭВМ для дальнейшего использования в управлении. Всю систему в целом охватывает метрологическое обеспечение. Технические средства ИИС состоят из следующих множеств блоков: первичных измерительных преобразователей (датчиков); вторичных измерительных преобразователей; элементов сравнения — мер; цифровых устройств; элементов описания — норм; преобразователей сигнала, средств отображения, памяти и др. Блоки 1 — 6 используются в цифровых ИС; 1 — 3 и 6 — в аналоговых ИС. При наличии в составе ИИС ЭВМ информация к ЭВМ может поступить непосредственно от устройств обработки и (или) хранения. Назовите основные принципы построения ИИС. Принцип сочетания системности и агрегирования. Этот принцип является основным в создании систем и предполагает обязательный учет двух факторов. Во-первых, система рассматривается как единое целое со своими функциональными, информационными и конструктивными связями и показателями. Во-вторых, образующие систему элементы, сохраняя определенную автономность и заменяемость, должны быть совместимы: конструктивно, информационно (уровни входных и выходных сигналов, интерфейсы), по характеристикам питания, условиям эксплуатации и т. д. Принцип однородности иерархического уровня измерительный техника информационный. На одном иерархическом уровне не должны присутствовать устройства, принадлежащие другому иерархическому уровню. Например, в одном функциональном уровне не должны сосуществовать первичные и вторичные преобразователи, хотя конструктивно устройства младшего иерархического уровня могут быть размещены в устройствах соответствующего старшего уровня. Обеспечение этого принципа позволит четко определить функциональную принадлежность каждого устройства. Принцип максимальной функциональной замкнутости. Этот принцип предполагает создание такой иерархической структуры, при которой любое более крупное (старшее) объединение делится на более мелкие (младшие) объединения по функциональному признаку. Принцип максимальной функциональной замкнутости предполагает, что каждое структурное объединение способно функционировать без привлечения каких-либо структур, размещенных в других структурных объединениях. Говоря о возможности функционирования без привлечения других структур, мы имеем в виду функциональные и информационные аспекты. Для выполнения важных, но вспомогательных функций, например для обеспечения электропитания, могут привлекаться элементы других уровней. Принцип минимизации старших иерархических информационных связей. Отработка всякой системы тем сложнее и тем длительнее, чем больше устройств нужно сопрячь для совместной работы. Представляет трудность отработка каждой функции, которая должна решаться несколькими устройствами совместно. Поскольку количество таких функций обычно прямо пропорционально объему информации, которой обмениваются эти устройства, то следует стремиться к сокращению этого объема, тем самым сокращая и число совместно реализуемых функций. Принцип наращиваемости аппаратуры. Этот принцип заключается в возможности добавления или, наоборот, съема части аппаратуры системы без каких-либо изменений в оставшейся части. Выполнение этого принципа оказывается крайне полезным как в условиях эксплуатации, так и при наращивании функций ИИС. Реализацией этого принципа, наряду с возможностью наращивания программно-математического обеспечения, обеспечивается гибкость ИИС в части выполняемых функций. Принцип наращиваемости аппаратуры предполагает использование таких технических решений, которые позволят изменять состав аппаратуры в большую или меньшую сторону без какого бы то ни было изменения любых звеньев ИИС, в том числе в их аппаратной или функциональной части. Какими бывают исполнения изделий ГСП исходя из защищенности от воздействий окружающей среды? По защищенности от воздействия окружающей среды изделия подразделяют на следующие исполнения: обыкновенное; защищенное от попадания внутрь изделия твердых тел (пыли), защищенные от попадания внутрь изделия воды; защищенные от агрессивной среды; взрывозащищенные, защищенные от других внешних воздействий. Изделия допускается изготовлять в исполнениях, сочетающих несколько видов защиты. Измерение постоянного тока и напряжения. Измерения постоянного тока и напряжения производятся в основном с помощью магнитоэлектрических амперметров и вольтметров с пределами измерений 0,1 мкА...6 кА и 0,3 мВ... 1,5 кВ. Возможно применение также аналоговых электромагнитных, электродинамических, ферродинамических, электростатических, цифровых приборов, потенциометров (компенсаторов) постоянного тока. Для определения малых количеств электричества быстропротекающих импульсов тока используются баллистические гальванометры, для больших количеств электричества — кулонометры. Выбор измерителя обусловлен мощностью объекта измерения и необходимой точностью. При включении прибора в измерительную цепь он изменяет ее параметры. Для уменьшения величины методической погрешности при измерении напряжения сопротивление используемого вольтметра должно быть как можно большим, а при измерении тока сопротивление амперметра как можно меньшим, тогда и потребление мощности от объекта измерения будет малым. Измерительный механизм магнитоэлектрических амперметров и вольтметров принципиально не различаются, а в зависимости от назначения прибора меняется его измерительная цепь. В амперметрах измерительный механизм непосредственно или с помощью шунта включается в цепь последовательно с нагрузкой. В вольтметрах последовательно с измерительным механизмом включается добавочный резистор, и прибор подключается к тем точкам схемы, между которыми необходимо измерить напряжение. Характер измерительной цепи также определяется допустимой температурной погрешностью и пределом измерения прибора. Для компенсации температурной погрешности необходимо применять специальные схемы температурной компенсации. Измерение переменных токов и напряжений. Для оценки величины переменного тока и напряжения используют понятия действующего, амплитудного и среднего значений Если сигнал синусоидален, то эти значения жестко связаны между собой через коэффициент формы кривой Кф = U/ Ucp= 1,11 и коэффициент амплитуды Ка= Umax/ Uд = 1,41. Значения этих коэффициентов зависят от формы кривой используемого сигнала. Чем острее форма исследуемого сигнала, тем больше будут значения Кф и Ка. Для измерения переменного тока и напряжения могут быть использованы измерительные механизмы всех систем. В этом случае магнитоэлектрические приборы используются с преобразователями переменного тока в постоянный. Это выпрямительные, термоэлектрические и электронные приборы. Обычно они градуируются в действующих значениях тока или напряжения. В приборах, предназначенных для измерения среднего и амплитудного значений, делается соответствующая отметка на шкале. Методы, измерительные преобразователи и приборы для измерения периодических сигналов. В ИТ весьма широко применяются синусоидальные и периодические последовательности прямоугольных импульсов, а также пилообразные и треугольные импульсы (см. рисунок 4.1 ).  Рисунок 4.1 – Периодические сигналы В метрологии измерительные сигналы описываются математическими моделями. Для стационарного синусоидального (гармонического) сигнала принята модель u(t) = Umsinωt; i(t) = Imsin(ωt + φ). Энергетический параметр данной модели, как известно из ТОЭ, может быть задан в виде амплитудного значения (АЗ), среднеквадратического (действующего) значения (СКЗ), среднего значения за определённый интервал, например, период (СЗ), среднего выпрямленного значения за период (СВЗ). В зависимости от поставленной измерительной задачи можно получить любое из перечисленных значений. Для этих целей применяются преобразователи – детекторы. Детектор – первичный линейный преобразователь переменного тока в постоянный или пульсирующий одного знака. В качестве детектора СЗ и СВЗ применяется выпрямительный мост (см.рисунок 4.2), состоящий из четырёх полупроводниковых диодов. В диагональ моста, образованного катодной группой (знак + ) и анодной группами диодов (знак – ), включён ИМ МЭС. Данное устройство выпрямляет отрицательную часть синусоидального напряжения Цифровые преобразователи и приборы. Цифровым измерительным прибором (ЦИП) называют прибор, в котором измеряемая величина преобразуется в цифровой код и в соответствии с кодом представляется на отсчетное устройство в цифровой форме. Цифровые измерительные приборы (рис. 3.17) предназначены для точных измерений электрических и некоторых неэлектрических (перемещений) величин. Их используют в качестве промежуточных измерительных преобразователей аналоговых величин в цифровой код в ИИС и автоматизированных системах контроля и управления. К недостаткам ЦИП относятся их схемная сложность, высокая стоимость, иногда недостаточные надежность и наглядность представления информации. В зависимости от способа преобразования ЦИП подразделяют на приборы прямого и уравновешенного преобразования. В ЦИП прямого преобразования отсутствует общая обратная связь. Для них характерно быстродействие, но высокую точность они обеспечивают только при соответствующей точности всех измерительных преобразователей. Цифровой измерительный прибор уравновешивающего преобразования охвачен общей обратной связью. Преобразователем обратной связи является цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) выходного дискретного сигнала в компенсирующую величину хк (одной природы с измеряемой величиной хЦ)). Цифровые измерительные приборы (ЦИП) — многопредельные, универсальные приборы, предназначенные для измерения различных электрических величин: переменного и постоянного тока и напряжения, емкости, индуктивности, временных параметров сигнала (частоты, периода, длительности импульсов) и регистрации формы сигнала, его спектра и т.д. В цифровых измерительных приборах осуществляется автоматическое преобразование входной измеряемой аналоговой (непрерывной) величины в соответствующую дискретную величину с последующим представлением результата измерения в цифровой форме. По принципу действия и конструктивному исполнению цифровые приборы подразделяются на электромеханические и электронные. Электромеханические приборы имеют высо кую точность, но малую скорость измерений. В электронных приборах используется современная база электроники. Электронные аналоговые и цифровые осциллографы. |