Оиит ответы. ОИИТ, ответы. Основы информационноизмерительных технологий Что такое информационные технологии
 Скачать 433.65 Kb.
|
|
На что указывает двойное название по отношению к информационно- измерительным системам? На практике почти повсеместно применяется термин “информационно-измерительная система”, который, по мнению ряда видных метрологов, неверно отражает понятие об измерительной информационной системе. При образовании термина метрологического характера на первом месте должен указываться основной терминоэлемент (в данном случае - измерительная), затем – дополнительный (информационная). Это положение и отражено в примечании к приведенному выше определению. Проанализируйте особенности двух этапов в развитии измерительных систем. В развитии ИС можно выделить два этапа, граница между которыми определяется включением в состав систем средств вычислительной техники. На первом этапе структура и функции системы однозначно согласованы и измерительная функция является определяющей. Информационные функции, связанные с отображением результатов измерений, рассматриваются как вспомогательные. На втором этапе система становится информационной в широком смысле, т.е. позволяет реализовать не только измерительную, но и другие информационные функции. Результатом является создание ИИС, которые предназначены для выполнения, на основе измерений, функций контроля, испытаний, диагностики и др. Поясните, как измерительные функции в информационно-измерительных системах связаны с функциями анализа результатов измерений и их логической обработки. Что является наиболее крупной структурной единицей информационно- измерительных систем? Наиболее крупной структурной единицей ИИС, для которой могут быть нормированы измерительные характеристики (МХ), является измерительный канал (ИК). Он представляет собой последовательными соединениями СИ, образующими ИИС (некоторые из этих СИ сами могут быть многоканальными, в этом случае следует говорить о последовательном соединении ИК указанном СИ). Такое соединение, предусмотренное алгоритмом функционирования, позволяет выполнять законченную функцию от восприятия измеряемой величины до индикации или регистрации результата измерения, удобный для дальнейшего использование вне ИИС. Дайте определение, что такое измерительный канал, охарактеризуйте его структуру. Измерительный канал - совокупность технических средств измерительной системы, которая выполняет законченную функцию от восприятия измеряемой величины до получения результата измерения, выраженного числом или соответствующим ему кодом. Типовая структура ИК включает в себя первичный измерительный преобразователь, линии связи, промежуточный измерительный преобразователь, аналого-цифровой преобразователь, процессор, цифроаналоговый преобразователь. В чем заключается сложность в осуществлении государственного метрологического контроля и надзора по отношению к информационно- измерительным системам? Сложность структуры и многоканальность ИИС приводит к тому, что государственному метрологическому контролю и надзору (ГМКН) может подлежать не вся ИИС, а только часть ее ИК. Сложность метрологического обеспечения (МО) и ГМКН связана с наличием в структуре ряда ИИС отдельных частей, размещаемых на перемещающихся объектах. В результате одна (передающая) часть ИИС может работать с различными приемными частями в процессе одного и того же цикла измерений по мере перемещения объекта. Как подразделяются информационно-измерительные системы а) по области применения? б) по способу комплектования? в) по структурным признакам? Основными признаками ИИС являются: область применения; способ комплектования; структура, виды входных сигналов; виды измерений; режим работы, функциональные свойства компонентов. По области применения ИИС делят на группы: − для научных исследований; − для испытаний и контроля сложных изделий; − для управления технологическими процессами. По способу комплектования: − агрегатированные; − неагрегатированные, состоящие из компонентов, специально разработанных для конкретных систем. По структурным признакам: − системы параллельно-последовательной структуры. Основным признаком такой структуры служит наличие ИК циклически коммутируемого с множеством датчиков; − системы параллельной структуры, включающие множество одновременно работающих каналов, выходные системы которых преобразуются функциональным единым преобразователем и обрабатываются в одном вычислительном устройстве. Охарактеризуйте особенности компонентов информационно- измерительных систем. Технические элементы, входящие в информационно- измерительную систему, могут быть разделены на группы [5]: 1.чувствительные элементы (датчики- сенсоры, измерительные наконечники), т.е. элементы, которые выдают сигналы, количественно связанные с измеряемой величиной. Такие элементы получают информацию об измеряемом объекте и преобразуют ее в форму, удобную для передачи на остальные элементы измерительной системы для получения количественного значения измеряемой величины; 2.преобразователи сигнала, получающие сигналы от чувствительных элементов и преобразующие их в соответствии с требованиями блока отображения информации или системы управления. Эти элементы могут включать: - формирователи сигналов, преобразующие сигналы чувствительных элементов в физический вид, удобный для отображения, - сигнальный процессор, преобразующий сигнал в более удобную форму, например, усиливающий, сжимающий, передатчики сигналов на устройства отображения; - передатчики 3.устройства отображения выходной информации измерительной системы, накопители информации, устройства для передачи информации на управляющие элементы. В элементной базе современной измерительной техники все более значительную часть составляют электронные информационные устройства (резисторы, конденсаторы, транзисторы, катушки индуктивности, трансформаторы) и устройства автоматики (интегральные электронные усилители электрических сигналов, коммутаторы логических элементов, перемножители электрических напряжений, триггеры, счетчики импульсов, регистры, сумматоры). Это является результатом развития интегральной технологии, распространение которой позволяет в больших объемах выпускать дешевые функциональные высококачественные элементы различного назначения. Проанализируйте, какие проблемы в области метрологического обеспечения возникают в связи с основными особенностями информационно-измерительных систем. 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. Системы автоматического контроля. Структурные схемы параллельного и последовательного действия. Система автоматического контроля – комплекс устройств, осуществляющих автоматический контроль за одной или большим числом величин, что требует значительной обработки информации для формирования суждения об отклонении от установленной нормы. Служат для получения и обработки информации о значении контролируемого параметра и сравнения его с заданным. Контроль может быть: - непрерывным или дискретным; - самостоятельным или входить в состав системы управления технологическим процессом; - местным или дистанционным; - пассивным или активным; - единичного или множественного действия. При параллельном контроле происходит непрерывное и одновременное использование информации по всем каналам множественной системы автоматического контроля. При последовательном контроле производится поочередный сбор информации от источников и каналов множественной системы по заранее заданной программе. Последовательно-параллельный контроль представляет собой сочетание последовательного и параллельного способов сбора и передачи информации. Одна из форм такого контроля — обегающий автоматический контроль, при котором источники информации (датчики) автоматически переключаются на измерительный прибор для контроля в постоянной очередности на короткое время. Системы технической диагностики. Система технического диагностирования – это совокупность аппаратных, программных средств и объекта, необходимых для проведения диагностирования по правилам, установленным нормативно-технической и/или конструкторской (проектной) документацией. Системы диагностирования подразделяются на системы тестового и функционального диагностирования. Тестовое диагностирование – это диагностирование объекта, производимое с помощью специальных тестовых воздействий и позволяющее проверить параметры объекта и причины их отклонения от заданных значений. Функциональное диагностирование – это диагностирование объекта, производимое с помощью рабочих воздействий, которые позволяют контролировать исполнение объектом заданных функций при заданных параметрах и выявить причины нарушения его функционирования. Виртуальные измерительные системы Под Виртуальными Измерительными Системами понимается средство измерений, построенные на базе персональных компьютеров (ПК), встраиваемых в компьютер многофункциональных и многоканальных АЦ - плат, внешних программно-управляемых модулей предварительной обработки сигналов и приборов и специализированных измерительных интегрированных программных оболочек для сбора, обработки и визуального представления измерительной информации. В отличие от традиционных средств, их функции, пользовательский интерфейс, алгоритмы сбора и обработки информации определяются пользователем а не производителем. Эти средства называются Виртуальными по двум основным причинам: - с помощью одного и того же аппаратного и программного обеспечения можно сконструировать систему, выполняющую совершенно различные функции и имеющую различный пользовательский интерфейс; - управление такими системами, как правило, осуществляется через графический пользовательский интерфейс (Graphics User Interface - GUI) при помощи технологии Drag-and-Drop (“Перенес и бросил”) с использованием манипулирования мышью через виртуальные элементы управления, расположенные на виртуальных приборных панелях. Телеизмерительные системы Системой телеизмерения называется совокупность устройств на приемной и передающей сторонах и канала связи для автоматического измерения одного или ряда параметров на расстоянии. система телеизмерения предназначается для передачи на расстояние оперативно-технологической и производственно-статистической информации в диспетчерских системах контроля и управления и в автоматизированных системах управления (АСУ) различных отраслей народного хозяйства с территориально разобщенными объектами. Телеизмерительной системой называется совокупность устройств на приемных и передающих сторонах и каналах связи для автоматического измерения одного или ряда параметров на расстоянии. Особенности построения: по виду модуляции - интенсивные (тока, напряжения), время-импульсные и широтно-импульсные (ВИМ и ШИМ), частотно-импульсные и частотные (ЧИМ и ЧМ), кодоимпульсные (двоичные и недвоичные) цифровые и адаптивные; виду телеизмеряемого параметра - аналоговые и цифровые; числу каналов связи - одноканальные и многоканальные; характеристике каналов связи - проводные и радиоканальные; виду телеизмерения - непрерывные, по вызову, по выбору. Виды каналов: совмещенные каналы связи (КС) и линии связи (ЛС), симплексные КС; дуплексные каналы связи (прямые и обратные). Аппроксимирующие измерительные системы? АИС применяют при необходимости количественно оценить или восстановить исходную входную величину, являющуюся функцией некоторого аргумента. Есть два пути выполнения этих намерений: первый – измерение дискрет этой величины и восстановления её путем аппроксимации с помощью многочленов; второй – измерение коэффициентов многочленов, аппроксимирующих исходную функцию на всем интервале её исследования. Основные области применения АИС относятся: измерение статистических случайных процессов, характеристик нелинейных элементов, сжатие, фильтрация, генерация сигналов заданной формы. Эти операции могут производиться параллельным, последовательным или смешанным способами. Статистические измерительные системы. Системы измерения мат. ожидания, дисперсии. Статистические измерительные системы служат для измерения вероятностных характеристик случайных процессов. Под вероятностными характеристиками случайных процессов понимаются математическое ожидание, дисперсия, законы распределения вероятностей, корреляционные и спектральные функции. Система измерения математического ожидания/ Математическое ожидание является числовой характеристикой случайной величины Х как среднее значение некоторой функции f(x) этой случайной величины, которое можно получить экспериментально и теоретически. Оно обозначается М(Х) и определяется из соотношения М(Х) =  - для дискретной величины, (2)где n – число появлений значения  ;  - вероятность значения .Необходимо отметить, что класс дискретных величин недостаточен для описания реальных величин. действительно, таким величинам, как размеры любых физических объектов, температура, давление, длительность тех или иных физических процессов, совершенно неестественно приписывать дискретное множество возможных состояний. Их возможные значения могут быть любыми числами в некоторых пределах (н-р, длина всегда положительна). Поэтому используют формулы для непрерывных величин. М(Х) =  - для непрерывной величины, (3)где  - функция случайной величины Х.Значение М(Х) указывает центр промежутка возможных значений случайной величины, около которого распределяются (группируются) на числовой оси случайные точки. Если задано математическое ожидание, определяющееся формулой  , то эта статистическая характеристика может быть реализована с помощью структурной схемы, представленной на рис. 1.Дисперсия случайной величины Х – это математическое ожидание квадрата отклонения случайной величины от математического ожидания М(Х). Дисперсия случайной величины Х определяется из соотношения  - для дискретной величины; (4) - для непрерывной величины. (5)  Поверка ИИС. Виды поверок. В зависимости от технических возможностей и экономической целесообразности поверка ИИС должна производится комплектно (комплектная поверка) или поэлементно (поэлементная поверка). Периодическую комплектную, а также внеочередную и инспекционные поверки ИИС допускается проводить путем выборочного контроля (определения) метрологических характеристик ПК из числа однотипных каналов. Перечень ИК ИИС, MX которых подвергаются в соответствии с ГОСТ 8.002-86 и ГОСТ 8.513-84 контролю (определению), утверждается на стадии государственных испытаний или метрологической аттестации. ИК, выбираемые для контроля (определения) MX в процессе поверки ИИС, или правила их выбора должны быть указаны в НТД на методы средства поверки конкретных ИИС в соответствии с ГОСТ 8.375-80. MX каналов, предназначенных для формирования и преобразования испытательных и образцовых сигналов, подлежат контролю в обязательном порядке. При комплектной поверке ИИС после ремонта контроль (определение) метрологических характеристик проводится, как правило, для всех ИК ИИС. Поверка ИИС должна быть автоматизирована. Схемы соединения, алгоритмы контроля (определения) MX ИК и требования к метрологической аттестации программного обеспечения ИИС должны быть приведены в НТД на методы и средства поверки конкретных ИИС в соответствии ГОСТ 8.375 - 80. При проведении поверки ИИС должны выполняться: 1) проверка состояния и комплектности технической документация (перечень документации) табл. 7.2 внешний осмотр; 2) опробование; 3) контроль (определение) MX, регламентированных в НТД на методы и средства поверки ИИС; 4) анализ результатов поверки и принятие решения о годности (негодности) ИИС для дальнейшего применения. |