Министерство образования и науки Российской Федерации

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

В. С. Тутыгин

Автоматизация физического эксперимента

Санкт-Петербург

2011

УДК 681.3

ББК

Рецензенты:

Зав. кафедрой СПбГПУ И.М.Семенов

Кандидат физ.-мат. наук, ст.н.с ФТИ им.А.Ф.Иоффе РАН С.А.Поняев

Тутыгин В.С. Автоматизация физического эксперимента: Учеб. пособие / В.С. Тутыгин. – 2011. – 200 с.

Учебное пособие содержит изложение теоретических основ и принципов построения аппаратных и программных средств систем автоматизации физического эксперимента. Рассматриваются методы планирования и проведения однофакторного и многофакторного эксперимента, методы цифровой обработки результатов эксперимента, принципы выбора интерфейса для компьютерных систем измерения и управления, основы программирования процессов управления аппаратурой и обработки данных в среде Visual C++, LabWindows/CVI и MATLAB.

Учебное пособие предназначено для обучения студентов высших учебных заведений по направлению подготовки бакалавров «Информатика и вычислительная техника».

Табл. 38. Ил. 94., Библ..: 16 назв.

© Тутыгин В.С., 2012

© Санкт-Петербургский государственный

политехнический университет, 2012

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ 5

Раздел 1. Планирование и обработка результатов эксперимента. 13

ВИДЫ ПОГРЕШНОСТЕЙ ИЗМЕРЕНИЯ И СПОСОБЫ ИХ УЧЕТА 13

Учет и компенсация систематической составляющей погрешности 13

Методы калибровки 14

Учет случайной составляющей погрешности 15

Определение центров распределения 15

Оценка случайной составляющей погрешности и доверительного интервала погрешности. 17

Выявление и устранение случайных промахов 19

ПРОВЕДЕНИЕ И ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ОДНОФАКТОРНОГО ЭКСПЕРИМЕНТА 26

Подбор вида модели 27

Определение коэффициентов уравнения регрессии. 33

Условия применения МНК [5] 33

Проверка адекватности уравнения регрессии результатам опытов 40

ПЛАНИРОВАНИЕ И ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ПОЛНОГО 46

МНОГОФАКТОРНОГО ЭКСПЕРИМЕНТА 46

Определение вида частных зависимостей 47

Определение общего вида математической модели. 47

Определение числовых значений коэффициентов модели. 48

Отбор наиболее значимых факторов 49

Отбор наиболее значимых факторов с использованием коэффициентов значимости 50

Уточнение числовых значений коэффициентов модели 51

Проверка адекватности модели экспериментальным данным 52

Раздел 2. Аппаратные и программные средства 57

АВТОМАТИЗАЦИИ ЭКСПЕРИМЕНТА 57

ИНТЕРФЕЙСЫ В КОМПЬЮТЕРНЫХ СИСТЕМАХ ИЗМЕРЕНИЯ И УПРАВЛЕНИЯ 57

ВЫСОКОСКОРОСТНЫЕ ЛОКАЛЬНЫЕ КОМПЬЮТЕРНЫЕ СИСТЕМЫ ИЗМЕРЕНИЯ И УПРАВЛЕНИЯ С ИНТЕРФЕЙСОМ ISA И PCI 67

МОБИЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ СБОРА ДАННЫХ И УПРАВЛЕНИЯ С ИНТЕРФЕЙСОМ USB 114

РАСПРЕДЕЛЕННЫЕ СИСТЕМЫ ПРОМЫШЛЕННОЙ АВТОМАТИЗАЦИИ С ИНТЕРФЕЙСОМ RS-232. 139

РАСПРЕДЕЛЕННЫЕ СИСТЕМЫ УДАЛЕННОГО СБОРА ДАННЫХ И УПРАВЛЕНИЯ С ИНТЕРФЕЙСОМ RS-485 147

СЛОЖНЫЕ РАСПРЕДЕЛЕННЫЕ СИСТЕМЫ УДАЛЕННОГО СБОРА ДАННЫХ И УПРАВЛЕНИЯ НА БАЗЕ ИНТЕРФЕЙСА CAMAC. 165

ПРОЕКТИРОВАНИЕ АППАРАТНЫХ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЯ И УПРАВЛЕНИЯ 191

Выбор шага квантования по уровню 191

Расчет интервала дискретности по времени t. 192