1.Информационно-измерительные системы. Назначение, классификация, особенности построения, основные компоненты

На производстве и при проведении научных исследований приходится иметь дело с большими потоками инф., т.е. получать сведения о большом количестве разных по природе величин, иногда быстро изменяющихся во времени. В случае большого объема информации нужно применять не большое число измерительных приборов, а создавать некую сложную информационно-измерительную систему (ИИС), которая может:

а) получать информацию непосредственно от измерительных датчиков;

б) выполнять измерительные операции, то есть сравнивать измерительную величину Х с известной мерой А;

в) производить математические или логические операции при выполнении косвенных или совокупных измерений;

г) хранить полученную инф. и выдавать ее потребителю в требуемом виде;

д) выдавать количественные суждения об общем состоянии используемого объекта или состоянии его отдельных частей.

ИИС должна содержать разнообразные по конструкции и выполняемым операциям элементы (компоненты) такие как:

1) первичные измерительные преобразователи (ИП), которые преобразуют измерительную величину (ИВ) или характеристику в сигнал той или иной, но другой природы (в мгновенное или эффективное напряжение или ток, в изменение частоты или фазы ИГ электрических колебаний синусоидальной или прямоугольной формы и т.п.);

2) нормализующие преобразователи различного вида, преобразующие входной сигнал в унифицированный электрический сигнал;

3) коммутаторы аналоговых, импульсных или цифровых сигналов;

4) спецвычислители (например, мини-ЭВМ);

5) различного типа устройства памяти;

6) разнообразные средства отображения данных (визуального и документального типов) и др.

Существенной особенностью ИИС является пространственная разнесенность элементов (компонентов) друг от друга на значительные расстояния, что требует введения в состав ИИС линии связи. Поскольку число ИП (датчиков) намного больше, чем допускаемое число линий связи, дополнительно требуются устройства мультиплексирования-демультиплексирования (мульдексы), основанные на временном, частотном или комбинированном способе уплотнения – разделении сигналов.

Информационно-измерительная система – совок. функционально объединенных измерительных, вычислительных и вспомогательных технических средств, предназначенных для получения измерительной инф., ее преобразования и обработки с целью представления потребителю, управления и классификации (контроль, диагностика, обнаружение, распознавание и д.р.).

Классификация ИИС

В зависимости от выполняемых функций ИИС реализуются в виде:

а)измерительных систем (ИС);

б) систем автоматического контроля (САК);

в) систем технической диагностики (СТД);

г) систем распознавания образов (идентификации, СРО).

Под контролем понимается процесс установления соответствия между состоянием объекта контроля (его реальными параметрами) и заданными параметрами. В рез. контроля выдается суждение, к какой из нормированных качественно различающихся областей относится рассматриваемое состояние объекта контроля. В принципе, при контроле нет жесткой необходимости знать значение контролируемых величин, достаточно установить соотношение между ними и некоторыми установленными нормами-уставками, которые характеризуют различные допустимые состояния объекта контроля. При дискретном производстве помимо годных и бракованных изделий выделяют различные градации брака и годных состояний, что позволяет классифицировать изделия по сортам, на изделия с исправимым браком и т.п. Системы технической диагностики предназначены для определения места и причины неисправности сложного объекта, а также ошибок в программе его работы путем проведения определенных дискретных операций контроля и обработки результатов этого контроля. Задача оптимизации СТД состоит в том, чтобы при минимуме контрольных операций суметь локализовать (определить) неисправный элемент для как можно большего числа компонентов объекта.

Системы технической диагностики (СТД) сложных технических объектов работают по сложным диагностическим программам, основанным на использовании ЭВМ, которые должны обладать достаточной емкостью памяти, высоким быстродействием и другими характеристиками. В состав СТД, как правило, входят генераторы тестовых сигналов, устройства сбора аналоговой и цифровой информации, измерения и контроля. Примером СТД, применяемых для диагностики цифровых информационных устройств, могут служить сигнатурные анализаторы, изучаемые, например, в учебной дисциплине «Методы и средства измерений».

Под образом понимается некий гипотетический объект, характеризуемый определенной совокупностью признаков в пространстве возможных значений признаков, а распознавание образов – процесс, в результате которого определяется соответствие между распознаваемым объектом и одним из известных образов. Классификация биологических микрообъектов, распознавание радиосигналов (в радиолокации), изображений (например, дактилоскопических оттисков или в космической картографии) и т.п. – вот далеко не полный перечень областей применения методов и средств распознавания технических образов.

Не останавливаясь подробно на вопросах построения САК, СТД и СРО, которые изучаются в ряде других учебных дисциплин, отметим, что непременным и обязательным компонентом всех этих технических ИИС является измерительная система (или подсистема). Метрологическое обеспечение именно ИС и будет являться предметом дальнейшего рассмотрения.