1.. Информационно-измерительные системы.

1 Измерительные информационные системы Измерительная информационная система (ИИС) - это совокупность функционально объединенных измерительных, вычислительных и других вспомогательных технических средств, для получения измерительной информации, ее преобразования, обработки с целью представления потребителю в требуемом виде, либо автоматического осуществления логических функций контроля, диагностики, идентификации и др./1/.

В зависимости от выполняемых функций ИИС реализуются в виде измерительных систем (ИС), систем автоматического контроля, технической диагностики и др. В свою очередь в зависимости от назначения измерительные системы разделяют на измерительные информационные, измерительные контролирующие, измерительные управляющие системы и др. /2/. 1.1Измерительная система Измерительная система (ИС) — совокупность определенным образом соединенных между собой линиями связи средств измерений (измерительных преобразователей, мер, измерительных

коммутаторов, измерительных приборов) и других технических устройств (компонентов измерительной системы), образующих измерительные каналы, реализующая процесс измерений и обеспечивающая автоматическое (автоматизированное) получение результатов измерений (выражаемых числом или кодом) в общем случае изменяющихся во времени и распределенных в пространстве величин, характеризующих определенные свойства (состояние) объекта измерений. Измерительные системы обладают основными признаками средств измерений и являются их специфической разновидностью/3/.

Основными областями применения собственно измерительных систем являются научные исследования, испытания различных объектов, учетные операции, и др. Наиболее крупной структурной единицей, для которой могут нормироваться метрологические характеристики (MX), является измерительный канал (ИК) ИС. 

2.. Характеристика средств вычислительной техники

Характеристики вычислительной техники можно условно разделить...

Характеристики вычислительной техники можно условно разделить по способу их диагностики: * Автоматические (объем оперативной памяти, тип и частота процессора, объем накопителей на жестких дисках, наличие и тип CD-ROM и т. д.). Определяются агентом-аудитором автоматически. * Пользовательские (местоположение, имя и почтовый адрес пользователя, возможные неисправности в работе). Вводятся пользователем при первом запуске агента-аудитора (местоположение) либо по инициативе пользователя (неисправности в работе компьютеров и периферии). по характеризуемому объекту * Характеристики процессора * Характеристики материнской платы * Характеристики оперативной памяти * Характеристики внешних накопителей * Характеристики видеокарты * Характеристики звуковой карты * … * Сетевые характеристики * Характеристики пользователя * Характеристики местоположения * Ошибки и неисправности

3.. Назначение, типы и применение ИВК.

 ИВК представляет собойсовокупность программно управляемых измерительных и вспомогательных средств. Они функционируют на основе единого метрологического обеспечения.

Комплексы обеспечивают: 1. Первичную обработку результатов измерения. 2. Получение результатов косвенных, совокупных и совместных измерений. 3. Обеспечивает управление отдельными узлами в ходе экспериментальных исследований. А так же включает обработку запросов очередей, устанавливает приоритет, диалоговый режим с оператором. 4. Контроль работоспособности, включая контроль метрологических характеристик. 5. Сервисную обработку измерительной информации (таблицы, графики). 6. Хранение полученной информации. 7. Выработку управляющего воздействия.

В ИВК измерительно-вычислительные средства взаимодействуют по единому алгоритму, который обеспечивает получение, обработку и использование информации. ИВК строится на основе технических средств имеющих блочно-модульный принцип исполнения. Это обеспечивает возможность создавать ИВК с перестраиваемой структурой. Такие ИВК предназначены для автоматизированных систем управления, для автоматических систем проведения научных исследований.

Типы ИВК: 1. Универсальные. Наличие перестраиваемой структуры и развитого ПО.

2. Проблемно-ориентировочные. Для ограниченного набора однотипных задач.

3. Уникальные. Для единичных специфических задач.

Программное управление осуществляется программируемым процессором, он обеспечивает работу по алгоритму в соответствии с измерительной информацией.

Работоспособность ИВК определяется: Техническим, Математическим и Метрологическим обеспечением. В составе технологического обеспечения: Измерительные, Вычислительные и вспомогательные к измерительным средствам цифровые и цифро-аналоговые приборы. Коммутаторы, калибраторы и источники питания. Основным содержимым является алгоритм и соответствующие программы. Алгоритм предусматривает выполнение процедур обработки результатов и выполнения измерений. Программа обеспечивает функционирование ИВК. Содержит инструменты по самодиагностики комплекса и самоконтроля. Подпрограммы используются для выполнения типовых задач.

4.. Первичные измерители-преобразователи.

Первичные измерительные преобразователи (ПИП) - датчики.

Измерительный преобразователь – средство измерений, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации, удобной для передачи, дальнейшего преобразования, обработки и хранения, но не поддающейся непосредственному восприятию наблюдателем. Первичным называется преобразователь, являющийся первым в электрической цепи и к которому непосредственно подводится измеряемая величина.

Подразделяются по видам измерения:

механические измерения- давления, температуры, уровня, расхода, количества, теплофизические величины( вязкость, теплопроводность и др.)

Q(количество)= gwF[кг/сек]

G(расход)=кг

качественные измерения - состав, хроматография, спектрометрия.

электрические измерения – с помощью амперметра, вольтметра и т.д ( напряжение, сопротивление.

ПИП преобразует физический сигнал в электрический сигнал.

Объект П исследований И

П

А

Ц

П

…

Датчик

АЦП встроен в ПИП.

Техническая основа контроля является средством, обеспечивающее измерение и регистрацию физического параметра.

Все измерительные преобразователи подразделяются на:

- линейные стационарные

- линейные нестационарные

- нелинейные

Подобная классификация основывается на том, что для каждого измерительного преобразователя существует свой оператор, т.е. закон соответствий, с которым каждой данной функции на входе измерений преобразователя ставится в соответствии определенная функция на выходе. Оператором определяется всё многообразие динамических свойств, присущих измерительному преобразователю(ИП).

~

И.П

T(t) U(t)

~ - оператор (изменение физического параметра).

T(t) – температура по времени.

U(t) – напряжение.

Измерительный преобразователь называется линейным, если линеен его оператор ТС⁰=а+вmv, т.е. до этого оператора справедлив принцип суперпозиции. В противном случае измерительный преобразователь называется нелинейным. Измерительный преобразователь называется стационарным, если его динамические свойства не изменяются с течением времени. Если такое изменение имеет место, то такой измерительный преобразователь называется нестационарным.

Реакция стационарных измерительных преобразователей не зависит от момента приложения измеряемых воздействий, а зависит только от разности текущего времени и момента приложения измеряемых воздействий.

Нелинейные измерительные преобразователи могут быть стационарными и нестационарными.

Измерительные преобразователи со сосредоточенными параметрами, называют такие измерительные преобразователи, входы которых можно представить как точки. Динамические свойства этих измерительных преобразователей описываются дифференциальными уравнениями в полных производных.

Измерительные преобразователи с распределенными параметрами, называют такие измерительные преобразователи, входы которых непрерывно распределены до некоторой линии или поверхности. Динамические свойства этих измерительных преобразователей описываются дифференциальными уравнениями в частных производных.

Среди линейных измерительных преобразователей различают измерительные преобразователи 1ого, 2ого и т.д. порядков в зависимости от порядка дифференциального уравнения.

5.. Метрология. Метод, принцип, средство измерения. Понятие точности и истинного значения.

Метод измерений - прием или совокупность приемов сравнения измеряемой величины с ее единицей в соответствии с реализованным принципом измерений.

Методы измерений классифицируют по нескольким признакам. По общим приемам получения результатов измерений различают:

прямой метод измерений;

косвенный метод измерений.

Первый реализуется при прямом измерении, второй при косвенном измерении, которые описаны выше. По условиям измерения различают контактный и бесконтактный методы измерений. Контактный метод измерений основан на том, что чувствительный элемент прибора приводится в контакт с объектом измерения (измерение температуры тела термометром). Бесконтактный метод измерений основан на том, что чувствительный элемент прибора не приводится в контакт с объектом измерения (измерение расстояния до объекта радиолокатором, измерение температуры в доменной печи пирометром). Исходя из способа сравнения измеряемой величины с ее единицей, различают методы непосредственной оценки и метод сравнения с мерой. При методе непосредственной оценки определяют значение величины непосредственно по отсчетному устройству СИ (термометр, вольтметр и пр.). Мера, отражающая единицу измерения, в измерении не участвует. Ее роль играет в СИ шкала, проградуированv bная при его производстве с помощью достаточно точных СИ. При методе сравнения с мерой измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой (измерение массы на рычажных весах с уравновешиванием гирями). Существует ряд разновидностей этого метода: нулевой метод, метод измерений с замещением, метод совпадений.

Метрология - это наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности. цели:

обеспечение качества продукции

повышение уровня нтп

повышение уровня измерительных технологий

исключение разнобоя полученных данных

задачи:

создание и совершенствование измерительной техники

создание и совершенствование эталонов

разработка общей теории измерения, теории погрешностей, преобразования и передачи информации

разработка методов передачи размеров единиц от эталонов к рабочим средствам измерения

Принцип измерений — физическое явление или эффект, положенное в основу измерений.

Средство измерений — техническое средство, предназначенное для измерений, имеющее нормированные метрологические характеристики, воспроизводящее и (или) хранящее единицуфизической величины, размер которой принимают неизменным (в пределах установленной погрешности) в течение известного интервала времени. 

По техническому назначению:

мера физической величины — cредство измерений, предназначенное для воспроизведения и (или) хранения физической величины одного или нескольких заданных размеров, значения которых выражены в установленных единицах и известны с необходимой точностью;

измерительный прибор — средство измерений, предназначенное для получения значений измеряемой физической величины в установленном диапазоне;

измерительный преобразователь — техническое средство с нормативными метрологическими характеристиками, служащее для преобразования измеряемой величины в другую величину или измерительный сигнал, удобный для обработки, хранения, дальнейших преобразований, индикации или передачи;

измерительная установка (измерительная машина) — совокупность функционально объединенных мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей и других устройств, предназначенная для измерений одной или нескольких физических величин и расположенная в одном месте

измерительная система — совокупность функционально объединенных мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей, ЭВМ и других технических средств, размещенных в разных точках контролируемого объекта и т. п. с целью измерений одной или нескольких физических величин, свойственных этому объекту, и выработки измерительных сигналов в разных целях;

измерительно-вычислительный комплекс — функционально объединенная совокупность средств измерений, ЭВМ и вспомогательных устройств, предназначенная для выполнения в составе измерительной системы конкретной измерительной задачи.

Точность средства измерений — степень совпадения показаний измерительного прибора с истинным значением измеряемой величины. Чем меньше разница, тем больше точность прибора. Точность эталона или меры характеризуется погрешностью или степенью воспроизводимости. Точность измерительного прибора, откалиброванного по эталону, всегда хуже или равна точности эталона.

Точность результата измерений — одна из характеристик качества измерения, отражающая близость к нулю погрешности результата измерения. Следует отметить, что о повышении качества измерений всегда говорят термином «увеличить точность» — притом, что величина, характеризующая точность, при этом должна уменьшиться.

В английском языке нет точного перевода этого слова. Наиболее близким является термин precision, который часто употребляется в качестве понятия воспроизводимость