Оглавление

Розділ 1.Теоретичні основи вимірювально-інформаційних систем. 2

1.1. Основні поняття 2

1.2. Вимірювальні сигнали та їхні пеетворення 9

1.3. Методичні похибки інформаційних систем 16

Раздел 2 Линейные измерительные системы 19

2.1.Волновые уравнения 19

2.2 Метод нелинейного преобразования времени 23

2.3 Взаимодействие волны с неподвижной границей раздела 28

2.4.Взаимодействие волны с подвижной границей разделa 32

Розділ 1.Теоретичні основи вимірювально-інформаційних систем.

1. Основні поняття

Інформаційна система - це взаємопов'язана сукупність інформаційних, технічних, програмних, математичних, організаційних, правових, ергономічних, лінгвістичних, технологічних та інших засобів, а також персоналу, призначена для збору, обробки, зберігання та видачі економічної інформації та прийняття управлінських рішень. Властивості інформаційних систем:

• будь -яка ІС може бути піддана АНАЛІЗУ , побудовали и керована

• при побудові ІС необхідно використовувати системний підхід ; • ІС є динамічною і розвивається системою ;

• ІС слід сприймати як систему обробки інформації , що складається з комп'ютерних і телекомунікаційних пристроїв , реалізовану на базі сучасних технологій;

• вихідний продукцією ІС є інформація , на основі якої приймаються рішення або виробляються автоматичне виконання рутинних операцій;

• участь людини залежить від складності системи , типів і наборів даних , ступеня формалізації вирішуваних завдань.

Процеси в інформаційній системі : • введення інформації з зовнішніх і внутрішніх джерел; • обробка вхідної інформації;

• зберігання інформації для подальшого її використання; • висновок інформації в зручному для користувача вигляді ; • зворотний зв'язок , тобто подання інформації , переробленої в даній організації , для коригування вхідної інформації.

Інформаційно- вимірювальною технікою називають область науково- технічної діяльності , що забезпечує отримання кількісної та якісної інформації про властивості та характеристики фізичних об'єктів , яка використовується далі для цілей вивчення та управління . Інформація - це сукупність відомостей , що зменшують початкову невизначеність. Одними з найбільш важливих є відомості про кількісні характеристики властивостей , які при науковому експерименті та управлінні технологічним процесом отримують шляхом вимірювання . Такі відомості збільшують наше знання і зменшують незнання , тобто знижують ступінь невизначеності. Отже , вимір - інформаційний процес . Кількісна і якісна інформація про властивості фізичних об'єктів і процесів є результатом вимірювання , тобто вимірювальної інформацією.

Вимірювальна інформація є змістовною є характеристики вимірювального відображення. Особливості вимірювач -ного відображення і, отже , вимірювальної інформації ви -тека із загального визначення виміру . Найбільш суще ¬ дарські з них , пов'язані з природою вимірювальної інформації , полягають в тому , що , по-перше , відображає об'єкт є абстрактно- математичним ( числом) , а відбиваний - емпіричних ським і , по-друге , у способі відображення , а саме : відображення емпіричного об'єкта на числовій осі проводиться так , щоб відно-ності між розмірами вимірюваної величини однозначно відпо- ствовали відносинам між їх числовими значеннями.

Вимірювальна інформація пов'язана з вищою формою відображення - людської , так як відображає об'єкт в даному випадку є продуктом абстрактного мислення людини. Вимірю ¬ тельному відображенню відповідає емпірична операція сравне ¬ ня вимірюваної величини з її одиницею. Вибір такої одиниці одне ¬ однозначно визначає математичні об'єкти (числа ), якими пред ¬ представляються результати вимірювання . У процесі вимірювання є й інші відображення , але вони пов'язані , в основному , з ізоморфними пре ¬ утвореннями носіїв інформації , сигналів , і не визначають природу вимірювальної інформації.

Вимірювальна інформація, як всяка пізнавальна ін-формація, може бути представлена ​​вектором I= . Компоненти цього вектора позначають окремі аспекти (новизну, змістовність, цінність, ак ¬ туальность, вірність і т. п.).

Вимірювання - це знаходження значення фізичної величини дослідним шляхом за допомогою спеціальних технічних засобів. Вимірювання забезпечують безпосередній зв'язок між експериментом і теорією , високу достовірність наукових досліджень і високу якість виробів сучасного виробництва . Наука про вимірювання називається метрологією .

Для того щоб точно управляти потрібно , перш за все , точно вимірювати всі параметри , за якими здійснюється управління об'єктом , у тому числі і якістю виробів. У зв'язку з цим поставлено завдання вимірювання і кількісної оцінки якості продукції .Вимірювання найтіснішим чином пов'язані зі стандартизацією.

Стандартизація - це наука про принципи і методи встановлення найбільш ефективних норм і правил взаємодії елементів суспільного виробництва з точки зору їх сумісності , уніфікації і раціональної організації . Стандарти - це технічні закони, що встановлюють певні вимоги до матеріалів, напівфабрикатів , виробів, технологічних процесів , технічної та технологічної документації , методів випробувань і т.д. За допомогою стандартів забезпечується узгодження норм на всі елементи сучасного виробництва та вимог до них. Взаємозв'язок метрології та стандартизації проявляється в тому , що вимірювання , з одного боку , пронизані різними стандартами ( на кошти , методики і т. д.) , а з іншого боку, забезпечують методи і засоби контролю виконання стандартів .

Вимірювання забезпечують зв'язок з об'єктом дослідження або управління , в конкретному застосуванні до тієї чи іншої галузі техніки (механіка , електротехніка , оптика , ядерна техніка і т. д.). Вимірювання найтіснішим чином пов'язані зі стандартизацією . Стандартизація - це наука про принципи і методи встановлення найбільш ефективних норм і правил взаємодії елементів суспільного виробництва з точки зору їх сумісності , уніфікації і раціональної організації . Стандарти - це технічні закони, що встановлюють певні вимоги до матеріалів, напівфабрикатів , виробів, технологічних процесів , технічної та технологічної документації , методів випробувань і т. д. За допомогою стандартів забезпечується узгодження норм на всі елементи сучасного виробництва та вимог по ним. Взаємозв'язок метрології та стандартизації проявляється в тому , що вимірювання , з одного боку , пронизані різними стандартами ( на кошти , методики і т. д.) , а з іншого боку, забезпечують методи і засоби контролю виконання стандартів .

Метрологія - це наука про вимірювання, методи і засоби забезпечення їх єдності та способи досягнення необхідної точності. Вимірювання забезпечують зв'язок з об'єктом дослідження або управління , в конкретному застосуванні до тієї чи іншої галузі техніки (механіка , електротехніка , оптика , ядерна техніка і т. д.).

На першому етапі розвитку вимірів діяли , головним чином , тенденції диференціації , кожна галузь вимірювань розвивалася відокремлено.

Виникли окремі галузі вимірювальної техніки -техніка вимірювання механічних величин , електричних величин і т. д.

Метрологія об'єднує єдиною теорією , єдністю понять , методів і засобів різні галузі вимірювальної техніки. Основними розділами метрології є: 1 ) загальна теорія вимірювань; 2 ) одиниці фізичних величин; 3 ) методи та засоби вимірювань ; 4 ) методи визначення точності вимірювань; 5 ) еталони і зразкові засоби вимірювань; 6 ) забезпечення єдності вимірювань та однаковості засобів вимірювань . Предмет метрології - витяг кількісної та якос - жавної інформації про властивості об'єктів і процесів.

Методи метрології - сукупність фізичних і математичних методів , що використовуються для отримання вимірювальної інфор ¬ мації із заданими точністю і достовірністю (методи : виміряєте ¬ льних перетворень , вимірювань , обробки спостережень , планування ¬ вання вимірювального експерименту ) .

Засоби метрології - сукупність засобів вимірювань і контролю

Величина і вимір - основні поняття метрології. Між ними існує тісний взаємозв'язок: величина є предметом виміру . Об'єкти навколишнього світу володіють нескінченно великим числом властивостей , які проявляються в самих різних відносинах залежно від специфіки кожного з них. Однак серед цих численних специфічних проявів властивостей є і ​​неяк ¬ ко загальних :

•стосовно еквівалентності - дана властивість у різних об'єктів виявляється однаковим або ще не однаковим ; • щодо порядку - однорідні властивості у різних об'єктів виявляються більше або менше , відрізняються різною інтенсивністю , розмірами (прояв властивостей у відношенні по ¬ рядка є найбільш загальним і притаманне більшості з них) ; • стосовно аддитивности - однорідні властивості різних об'єктів можуть підсумовуватися .

Властивості , що проявляють себе тільки відносно еквівалент ¬ ності (стать, соціальне походження ), не є вели ¬ чинами.

Властивості , що проявляються у відношенні еквівалентності і по-рядка , називаються інтенсивними величинами. До них відносяться величини в психології , педагогіці та ін

Властивості , що проявляються у всіх трьох відношеннях - екві - валентності , порядку і аддитивности , називаються екстенсивними величинами. До них відносяться фізичні величини - струм , маса , відстань і т. д.

Фізична величина - це властивість , загальне в якісному відношенні безлічі об'єктів і індиві ¬ дуальне в кількісному відношенні у кожного з них .

Кожна величина вимірюється дослідним шляхом за допомогою специ ¬ альних технічних засобів , які називаються засобами з ¬ вимірювань ( вимірювальні прилади і системи). Розмір фізичної величини - кількісний вміст в даному об'єкті властивості , відповідного поняттю «фізична величина ». У кожному розділі фізики об'єктивно існуючі зависимос ¬ ти між властивостями об'єктів представляються низкою незалежних рівнянь , які і є рівняннями між величина ¬ ми , при цьому число останніх п завжди більше числа рівнянь т. Тому т величин даної системи визначаються через інші ве ¬ личини , а п - т - умовно незалежно від інших. Ці величини прийнято називати основними , а інші похідними. У ка ¬ честве основних теоретично можуть бути обрані будь-які з даного числа величин , але практично в якості основних вибирають величини , які можуть бути відтворені і виміряні з наи ¬ більш високою точністю. Основна фізична величина - фізична величина , входячи ¬ щая в систему і умовно прийнята в якості незалежної від інших величин цієї системи , наприклад маса , довжина , час для системи механічних величин .

Похідна фізична величина - фізична величина , вхо ¬ дящая в систему і визначається через основні величини цієї системи , наприклад прискорення в системі механічних величин .

Поняття « фізична величина » і «вимір » дозволяють логи ¬ тично перейти до одного з основних понять метрології - « оди ¬ ница фізичної величини».

Найважливішою умовою вимірювання даної величини є воз ¬ ливість відтворення її з заданими розмірами , або преоб ¬ разования в величину , відтворену із заданими розмірами. Це власне і вимагає встановлення стабільної за розміром едини ¬ ци фізичної величини , точного її відтворення , збереження і передачі .

Одиниця фізичної величини - це фізична величина , раз ¬ міру якої , за визначенням , присвоєно числове значення 1 . Одиниця фізичної величини повинна бути матеріалізована , тобто відтворена таким чином , щоб її розмір був постійним в часі і за наявності зовнішніх впливів. Для цього використо-вуються спеціальні засоби вимірювань - еталони і міри. Поняття « сигнал» є дуже широким , під сигналом в об ¬ щем випадку мають на увазі матеріальний носій інформації. Надалі будемо розглядати два види сигналів - сигнал у вигляді фізичного процесу (інформація в ньому укладена в розмірі його інформативного параметра ) і кодовий або дискретний ( з-тримає інформацію в числі своїх елементів , в їх розташуванні в часі або в просторі).

У процесі вимірювання між об'єктом і технічними засоби ¬ ми встановлюється певна взаємодія . В результаті і виникає цілком певна реакція технічних засобів. Фі ¬ зические величина є властивістю фізичного об'єкта або процесу і не може впливати на засіб вимірювань . Следо ¬ вательно , об'єкт вимірювання це реально існуючий вхід ¬ ної сигнал засоби вимірювання - фізичний об'єкт або процес X(t), що характеризується в загальному випадку поруч змінюються в часі величин , які будемо також називати параметрами даного фізичного процесу або сигналу.