1.4 Загальні відомості про інформаційно-вимірювальні системи

Сучасні експериментальні дослідження різних фізичних явищ та процесів часто пов’язані з необхідністю реєстрації та обробки великих масивів інформації, що обумовлює необхідність автоматизації наукових досліджень. Окрім цього проведення складних і точних експериментів вимагає унікальних установок, які дорого коштують самі по собі, а для обробки інформації, отриманої за допомогою цих установок, потрібні нові ефективні способи. На сучасному етапі відбувається перехід від простих вимірювальних систем до інформаційно-вимірювальних систем, що мають в своєму складі ЕОМ, яка не тільки обробляє інформацію, що поступає від давачів, але й дозволяє оперативно вмішуватись в хід експерименту (процесу тощо) і коректувати його в потрібному напрямку.

В загальному випадку інформаційно-вимірювальна система складається з функціональних блоків – первинних вимірювальних перетворювачів, ЕОМ та засобів її спряження з функціональними блоками. Ці засоби забезпечують інформаційну, енергетичну та конструктивну сумісність між ЕОМ та функціональними блоками перераховані види сумісності разом з набором правил, які упорядковують обмін інформацією між окремими блоками системи, називаються інтерфейсом [1, 2].

Однією із важливих характеристик інтерфейсу є структура з’єднання функціональних блоків, яка може реалізуватись або використанням спеціальних модулів спряження, або через уніфікації та стандартизації вхідних і вихідних ланцюгів функціональних блоків. Перспективним напрямком удосконалення та підвищення ефективності інформаційно-вимірювальних систем є застосування стандартних засобів спряження і інтерфейсів.

Інформаційно-вимірювальні системи будують за двома основними схемами – радіальною та магістральною [1]. Блок-схема радіальної інформаційно-вимірювальної системи показана на рисунку 1.2, яка складається з таких функціональних елементів: КАС – комутатор аналогових вимірювальних сигналів; ЦВ – цифровий вольтметр; ЦЧ – ц ифровий частотомір; ЦОП – цифровий обчислювальний пристрій (процесор ЕОМ).

Ця система призначена для багатоканальних вимірювань напруг та частот змінного струму, а також для накопичення і обробки результатів вимірювання в ЦОП, який за допомогою програмних сигналів Р в залежності від вибраного за програмою каналу задає потрібний режим роботи ЦВ та ЦЧ (наприклад, установлює межі вимірювання). Як правило, цикл вимірювання (роботи) функціонального елемента триває певний час, тому підготовка, початок, тривалість та закінчення роботи функціонального елемента регламентується керуючими сигналами S_t. На вхід системи подається інформаційний аналоговий сигнал І_а, який, після проходження через відповідні функціональні блоки, перетворюється в інформаційний цифровий сигнал І_d і поступає в ЦОП. В радіальній інформаційно-вимірювальній системі обмін даними здійснюється безпосередньо між функціональними елементами.

Д ля систем з великим числом елементів застосовується магістральна система обміну даними (рисунок 1.3), в якій сигнали передають по провідниках, що називаються магістральними шинами [1]. Ці провідники (сигнальні лінії) пов’язують між собою функціональні елементи системи і забезпечують обмін однорідними сигналами між ними.

З метою визначення до якого з функціональних елементів відносяться сигнали, що передаються процесором ЦОП по програмних шинах Р, або який з пристроїв повинен передати процесору ЦОП результати вимірювань по інформаційних шинах І_d, застосовують адресні сигнали А (шини). При реалізації інформаційно-вимірювальних систем на основі одних і тих же функціональних елементів (блоків) з метою забезпечення інформаційної, енергетичної та конструктивної сумісності цих елементів їх відповідні зв’язки уніфікують. Тільки за умови уніфікації зв’язків до одного і того ж виходу функціонального елемента можна підключати інші блоки, наприклад, до цифрового вольтметра ЦВ підключати за вибором пристрій друкування, комутатор сигналів або обчислювальний пристрій.