1.5 Преимущества микропроцессорных измерительных систем

К преимуществам средств измерения со встроенными микропро-цессорами можно отнести:

1. многофункциональность. До применения микропроцессоров многофункциональные измерительные системы представляли собой совокупность нескольких функциональных узлов, объединенных в одно конструктивное целое. При эксплуатации таких систем переход от одной функции к другой осуществляется с помощью коммутирующих устройств, а сами эти системы выполнены по схеме с жесткой логикой. Введение микропроцессорной системы в ИИС позволило превратить ее в программно-управляемое устройство. Функциональные возможности такой системы определяются выполняемой программой и могут быть легко видоизменены путем перехода к другой программе, хранимой в ПЗУ. Это обеспечивает гибкость и разрешает наращивать функции при модернизации измерительной системы без существенных изменений в ее схеме;

2. повышение точности измерений. Повышение точности достигается за счет автоматической компенсации систематической погрешности, в частности, автоматической установки нуля перед началом измерений, автоматического выполнения операции градуировки (самокалибровка), выполнение самоконтроля, уменьшение влияния случайных погрешностей путем проведения многократных измерений с последующим усреднением результатов, выявление и исключение грубых погрешностей;

3. расширение измерительных возможностей системы. Применение микропроцессоров позволяет существенно расширить возможности измерений широкого перечня параметров сигналов и характеристик устройств. Это связано прежде всего с использованием косвенных и совокупных измерений.

Существуют определенные сложности при выполнении косвенных измерений: снимаются показания разных приборов, нужно внимание экспериментатора, проведение вычислений, сложная процедура оценки погрешностей. Микропроцессорная система разрешает автоматизировать все эти процессы и экспериментатор сразу получает результат измерения;

4) упрощение и облегчение управления системой. Одним из критериев высокого уровня программного обеспечения измерительного прибора является степень сложности его передней панели. Для современных микропроцессорных приборов и систем характерная кнопочная система управления, конструктивно выполняемая в виде клавиатуры. Радикально уменьшает число органов управления автоматизация выбора границ измерения, интервала дискретизации напряжения исследуемого сигнала и других режимов работы;

5) возможность получения математических функций измеренных значений, например:

– умножение измеренного значения на константу;

– получение отклонений результата измерения от номинального значения (абсолютное и относительное (в %) отклонение);

– сдвиг, который предполагает вычитание константы из результата измерения;

– вычисление отношений: деление на константу, нахождение частного от деления;

– представление результата измерения в логарифмических единицах;

– линеаризация зависимостей;

6. получение статистических характеристик. Измерительные системы, в составе которых есть микропроцессорная система, разрешают формировать оценки таких вероятностных характеристик анализируемой случайной величины, как среднее значение, средняя мощность, среднеквадратичное значение, дисперсия, стандартное отклонение, коэффициент корреляции;

7. миниатюризация и экономичность аппаратуры. Резкое уменьшение числа компонентов в схеме измерительной системы вследствие выполнения ряда функций микропроцессорной системой, их относительно невысокая стоимость, значительное снижение потребляемой мощности разрешают строить малогабаритные и эргономичные устройства;

8. повышение надежности. Оно обусловлено уменьшением числа элементов схем, осуществлением самодиагностики, применением узлов с некалиброванными характеристиками, возможностью выполнения коррекции погрешностей, которая повышает метрологическую надежность;

9. сокращение продолжительности разработки. Часто для получения новых свойств измерительной системы, выполненной с использованием микропроцессоров, не нужно больших изменений в схеме или конструкции прибора. Для широко применяемых микропроцессоров уже разработаны библиотеки типичных прикладных программ, из которых можно выбрать необходимые компоненты;

10. возможность взаимодействия с другими измерительными системами. Одной из функций, выполняемой микропроцессором в измерительной системе, является поддержка одного или нескольких стандартных интерфейсов. Это дает возможность ИИС взаимодействовать с ЭВМ и другими измерительными системами.

11. На основании вышесказанного можно сделать вывод, что применение микропроцессора вместо традиционного схемного решения в рамках жесткой логики разрешает:

• сделать измерительную систему многофункциональной, функцио-нально-гибкой;

• развивать и наращивать в дальнейшем измерительную систему;

• измерительной системе взаимодействовать с большим количеством входных и выходных устройств;

• запоминать и хранить большие объемы данных;

• использовать алгоритмы косвенных и совокупных измерений при автоматизации вычислительных процедур;

• достичь высоких метрологических характеристик, трудно доступных или недосягаемых обычными путями;

• проводить самокалибровку и самодиагностику с локализацией неисправностей вплоть до модуля;

• проводить статистическую обработку результатов измерений в автоматическом режиме, как органическую часть измерительной процедуры;

• оценивать значение погрешностей измерений и отображать их по ходу измерений на дисплее;

• выполнять математические функциональные преобразования, такие как линеаризация зависимости, возведение в квадрат, нахождение отношений значений двух величин, выражение результатов измерения в децибелах и т.п.;

• увеличить объем измерений при сохранении высокой производительности.

Вопросы для самопроверки

1. Приведите классификацию средств измерений по функциональному назначению.

2. Что такое измерительная информационная система?

3. Приведите классификацию ИИС по функциональному назначению.

4. Назовите основные функциональные блоки ИИС, укажите их назначение.

5. Изобразите основные структуры ИИС, укажите достоинства и недостатки каждой из них.

6. Назовите основные типы организации алгоритма функциони-рования ИИС. Какие особенности присущи этим типам систем?

7. Приведите основные типы структур измерительных ИИС, укажите их преимущества и недостатки.

8. Что такое телеизмерительная система? Какие существуют типы телеизмерительных систем?

9. Какие функции выполняют системы автоматического контроля? Что такое непрерывный и дискретный контроль параметров?

10. Укажите назначение и основные функции систем технической диагностики.

11. Какие функции выполняют микропроцессоры в измерительных системах и устройствах?

12. Какие преимущества дает использование микропроцессоров в ИИС?