Измерительно-вычислительные средства: назначение и области применения, основные функции и компоненты ивс

ИВС – это совокупность технических средств, которые обеспечивают измерение, сбор, вычислительную обработку, распределение измерительной информации в системах управления при проведении научных исследований и комплексных испытаний.

К ИВС относятся как измерительные приборы, так и измерительные комплексы, которые содержат аналоговые, цифровые или гибридные процессорные средства. Различают ИВП – измерительно-вычислительные приборы; ИВК – измерительно-вычислительные комплексы.

На основе ИВС создают информационно-измерительные приборы, информационно-измерительные системы, которые отличаются следующими признаками:

1) Они имеют расширенные функциональные возможности, которые функцией перепрограммирования.

2) обладают улучшенными метрологическими характеристиками за счет применения статистических методов обработки измеренной информации с учетом внешних влияющих факторов.

К вычислительным средствам, которые используются в СИ, возлагают функции:

I группа. фильтрация помех, внесение поправок, учет внешних факторов, вычисление косвенных измерений, определение статистических величин, адаптация к условиям измерения;

II группа. накопление, хранение и сервисная обработка измеренной информации, представление информации в виде, удобном для восприятия.

III группа. управление СИ, а также его узлами и функциями; организация очередности запросов, диалоговое общение с оператором, работа с памятью, контроль работоспособности узлов.

В общем случае вычислительные средства обеспечивают автоматизацию измерительных процедур от начала измерения до получения окончательных результатов.

Особое место в ИВС занимают процессорные средства, которые используются почти во всех измерительных устройствах. Современные ИИС на основе ИВС входят в состав автоматических систем управления, автоматических систем научно исследовательских комплексных испытаний АСНИКИ, САПР, гибких автоматических производств, автоматических обучающих систем.

Основные компоненты: аналоговые измерительные преобразователи, АЦП, ЦАП, средства сопряжения. Сочетание перечисленных преобразователей и их различная структурная организация позволяет обеспечить требуемые функции и требуемую погрешность измерительного канала.

 

 

Измерительный канал на основе измерительно-вычислительных средств: структурная схема, принцип действия, определение числа разрядов АЦП и оценка д остоверности аналогово-цифрового преобразования

 

Измерительный канал ИК содержит:

1 – аналоговый измерительный преобразователь

2 – аналогово-цифровой преобразователь АЦП

3 – цифровое вычислительное средство.

В процессе измерения величины Х на канал действуют внешние случайные факторы F. Это: электрические помехи различного вида, радиопомехи, геомагнитные возмущения, изменения температуры, влажности, давления, изменяющиеся сами условия эксплуатации.

Задача проектирования – выбор числа разрядов АЦП.

Определение требуемого числа разрядов АЦП при заданной общей предельной погрешности   и заданном отношении с.

, где   - погрешность квантования АЦП,   - остальные составляющие погрешности.

Примем закон распределения равномерным для погрешности квантования и для суммы остальных составляющих. Тогда  , где К – коэф-т, зависящий от закона распределения  , а также от принятой доверительной вероятности.

 - средне квадратическое отклонение погрешности квантавания.

 - СКО всех составляющих погрешность канала кроме погрешности квантования.

 - шаг квантования.

, где N- число комбинаций, S – диапазон изменения сигнала.

Нужно выполнить оценку достоверности аналогово-цифрового преобразования величины S при воздействии на АЦП аддетивной случайной помехи h с нормальным законом распределения.

, где   - СКО значения помехи.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для решения этой задачи примем, что вероятность   правильного аналогово-цифрового преобразования S определяется вероятностью того, что мгновенное значение помехи р не выйдет за пределы шага квантования.

Вероятность ошибочного преобразования:

.

Это вероятность того, что в процессе преобразования аналогового сигнала в цифровой код выйдет за пределы шага квантования. Т.е. превысит 

Разрядность ИВС может оказаться значительно больше, чем разрядность используемых АЦП. Это объясняется тем, что после преобразования осуществляется обработка информации, которая содержит элементы статистической обработки, что приводит к увеличению разрядности

Бесконтактные методы измерения размеров: области применения, классификация, основные физические принципы реализации методов

Две разновидности: 1) прямые методы; 2) косвенные методы.