Структуры и алгоритмы функционирования измерительных систем
Измерительные системы предназначены для получения и выдачи измерительной информации о состоянии объекта, которое представляется физическими величинами (масса, геометрические размеры, линейные и угловые перемещения, температура, сила и др.).
В общем виде
физическую величину можно описывать
непрерывной функцией x(t),
изменяющейся по времени t,
или непрерывной функцией
,
изменяющейся по времени и распределенной
в пространстве
.
Измерение
непрерывной функции
сводится к измерению множества значений
физической величины:
,
или
,
;
Если состояние объекта представляют множеством физических величин, то результаты измерения объединяются в виде информационного блока, содержащего код состояния объекта в момент времени, при котором производится измерение. Таким образом, состояние объекта представляется в виде кода позиционного номера физической величины и кодов цифрового измерения значений физических величин.
Для реализации процедур получения и выдачи измерительной информации рассмотрим упрощенную схему измерительной системы.
Измерительный канал предназначен для восприятия и измерения физических величин x и представления результатов измерения в виде множества импульсных и кодовых сигналов. После обработки измерительных сигналов в УОИ по заданному алгоритму осуществляется формирование измерительной информации из системы в графической или машинописной форме или осуществляет накопление данных в накопителях информации.
Измерительный канал представляет собой аналого-цифровую часть системы в виде совокупности датчиков, аналоговых преобразователей и аналого-цифровых преобразователей.
Параллельный способ измерения физических величин можно осуществлять с использованием одной регулируемой меры М, как показано на рис. 2.
При использовании низкоомных и низкочастотных датчиков аналоговое преобразование и измерение физических величин можно осуществить последовательным способом. Структурная схема измерительного канала последовательного измерительного канала имеет вид.
Сигналы, получаемые от датчиков Д1-Дn, последовательно подключаются на вход АП и далее после СУ представляются в виде результатов Pi.
Использование МП в составе измерительных каналов позволяет оптимизировать решение задач передачи, фильтрации и улучшения характеристик датчиков и др. К таким измерительным каналам через машинный интерфейс может подключаться микроЭВМ, предназначенная для первичной обработки результатов измерения, представляемых в виде кодовых сигналов.
В зависимости от специфики восприятия состояния объекта и представления результатов измерения на выходе измерительного канала в задачу цифровой обработки может быть включено:
- получение цифрового кода результатов измерений физических величин путем обработки входных импульсных сигналов измерительного канала;
- формирование измерительной информации путем обработки и объединения кодовых сигналов, получаемых на выходе измерительного канала;
- цифровая обработка результатов косвенных измерений и др.