13. ИзмерительнЫе информационнЫе систеМы (иис)
13.1. Разновидности и структура иис
По функциональному назначению ИИС разделяются на три класса:
измерительные системы (ИС);
системы автоматизированного контроля (САК);
системы технической диагностики (СТД).
Отдельным классом выделяют измерительные вычислительные комплексы (ИВК).
ИВК – это вид ИИС, в состав которых входят свободно программируемые ЭВМ. Эти ЭВМ используются не только для обработки результатов измерения, но и для управления самим процессом измерения, а также для формирования управляющих воздействий на объект исследования.
По организации алгоритмов функционирования ИИС разделяются на три основных вида:
системы с жёстким заранее заданным алгоритмом;
программируемые ИИС;
адаптивные ИИС.
Обобщённая структурная схема ИИС приведена на рис. 13.1.
Рис. 13.1. Структурная схема ИИС:
ОБИ – объект исследования; УИЗ – устройство измерения;
УОИ – устройство обработки информации; УХИ – устройство хранения информации; УПИ – устройство представления информации; УУС – устройство управления системой; УВО – устройство воздействия на объект;
ОПР – оператор; ЭВМ – электронная вычислительная машина
В зависимости от специфики ИИС часть блоков может отсутствовать.
13.2. Измерительные системы (ис)
ИС – это разновидность ИИС, в которых преобладают функции измерения, а функции обработки или хранения незначительны или отсутствуют. Для всех ИС характерным является присутствие в их структурных схемах следующих элементов: Д – датчик (первичный измерительный преобразователь); С – элемент сравнения (сравнение с мерой); М – мера; ВР – элемент выдачи результатов.
Рис. 13.2. Многоканальные ИС
По архитектуре структуры организации ИС разделяются на четыре основных вида:
многоканальные ИС;
сканирующие ИС;
мультиплицированные ИС;
многоточечные ИС.
Многоканальная ИС является наиболее распространённой и содержит в каждом канале полный набор элементов структуры. Структурная схема такой ИС представлена на рис. 13.2.
Сканирующая ИС последовательно во времени выполняет измерения множества величин с помощью одного канала измерения и содержит один набор элементов и одно сканирующее устройство (СкУ). Структурная схема такой ИС представлена на рис. 13.3.
Рис. 13.3. Сканирующая ИС
СкУ перемещает датчик в пространстве для осуществления замеров. Если датчик перемещается по заданной траектории, то сканирование называется пассивным. Если же траектория перемещения датчика изменяется в зависимости от полученной информации, сканирование называется активным (интеллектуальным).
Мультиплицированная ИС в течении одного цикла измерений (развёртки) выполняет сравнение с мерой значений всех измеряемых величин без использования коммутирующих узлов. Структурная схема такой ИС представлена на рис. 13.4.
Рис. 13.4. Мультиплицированная ИС
На рис. 13.5 приведена структурная схема многоточечной ИС.
Рис. 13.5. Многоточечная ИС
В многоточечной ИС преобразователи Д1, …, Дn подключаются к системе через измерительный коммутатор аналогового типа (блок ИК), который должен обладать заданными метрологическими характеристиками (погрешность коэффициента передачи, быстродействие) и работать синхронно с остальными блоками ИС.
На рис. 13.6 приведена укрупненная структурная схема телеизмерительной системы (ТИС).
В отличии от обычных измерительных систем ТИС используют на объектах, находящихся на значительном расстоянии от средств представления информации. Поэтому ТИС обладают специальными каналами связи (КС), т.е. совокупность технических средств, необходимых для передачи измеряемой информации от различных источников. Основным звеном каналов связи являются линии связи (ЛС). Различают проводные ЛС, радио ЛС и оптические ЛС.
Для передачи информации от нескольких источников по одной ЛС используют два основных принципа разделения КС:
временной принцип, когда передача информации от различных источников разнесена во времени;
частотный принцип, когда передача информации от различных источников ведется на различных частотах.
Рис. 13.6. Структурная схема ТИС:
СОИ – система обработки информации; ПЧ – приёмная часть; ОБИ – объект исследования