Описание объекта с информационных позиций

Содержание

Введение. 3

1. Описание объекта с информационных позиций. 4

1.1. Обоснование и выбор информативных параметров и первичных измерительных преобразователей. 4

1.2. Структура ИИС.. 16

2. Выбор АЦП по метрологическим характеристикам. 17

2.1. Выбор и обоснование интерфейса. 17

2.2. Построение мат. модели ИК.. 19

2.3. Согласование характеристик сигнала и характеристик канала связи…………... 20

2.4. Расчет метрологических характеристик ИК ИИС.. 22

3. Средства отображения информации в ИИС.. 24

Заключение. 25

Список используемой литературы.. 26

Введение

Измерительные информационные технологии являются разновидностью информационных технологий и выделяются из этого обширного множества тем, что носят очевидный познавательный характер и реализуют специфические процедуры, присущие только им:

- получение исходной измерительной информации в результате взаимодействия первичных измерительных преобразователей (сенсоров) с объектом измерений;

- преобразование измерительной информации с заданной и гарантированной точностью;

- сопоставление сигналов измерительной информации с размерами общепринятых единиц измерения, оценка и представление характеристик остаточной неопределенности значений измеряемых величин.

Современные измерительные информационные технологии приобретают дополнительные свойства благодаря использованию аппаратных и программных средств искусственного интеллекта.

Одной из важнейших задач развития измерительных информационных технологий является расширение номенклатуры измеряемых величин, обеспечение измерений в условиях воздействия "жестких" внешних факторов.

Решение подобных задач связано с усложнением структуры используемых средств измерений (СИ); созданием комплексов взаимосвязанных СИ и технических средств, необходимых для их функционирования.

Современные объекты исследования характеризуются большим количеством параметров, изменяющихся подчас с большой скоростью. Иногда, чтобы получить информацию о параметрах объекта, необходимо проводить комплексные измерения, а значение измеряемой величины получать расчетным путем на основе известных функциональных зависимостей между ней и величинами, подвергаемыми измерениям. Указанные задачи успешно решаются с помощью информационных измерительных систем, получивших широкое распространение. В настоящее время нет общепринятого однозначного определения, что такое ИИС.

Описание объекта с информационных позиций

Обоснование и выбор информативных параметров и первичных измерительных преобразователей

Структура ИИС

Под ИИС понимаются системы, предназначенные для автоматического получения количественной информации непосредственно от изучаемого объекта. Путем процедур измерения и контроля, обработки этой информации и выдачи ее. Эта информация должна отражать состояние данного объекта.

Рис. 5. Структура ИИС

Объект измерения – это объект, у которого следует измерить требуемые характеристики.

Д_i (датчик (измерительный преобразователь)) – это средство измерения, благодаря которому мы фиксируем требуемые характеристики объекта измерения.

ПИП_i (первичный измерительный преобразователь) – устройство, непосредственно воспринимающее измеряемую величину и преобразующий ее в другую величину, которая удобна для измерения.

Коммутатор – устройство, предназначенное для соединения нескольких датчиков и последовательного их включения.

АЦП – устройство, преобразующее входной (аналоговый) сигнал в дискретный код (цифровой сигнал).

Контроллер – устройство, управляющее работой внешних узлов ЭВМ.

Индикатор – устройство, для отображения цифрового сигнала.

· Измерительные информационные системы показывают, что почти для каждого типа ИИС используется цепочка из аппаратных модулей (измерительных, управляющих, интерфейсных, обрабатывающих). Таким образом, обобщенная структурная схема ИИС содержит:
Множество различных первичных измерительных преобразователей, размещенных в определенных точках пространства стационарно или перемещающихся в пространстве по определенному закону.

· Множество измерительных преобразователей, которое может состоять из преобразователей аналоговых сигналов, коммутаторов аналоговых сигналов, аналоговых вычислительных устройств, аналоговых устройств памяти, устройств сравнения аналоговых сигналов, аналоговых каналов связи, аналоговых показывающих и регистрирующих измерительных приборов;
Группу аналого-цифровых преобразователей, а также аналоговых устройств допускового контроля;

· Множество цифровых устройств, содержащее формирователи импульсов, преобразователи кодов, коммутаторы, специализированные цифровые вычислительные устройства, устройство памяти, устройство сравнения кодов, каналы цифровой связи, универсальные программируемые вычислительные устройства - микропроцессоры, микроЭВМ и др.

· Группу цифровых устройств вывода, отображения и регистрации, которая содержит формирователи кодоимпульсных сигналов, печатающие устройства записи на перфоленту и считывания с перфоленты, накопители информации на магнитной ленте, на магнитных дисках и на гибких магнитных дисках, дисплеи, сигнализаторы, цифровые индикаторы;

· Множество цифроаналоговых преобразователей;

· Указанные функциональные блоки соединяются между собой через стандартные интерфейсы или устанавливаются жесткие связи;

· Интерфейсные устройства (ИФУ), содержащие системы шин, интерфейсные узлы и интерфейсные устройства аналоговых блоков, служащие главным образом для приема командных сигналов и передачи информации о состоянии блоков. Например, через интерфейсные устройства могут передаваться команды на изменение режима работы, на подключение заданной цепи с помощью коммутатора;

· Устройство управления, формирующее командную информацию, принимающее информацию от функциональных блоков и подающее ко­манды на исполнительные устройства для формирования воздействия на объект исследования (ОИ).

Построение мат. модели ИК

Математическая модель ИИС в общем виде представляется сверткой:

,

где - функция измерительного преобразователя;

- входной измеряемый сигнал.

Математическая модель емкостного датчика перемещения имеет линейный характер:

,

где k – коэффициент, учитывающий относительную диэлектрическую проницаемость среды и площадь обкладок кондестаора, .

Продольной упругой деформации проволоки соответствует относительное изменение её сопротивления:

где - изменение сопротивления тензорезистора;

– номинальное сопротивление тензорезистора.

Таким образом, можно выразить математическую модель тензорезистора линейной функцией:

,

где k – коэффициент пропорциональности, учитывающий номинальное сопротивление тензорезистора.

Рассмотрим в качестве примера построение ММ, учитывающей влияние ВВ на примере ИК, состоящего из линейных аналоговые компонентов, приняв, что изменением во времени ВВ можно пренебречь.

Интегральное соотношение связывает выходной сигнал у(t) ИК с основными характеристиками самого канала и действующими на него входным сигналом х(t) и возмущениями.

Рис. 7. Структурная модель ИК ИИС

Математическая модель ИК связывает выходной сигнал У(t) с основными характеристиками самого канала, действующими на него входным сигналом Х(t) и возмущениями влияющих величин η(t) (рис. 7).

ИК, находящиеся под воздействием ВВ описывается случайной импульсной переходной функцией, отражающей совокупность 2 эффектов преобразования: инерционности и стохастичности, которые можно рассматривать как действующие независимо. Модель такого ИК можно представить в виде двух соединенных последовательно элементов, первый из которых определяет динамические свойства ИК, а второй, являющийся безынерционным преобразователем со случайным коэффициентом преобразования, учитывает стохастичность.

Тогда общую импульсную переходную функцию ИК можно представить через импульсные переходные функции g₁(t, τ),

g₁(t, τ) = g₀(t-τ)

g₂(t, τ), = k₀(t)δ(t-τ)

и выражением:

где g₀(t - τ) - импульсная переходная функция ИК в нормальных условиях;

k₀(t) - случайный коэффициент преобразования, учитывающий стохастический характер неконтролируемых воздействий;

S (t - τ )- дельта-функция;

k₀(t) можно представить суммой детерминированной и случайной составляющей: ,

Где k_c– значение коэффициента преобразования в нормальных условиях,

ε(t) – составляющая, учитывающая случайный характер коэффициента преобразования под воздействием ВВ.

Модель пригодна для определения импульсной переходной функции, коэффициентов чувствительности функции влияния а_i и b_i характеристик дополнительной неопределенности показаний ИК обусловленной воздействием ВВ (составляющие неопределенности от воздействия систематических эффектов н спектральные характеристики).

Для нормальных условий динамическая модель принимает вид :

,

для статического режима, когда и рабочих условий

эксплуатации:

для статического режима в нормальных условиях эксплуатации:

Эта модель служит для определения неопределенности показаний ИК в нормальных условиях его применения.

Заключение

В ходе курсового проекта были выбраны элементы информационно-измерительной системы. Изучены емкостные измерительные преобразователи перемещения и тензометрические ИП, их назначение, строение и характеристики. Рассмотрена структура ИИС. Изучены АЦП однотактного интегрирования. Произведен анализ и выбор емкостных ИП перемещения, тензометрических ИП и АЦП интегрирующего типа.

Список используемой литературы

1. Информационно-измерительные системы, В.В. Крюков/ Владивосток,2000, - 102с.

2. Информационно-измерительные системы, Р. Н. Парахуда, Б.Я. Литвинов/ Письменные лекции. Санкт-Петербург, 2002,- 74с.

3. Метрология, стандартизация и сертификация. Методы и средства измерения физических величин, Н. Н. Матушкин, Е. Е. Суханова: Учеб, пособие / Перм. гос. техн. ун-т. Пермь, 2001. 125 с.

4. Аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи (АЦП и ЦАП). http://www.studfiles.ru/preview/1814676/page:2/

5. АЦП интегрирующего типа http://www.gaw.ru/html.cgi/txt/ic/Microchip/analog/adc/start.htm

6. Датчики линейных перемещений http://www.devicesearch.ru/article/3648

7. Метрологическое обеспечение измерительных каналов http://www.studfiles.ru/preview/5885208/

8. Согласование характеристик сигнала http://peredacha-informacii.ru.

9. Тензометрические измерительные преобразователи http://www.studfiles.ru/preview/5815066/page:4/

10. Тензорезисторы http://www.studfiles.ru/preview/993393/

Содержание

Введение. 3

1. Описание объекта с информационных позиций. 4

1.1. Обоснование и выбор информативных параметров и первичных измерительных преобразователей. 4

1.2. Структура ИИС.. 16

2. Выбор АЦП по метрологическим характеристикам. 17

2.1. Выбор и обоснование интерфейса. 17

2.2. Построение мат. модели ИК.. 19

2.3. Согласование характеристик сигнала и характеристик канала связи…………... 20

2.4. Расчет метрологических характеристик ИК ИИС.. 22

3. Средства отображения информации в ИИС.. 24

Заключение. 25

Список используемой литературы.. 26

Введение

Измерительные информационные технологии являются разновидностью информационных технологий и выделяются из этого обширного множества тем, что носят очевидный познавательный характер и реализуют специфические процедуры, присущие только им:

- получение исходной измерительной информации в результате взаимодействия первичных измерительных преобразователей (сенсоров) с объектом измерений;

- преобразование измерительной информации с заданной и гарантированной точностью;

- сопоставление сигналов измерительной информации с размерами общепринятых единиц измерения, оценка и представление характеристик остаточной неопределенности значений измеряемых величин.

Современные измерительные информационные технологии приобретают дополнительные свойства благодаря использованию аппаратных и программных средств искусственного интеллекта.

Одной из важнейших задач развития измерительных информационных технологий является расширение номенклатуры измеряемых величин, обеспечение измерений в условиях воздействия "жестких" внешних факторов.

Решение подобных задач связано с усложнением структуры используемых средств измерений (СИ); созданием комплексов взаимосвязанных СИ и технических средств, необходимых для их функционирования.

Современные объекты исследования характеризуются большим количеством параметров, изменяющихся подчас с большой скоростью. Иногда, чтобы получить информацию о параметрах объекта, необходимо проводить комплексные измерения, а значение измеряемой величины получать расчетным путем на основе известных функциональных зависимостей между ней и величинами, подвергаемыми измерениям. Указанные задачи успешно решаются с помощью информационных измерительных систем, получивших широкое распространение. В настоящее время нет общепринятого однозначного определения, что такое ИИС.

Описание объекта с информационных позиций