←предыдущая следующая→
1 2 3 4 5 6 7 8
описа¬ния его поведения.
Обратная связь системы с объектом отсутствует или носит вспомо¬гательный характер. Как отмечалось, информация, полученная на выходе ИИС, может использоваться для принятия каких-либо решений, создания возмущающих воздействий, но не для управления объектом. ИИС пред¬назначена для создания дополнительных условий проведения эксперимента, для изучения реакции объекта на эти воздействия. Следовательно, использо¬вание информации не входит в функции ИИС. Эта информация предостав¬ляется человеку-оператору или поступает в средства автоматической об¬работки информации.
Для измерительных систем характерны:
• более высокие по отношению к системам другого вида требования к метрологическим характеристикам;
• более широкий спектр измеряемых физических величин и в особен¬ности их количество (число измерительных каналов);
• необходимость в средствах представления информации; это связано с тем, что основной массив информации с выхода систем передается чело¬веку для принятия им решения об изменении условий проведения экспе¬римента, его продолжении или прекращении. Поэтому определяющим требованием является неискаженное, наглядное и оперативное представ¬ление текущей информации с учетом динамики ее обновления и быстро¬действия системы, обеспечивающее удобство восприятия и анализа чело¬веком;
• большой объем внешней памяти для систем, в которых обработка и анализ результатов осуществляется после завершения эксперимента с помощью набора различных средств обработки и предоставления информации.
Разновидности ИС
• ИС для прямых измерений, т. е. независимых измерений дис¬кретных значений непрерывных величин;
• статистические ИС, предназначенные для измерения статистичес¬ких характеристик измеряемых величин;
• системы, предназначенные для раздельного измерения зависи¬мых величин.
Входными в ИС для прямых измерений являются величины, воспри¬нимаемые датчиками или другими входными устройствами системы. Задача таких ИС заключается в выполнении аналого-цифровых преобра¬зований множества величин и выдаче полученных результатов измерения.
В рассматриваемых ИС основные типы измеряемых входных величин могут быть сведены либо к множеству изменяющихся во времени вели¬чин, либо к изменяющейся во времени t и распре¬деленной по пространству Л непрерывной функции х (t, Л). При изме¬рении непрерывная функция х (t, Л) представляется множеством дискрет.
Измерительные системы, производящие измерения дискрет функции x(t, Л), основаны на использовании многоканальных, многоточечных, мультиплицированных и сканирующих структур.
Многоканальные системы объединяются в один из самых распространенных классов измерительных систем параллельного действия, применяемых во всех отраслях народного хозяйства. Основные причины столь широкого распространения многоканальных ИС заключаются в возмож¬ности использования стандартных, относительно простых, измеритель¬ных приборов, в наиболее высокой схемной надежности таких систем, в возможности получения наибольшего быстродействия при одновре¬менном получении результатов измерения, в возможности индивидуального подбора СИ к измеряемым величинам.
Недостатки таких систем — сложность и большая стоимость по срав¬нению с другими системами.
В измерительных системах последовательного действия - сканирую¬щих измерительных системах — операции получения информации выпол¬няются последовательно во времени с помощью одного канала измерения. Если измеряемая величина распределена в пространстве или собственно координаты точки являются объектом измерения, то восприятие инфор¬мации в таких системах выполняется с помощью одного сканирующего датчика.
Сканирующие системы находят применение при расшифровке гра¬фиков. В медицине, геофизике, метрологии, при промышленных испыта¬ниях, во многих отраслях народного хозяйства и при научных исследова¬ниях затрачивается значительное время на измерение параметров графичес¬ких изображений и представление результатов измерения в цифровом виде. Для указанных целей промышленностью выполняются различные специализированные полуавтоматические расшифровочные устройства и системы ("Силуэт").
Сканирование может выполняться непосредственно воспринимающим элементом или сканирующим лучом при неподвижном воспринимающем элементе. Такими элементами могут быть оптико-механические или электронно-развертывающие устройства.
Для измерения координат графических изображений применяются различные акустические системы. В геологии и картографии, океанологии и других областях при автоматизации проектирования осуществляются измерения и выдача в цифровом виде координат сложных графических изображений на фото носителях, чертежах и документах. При этом генера¬тор (полуавтоматические измерения) лишь указывает точки изображения, координаты которых необходимо измерить. Используемые здесь датчики, как правило, осуществляют преобразование координат точек в интервалы времени прохождения световых или акустических импульсов между точ¬ками, координаты которых были измерены.
При использовании в устройствах ЭВМ одновременно со считыванием координат осуществляют обработку графических изображений по задан¬ной программе.
Голографические ИС (ГИС). Основу датчиков составляют лазеры, представляющие собой когерентные источники света, когерентная опти¬ка и оптоэлектронные преобразователи. Голографические измерительные системы отличаются высокой чув¬ствительностью и повышенной точностью, что послужило основой широ¬кого их применения в голографической интерферометрии. Голографическая интерферометрия обеспечивает бесконтактное измерение и одно¬временное получение информации от множества точек наблюдаемой по¬верхности с использованием меры измерения — длины световой волны, известной с высокой метрологической точностью.
Выполнение условий минимальной сложности ИС приводит к необ¬ходимости последовательного многократного использования отдельных устройств измерительного тракта, а следовательно, к применению ИС параллельно-последовательного действия, которые носят название многоточечных ИС. Работа таких ИС основана на принципе квантования измеряе¬мых непрерывных величин по времени.
Измерительные системы с общей образцовой величиной — мультипли¬цированные развертывающие измерительные системы — содержат мно¬жество параллельных каналов. Структура системы включает датчики и устройство сравнения (одно для каждого канала измерения), источник образцовой величины и одно или несколько устройств представления из¬мерительной информации. Мультиплицированные развертывающие изме¬рительные системы позволяют в течение цикла изменения образцовой величины (развертки) выполнять измерение значений, однородных по физической природе измеряемых величин, без применения коммутацион¬ных элементов в канале измерения. Такие ИС имеют меньшее количество элементов по сравнению с ИС параллельного действия и могут обеспечить практически такое же быстродействие.
Статистические измерительные системы. Статистический анализ слу¬чайных величин и процессов широко распространен во многих отраслях науки и техники. При статистическом анализе используются законы рас¬пределения вероятностей и моментные характеристики, а также корреля¬ционные спектральные функции.
Системы для измерения законов распределения вероятностей слу¬чайных процессов - анализаторы вероятностей - могут быть одно- и много¬канальными.
Одноканальные анализаторы вероятностей за цикл анализа реализации x(t) позволяют получить одно дискретное значение функции или плот¬ности распределения исследуемого случайного процесса.
Многоканальные анализаторы позволяют получать законы распреде¬ления амплитуд импульсов и интервалов времени между ними, амплитуд непрерывных временных и распределенных в пространстве случайных процессов и др. Многоканальные анализаторы широко используются в ядерной физике, биологии, геофизике, в химическом и металлургическом производствах. При этом используются аналоговые, цифровые и смешан¬ные принципы построения анализаторов.
Существует два основных метода построения корреляционных изме¬рительных систем. Первый из них связан с измерением коэффициентов корреляции и последующим восстановлением всей корреляционной функ¬ции, второй - с измерением коэффициентов многочленов, аппроксими¬рующих корреляционную функцию.
По каждому из этих методов система может действовать последова¬тельно, параллельно, работать с аналоговыми или кодоимпульсными сиг¬налами и в реальном времени.
Значительный класс статистических ИС - корреляционные экстремаль¬ные ИС — основан на использовании особой точки — экстремума корре¬ляционной функции при нулевом значении аргумента. Корреляционные экстремальные ИС широко применяются в навигации, радиолокации, металлообрабатывающей, химической промышленности и в других об¬ластях для измерения параметров движения разнообразных объектов.
Выделение сигналов на фоне шумов, измерение параметров движе¬ния, распознавание образов, идентификация, техническая и медицинская диагностика - это неполный перечень областей практического приме¬нения методов и средств корреляционного анализа. В настоящее время подавляющий объем статистического анализа выполняется корреляцион¬ными ИС, содержащими ЭВМ, либо отдельными устройствами со сред¬ствами микропроцессорной техники.
Системы спектрального анализа предназначены для количественной оценки спектральных характеристик измеряемых величин. Существую¬щие методы спектрального анализа основываются на применении частот¬ных фильтров или на использовании ортогональных преобразований слу¬чайного процесса и преобразований Фурье над известной корреляционной функцией.
Различают параллельный фильтровый анализ (полосовые
←предыдущая следующая→
1 2 3 4 5 6 7 8
|
|