Автоматизированные измерительные и диагностические комплексы, системы

полосовые избиратель¬ные фильтры-резонаторы), последовательный фильтровый анализ (пере¬страиваемые фильтры и гетеродинные анализаторы), последовательно-параллельный анализ.

Достоинства бесфильтровых анализаторов, основанных на определе¬нии коэффициентов ряда Фурье, связаны с получением высокой разре¬шающей способности, что позволяет их использовать для детального ана¬лиза определенных участков спектра.

Системы для раздельного измерения взаимосвязанных величин при¬меняются в следующих случаях:

• исследуемое явление или объект характеризуется множеством неза¬висимых друг от друга величин и при нали¬чии селективных датчиков можно осуществить измерение всех значений

• при независимых, но не селективных датчиках, сигналы на вы¬ходе которых содержат составляющие от нескольких величин, встает задача выделения каждой измеряемой величины;

• если элементы связаны между собой, то также необходимо осуществить раздельное измерение величин х.

Наиболее типичные задачи взаимно связанных измерений - измерение концентрации составляющих многокомпонентных жидких, газовых или твердых смесей или параметров компонентов сложных элек¬тронных цепей без гальванического расчленения.

При раздельном измерении взаимосвязанных величин осуществляется воздействие на многокомпонентное соединение в целях селекции и измере¬ния нужного компонента. Для механических и химических соединений существуют различные методики и средства такого раздельного измерения: масс-спектрометрия, хроматография, люминесцентный анализ и др.

Системы, измеряющие коэффициенты приближающих многочленов, называются аппроксимирующими (АИС) и предназначены для количест¬венного описания величин, являющихся функциями времени, простран¬ства или другого аргумента, а также их обобщающих параметров, опреде¬ляемых видом приближающего многочлена.

Информационные операции в АИС выполняются последовательным, параллельным или смешанным способом. АИС реализуются с разомкнутой или замкнутой информационной обратной связью, в виде аналоговых или цифровых устройств.

При создании и использовании АИС выбирают тип приближающего многочлена и с учетом заданной погрешности аппроксимации определяют порядок функции.

Реализация задач АИС требует знания априорных сведений об исход¬ной функции, учета метрологических требований к измерениям и др. При этом в качестве базисных функций могут быть выбраны ряды Фурье, разложения Фурье-Уолша, Фурье-Хаара, многочлены Чебышева, Лагранжа, Лежандра, Лагерра и др.

К основным областям применения АИС относятся измерение статис¬тических характеристик случайных процессов и характеристик нелиней¬ных объектов, сжатие радиотелеметрической информации и информации при анализе изображений, фильтрация-восстановление функций, генерация сигналов заданной формы.

Системы автоматического контроля (САК). Системы автоматичес¬кого контроля предназначены для контроля технологических процессов, при этом характер поведения и параметры их известны. В этом случае объ¬ект контроля рассматривается как детерминированный.

Эти системы осуществляют контроль соотношения между текущим (измеренным) состоянием объекта и установленной "нормой поведения" по известной математической модели объекта. По результатам обработки полученной информации выдается суждение о состоянии объектов конт¬роля. Таким образом, задачей САК является отнесение объекта к одному из возможных качественных состояний, а не получение количественной информации об объекте, что характерно для ИС.

В САК благодаря переходу от измерения абсолютных величин к от¬носительным (в процентах "нормального" значения) эффективность ра¬боты значительно повышается. Оператор САК при таком способе коли¬чественной оценки получает информацию в единицах, непосредственно характеризующих уровень опасности в поведении контролируемого объ¬екта (процесса).

Как правило, САК имеют обратную связь, используемую для воздей¬ствия на объект контроля. В них внешняя память имеет значительно мень¬ший объем, чем объем памяти ИС, так как обработка и представление информации ведутся в реальном ритме контроля объекта.

Объем априорной информации об объекте контроля в отличие от ИС достаточен для составления алгоритма контроля и функционирова¬ния самой САК, предусматривающего выполнение операций по обработ¬ке информации. Алгоритм функционирования САК определяется пара¬метрами объекта контроля. Например, существуют параметры, кратко¬временное отклонение которых от "нормального" значения может по¬влечь за собой возникновение аварийной ситуации; кратковременное от¬клонение других параметров существенно не влияет на нормальный ход процесса и поведение объекта; третья группа параметров используется для расчета технико-экономических показателей (расход сырья, выход основ¬ного продукта и т. д.).

По сравнению с ИС эксплуатационные параметры САК более высокие: длительность непрерывной работы, устойчивость и воздействие промыш¬ленных помех, климатические и механические воздействия.

В настоящее время в основу классификации САК положена общая классификация ИИС с учетом специфики функций, выполняемых САК.

Системы автоматического контроля могут быть встроенные в объект контроля и внешние по отношению к нему. Первые преимущественно при¬меняются в сложном радиоэлектронном оборудовании и входят в комп¬лект такого оборудования. Вторые обычно более универсальны.

Системы технической диагностики (СТД). Они относятся к классу ИИС, так как здесь обязательно предполагается выполнение измеритель¬ных преобразований, совокупность которых составляет базу для логичес¬кой процедуры диагноза. Цель диагностики - определение класса состоя¬ний, к которому принадлежит состояние обследуемого объекта.

Диагностику следует рассматривать как совокупность множества возможных состояний объекта, множества сигналов, несущих информа¬цию о состоянии объекта, и алгоритмы их сопоставления.

Объектами технической диагностики являются технические системы. Элементы любого технического объекта обычно могут находиться в двух состояниях: работоспособном и неработоспособном. Поэтому задачей систем технической диагностики СТД является определение работоспособ¬ности элемента и локализация неисправностей.

Основные этапы реализации СТД:

• выделение состояний элементов объекта диагностики контролируемых величин, сбор необходимых статистических данных, оценка затрат труда на проверку;

• построение математической модели объекта и разработка програм¬мы проверки объекта;

• построение структуры диагностической системы.

Элементы объекта диагноза, как правило, недоступны для непосред¬ственного наблюдения, что вызывает необходимость проведения проце¬дуры диагноза без разрушения объекта. В силу этого в СТД преимуществен¬но применяются косвенные методы измерения и контроля.

В отличие от ИС и САК система технической диагностики имеет иную организацию элементов структуры и другой набор используемых во вход¬ных цепях устройств и преобразователей информации. Входящий в состав структуры СТД набор средств обработки, анализа и представления информации может оказаться значительно более развитым, чем в ИС и САК. В СТД определение состояния объекта осуществляется программными средствами диагностики. При поиске применяется комбинационный или последовательный метод.

При комбинационном поиске выполняется заданное число проверок независимо от порядка их осуществления. Последовательный поиск свя¬зан с анализом результатов каждой проверки и принятием решения на проведение последующей проверки. Системы технической диагностики подразделяют на специализированные и универсальные.

По целевому назначению различают диагностические и прогнозирую¬щие СТД. Диагностические системы предназначены для установления точного диагноза, т. е. для обнаружения факта неисправности и локали¬зации места неисправности. Прогнозирующие СТД по результатам про¬верки в предыдущие моменты времени предсказывают поведение объекта в будущем.

По виду используемых сигналов СТД подразделяют на аналоговые и кодовые. По характеру диагностики или прогнозирования различают статистические и детерминированные СТД. При статистической оценке объекта решение выносится на основании ряда измерений или проверок сигналов, характеризующих объект. В детерминированной СТД пара¬метры измерения реального объекта сравниваются с параметрами образцовой системы (в СТД должны храниться образцовые параметры прове¬ряемых узлов). Системы технической диагностики подразделяют также на автоматические и полуавтоматические, а по воздействию на проверяе¬мые объекты они могут быть пассивными и активными. В пассивной СТД результат диагностики представляется на световом табло либо в виде ре¬гистрационного документа, т. е. результатом проверки является только сообщение о неисправности. При активной проверке СТД автоматически подключает резерв или осуществляет регулирование параметров отдельных элементов. Конструктивно СТД подразделяют на автономные и встроенные (или внешние и внутренние).

Системы распознавания образов (СРО). Предназначены для опреде¬ления степени соответствия между исследуемым объектом и эталонным образом.

Для задач классификации биологических объектов и дактилоскопи¬ческих снимков, опознавания радиосигналов и других создаются специаль¬ные системы распознавания образов. Эти системы осуществляют распознавание образов через количественное описание признаков, характеризую¬щих данный объект исследования.

Процесс распознавания реализуется комбинацией устройств обработ¬ки и сравнения обработанного изображения (описания образа) с эталон¬ным образом, находящимся в устройстве памяти. Распознавание осущест¬вляется по