Реферат: Автоматизированные измерительные и диагностические комплексы, системы и технические устройства - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

Автоматизированные измерительные и диагностические комплексы, системы и технические устройства

Банк рефератов / Биология

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Microsoft Word, 546 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникального реферата

Узнайте стоимость написания уникальной работы

Вологодский ГОСУДАРСТ ВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра химии и общей биолог ии РЕФЕРАТ На тему : Автома тизированные измерительные и диагностические ком плексы , системы и технические устройства. Подготовил : студент группы ГЭ -21 Асташов К . В. Принял : преп . Агафонова Н . В. Вологда 2001 СОДЕРЖАНИЕ 1. Введение в измерит ельную технику · Роль и значение измерительной техник и . История развития · Основные понятия и определения 2. Измерительные информационные системы. · Общая классификация измерительных ин формационных систем · Классификация ИИС по функциональному назначению · Обобщенная структура ИИС 3. Интерфейсы измерительных информационных систем. · Общие понятия и определения · Интерфейсные функции · Приборные интерфейсы · Машинные интерфейсы 4. Заключение. 5. Список литературы. В ВЕДЕНИЕ В ИЗМЕРИТЕЛЬНУЮ ТЕХНИКУ Роль и значение измерительной техники . История развития Измерительная техника - один из важнейших факторов ускорения научно-технического прогресса практически во всех отраслях н ародного хозяйства. При описании явлений и п роцессов , а также свойств материальных тел используются различные физические величины , число которых дости гает нескольких тысяч : электрические , магнитные , пространственные и вр еменные ; механические , акустические , оптические , хи мические , био логические и д р . При этом указанные величины отличаются не толь ко ка чественно , но и количественно и оцен иваются различными числовыми значениями. Установление числового значения физической величины осуществля ется путем изме рения . Результатом измерения является количест венная характеристика в виде именованного числа с одновременной оценкой степени пр иближения полученного значения измеряемой величи ны к ис тинному значению физической величины . Укажем , что нахождение чис лового значения измеряемой величины возможно лишь оп ы тным путем , т . е . в процессе физиче ского эксперимента. При реализации любого процесса измерения необходимы техничес кие средства , о существляющие восприятие , преобразование и предст ав ление числового значения физических величин. На практике при измерении фи зических величин применяются элект рические методы и неэлектрические (например , пневматич еские , меха нические , химические и др .). Электрические методы измерений получили наиболее широкое рас пространение , так как с их помощью достаточно просто о существлять пре образование , передачу , обработку , хранение , представление и ввод измери тельной информации в ЭВМ. Технические средства и различн ые методы измерений составляют основу измерит ельной техники . Любой производственный процесс харак теризуется большим числом параметров , изменяющихся в широких преде лах . Для подде ржания требуемого режима технологической установ ки необходимо измерение указанных параметров . При этом , чем достовернее осуществляется изме рение технологических параметров , тем лучше к а чество целево г о выходного продукта . Современные предприятия , напри мер нефтехимическ ого профиля с непрерывным характером производ ства , для поддержания качества выпускаемой пр одукции используют измерение различных физически х параметров , таких , как температура , объемный и массовый расход веществ , давлен ие , уровень и количество вещества , время , с остав вещества (плотность , влажность , содержание ме ханических примесей и др .), напряжение , сил а тока , скорость и др . При этом число требуемых для измерения параметров достигает н е скольких тысяч . Например , в атомной энергетике число требуемых для измере ния параметров процессов достигает десятков т ысяч. Получение и обработка измерите льной информации предназначены не только для достижения требуемого качества продукции , но и органи зац ии производства , учета и составления баланса количества вещества и энергии . В настоящее время важной областью применения измерительной техники является ав томатизация научно-технических экспериментов . Для повышения экономичности проектируемых объектов , м ех а низмов и машин большое значени е имеют экспериментальные исследования , прово димы е на их физических моделях . При этом з адача получения и обработки измерительной инф ормации усложняется настолько , что ее эффекти вное решение становится возможным лишь на основ е применения специализи рованных измерительно-вычислительных средств. Роль измерительной техники под черкнул великий русский ученый Д.И . Менделеев : "Наука начинается с тех пор , как начи нают измерять ...". Измерительная техника начала с вое развитие с 40-х годо в XVIII в . и харак теризуется последовательным переходом от показыв ающих (се редина и вторая половина XIX в .), аналоговых самопишущих (конец XIX - начало XX в .), автоматических и цифровых приборов (середина XX в . - 50-е годы ) к информационно-изме рительным системам. Конец XIX в . характеризовался первыми успе хами радиосвязи и радио электроники . Ее развит ие привело к необходимости создания средств из мерительной техники нового типа , рассчитан ных на малые входные сигна лы , высокие час тоты и высокоомные входы . В этих нов ых средствах изме рительной техники использовалис ь радиоэлектронные компоненты -выпрямители , усилит ели , модуляторы и генераторы (ламповые , транзис торные , на микросхемах ), электронно-лучевые трубки (при построении осциллографов ) и др. Таким образо м , расширение номенклатуры и качественных показате лей средс тв измерительной техники неразрывно связано с достижениями радиоэлектроники . Одним из совр еменных направлений развития изме рительной техни ки , базирующейся на достижениях радиоэлектроники , являют с я цифровые приборы с дискретной формой представления инфор мации . Такая форма представления результатов оказалась уд обной для преобразования , передачи , обработки и хранения информации . Развитие дискретных ср едств измерительной техники в настоящее время пр и вело к созданию цифровых вольтметров постоянного тока , погрешность пока зан ий которых ниже 0,0001 %, а быстродействие преобразо вателей напря жение - код достигает нескольких миллиардов измерений в секунду ; верхний преде л измерения современных цифровых час т отомеров достиг гигагерца ; цифровые измер ители временного интервала имеют нижний преде л измерения до долей пикосекунды ; электрическ ие токи измеря ются в диапазоне от 10~16 до 105 А , а длины - в диапазоне от 10~12 (раз мер атомов ) до 3,086 • 1016 м Широкие возможности открылись перед измерительной техникой в связи с появление м микропроцессоров (МП ) и микроЭВМ . Благода ря им значительно расширились области применени я средств измеритель ной техники , улучшились и х технические характеристики , повысились надежно с ть и быстродействие , открылись пу ти реализации задач , кото рые ранее не мог ли быть решены. По широте и эффективности применения МП одно из первых мест занимает измерител ьная техника , причем все более широко прим еняются МП в системах управления . Трудно п ере оценить значение МП и микроЭВМ при создании автоматизированных средств измерений , предназначенных для управления , исследования , к онтроля и испытаний сложных объектов. Развитие науки и техники требует пост оянного совершенствования средств измерительной техн ики , роль которой неуклонно возрастае т. Основные понятия и определения Понятия и определения , использу емые в измерительной технике , регламентируются ГОСТ 16263-70. Измерение-это информационный процес с получения опытным путем численного отношени я между да нной физической величиной и неко торым ее значением , принятым за един ицу сравнения. Результат измерения — именованное число , найденное путем измерения физической величины. Результат измерения может быть при нят как действительное значе ние измеряемой величи ны . Одна из основ ных задач измерения - оценка степени приближен ия или разности между истинным и действит ельным значениями измеряемой физической величины — погрешности измерения. Погрешность измерения - это о тклонение результата из мерения от истинного знач ения измеряемой величины . Погрешность изме рения является непосредст венной характеристикой точности измерения. Точность измерения - степень близости результата измере ния к истинному зн ачению измеряемой физической величины . Измерение уменьшает исходную н ео пределенность значения физичес кой величины до уровня неизбежной остаточной неопределенн ости , опре деляемой погрешностью измерения. Значение погрешности измерения зависит от совершенства техничес ких устройств , спосо ба их использования и условий проведения экспери мента. Принцип измерения - это физическое явление или совокупность физи ческих явлений , положен ных в основу измерения . Примером может слу жить измерение температуры с использованием термоэффекта и другие физические явления , исп ользуемые для провед ения эксперимента , ко то рые должны быть выбраны с учетом получ ения требуемой точности изме рения. Измерительный эксперимент - это научно обо снованный опыт для получения количественной и нформации с требуемой или возможной точностью определения результата из мерений . Провед ение измерительного эксперимента предполагает на личие технических устройств , которые могут об еспечить заданную точность получения результата . Технические устрой ства , участвующие в экспер именте , заранее нормируются по показателям то чности и относятся к средствам изм ерений. Средство измерений - это техн ическое устройство , используемое в измерительном эксперименте и имеющее нормированные характе рис тики точности . Количественная информация , полученная путем измерения , представ ляет собой измерит ельну ю информацию. Измерительная информация — это ко личественные сведения о свой стве или свойств ах материального объекта , явления или процесс а , получае мые с помощью средств измерений в результате их взаимодействия с объектом. Количество измерительной инф орм ации - это численная мера умень шения неопредел енности количественной оценки свойств объекта . Взаимодействие объекта исследования и сре дств измерений в про цессе эксперимента предп олагает наличие сигналов , которые являются но сителями информации . Важными носителями инфо рмации являются электрический ток , напряжение , импульсы и другие электрические пара метры. Измерительный сигнал — сигн ал , функционально связанный с изме ряемой физи ческой величиной с заданной точностью . Метод измерения — это с овокупность пр иемов использования прин ципов и средств измерений . Важное значение в измерительной технике имеет е динство измерений. Единство измерений - такое со стояние измерений , при котором их результаты выражены в указанных единицах , а погрешно сти измерений известны с заданной вероя тностью. Единство измерений позво ляет срав нивать результаты различных эксперимент ов , проведенных в различных условиях , выполнен ных в разных местах с использованием разн ых методов и средств измерений . Это достиг ается путем точного воспроизв едения и хранения установленных единиц физической велич ины и передачи их размеров применяемым ср едствам измерения. Перечисленные вопросы составляют предмет метрологии. Метрология — это учение о мерах , это наука о методах и сред ствах обеспечения единства из мерений и способах достижения требуемой точ ности. Мера предназначена для воспроизведени я физической величины данного размера. Законодательная метрология — это раздел метрологии , включающий комплексы взаимосвязанных и взаимообусловленных правил , требова ни й и норм , а также другие вопросы , нуждаю щиеся в регламентации и контроле со сторо ны государства , направленные на обеспечение е динства измерений и единообразия средств изме рений . В соответствии с изложен ным характерис тики средств измерений , определяющие т о чность измере ния с их помощью , называ ют метрологическими характеристиками средств изм ерения . Метрологические характеристики обязательно нормируются и в установленном порядке с целью обеспечения единства измерений. Контроль — процесс установл ения соответ ствия между состоянием ! (свойс твом ) объекта контроля и заданной нормой . В результате контроля выдается суждение о состоянии объекта. ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ Общая классификация измерительных информацио нных систем Измерительная инфо рмационн ая система (ИИС ) в соответствии с ГОСТ 8.437 — 81 представляет собой совокупност ь функционально объеди ненных измерительных , вычис лительных и других вспомогательных техни ческих средств для получения измерительной информации , ее преобразо вания , обработки с це лью представления потребителю (в том числе для АСУ ) в требуемом виде , либо автомати ческого осуществления логических функций контрол я , диагностики , идентификации. В зависимости от выполняемых функций ИИС реализуются в виде измерительных систем (ИС ), систе м автоматического контроля ( САК ), технической диагностики (СТД ), распознавания (идентификации ) об разов (СРО ). В СТД , САК и СРО измерительная система входит как по д система. Информация , характеризующая объект измерения , воспринимается ИИС , обрабатывается п о некоторому алгоритму , в результате чего на выходе системы получается количественная инф ормация (и только ин формация ), отражающая сост ояние данного объекта . Измерительные информационн ые системы существенно отличаются от других типов ин формационных сист е м и систем автоматического управления (САУ ). Так , ИИС , входящая в структуры более сложных с истем (вычислительных систем связи и управлен ия ), может быть источником информации для этих систем . Использование информации для упр авления не входит в функции ИИС, хотя информация , получаемая на выходе ИИС , может ис пользоваться для принятия каких-л ибо решений , например , для управления конкретн ым экспериментом. Каждому конкретному виду ИИС присущи многочисленные особен ности , определяемые узким на значением систем и и х технологически конструктивным исполнением . Ввиду многообразия ви дов ИИС до на стоящего времени не существ ует общепринятой классификации ИИС. Наиболее распространенной является классифик ация ИИС по функ циональному назначению . По этому признаку , как было сказано выше , будем различать собственно ИС , САК , СТД , СРО. По характеру взаимодействия системы с объектом исследования и обмена информацией между ними ИИС могут быть разделены на актив ные и пассивные . Пассивные системы только воспринимают информацию от о бъекта , а активные , действуя на объект через устройство внешних воздействий , позволяют автомат ически и наиболее полно за короткое время изучить его поведение . Такие структуры широко применяются при автоматизации научных исследован ий различных объектов. В з ависимости от характера обмена информацией между объектами и активными ИИС различают ИС без обратной связи и с обратной связью по воздействию . Воздейств ие на объект может осуществляться по зара нее установленной жесткой программе либо по программе , учитыва ю щей реакцию об ъекта . В первом случае реакция объекта не влияет на характер воздействия , а следова тельно , и на ход эксперимента . Его результ аты могут быть выданы оператору после око нчания . Во втором случае резуль таты реакции отражаются на характере воздей с тви я , поэтому обработка ведется в реальном вр емени . Такие системы должны иметь развитую вы числительную сеть . Кроме того , необходимо оперативное представление информации оператору в форме , удобной для восприятия , с тем чтобы он мог вмешиваться в ход проце с са. Эффективность научных исследований , испытател ьных , поверочных работ , организации управления технологическими процессами с примене нием ИИС в значительной мере определяется методами обработки изме рительной информации. Операции обработки измерительной и нфо рмации выполняются в устройствах , в качестве которых используются специализированные либо универсальные ЭВМ . В некоторых случаях функ ции обработки результа тов измерения могут ос уществляться непосредственно в измерительном тра кте , т . е . измерительными у стройствам и в реальном масштабе времени. В системах , которые содержат вычислительн ые устройства , обработка информации может про изводиться как в реальном масштабе времени , так и с предварительным накоплением информ ации в памяти ЭВМ , т . е . со сдвигом по врем ени. При исследовании сложных объектов или выполнении многофактор ных экспериментов применяют ся измерительные системы , сочетающие высокое быстродействие с точностью . Такие ИИС характе ризуются боль шими потоками информации на их выходе. Значительно повысить эффективность ИИС при недостаточной апри орной информации об объекте исследования можно за счет сокраще ния избыточности информации , т . е . сокращения интенсивности потоков изме рительной информации . Исключение избыточной информации , несущест венной с точк и зрения ее потребителя , позволяет уменьшить емкость устройств памят и , загрузку устройств обработки данных , а следователь но , и время обработки информации , с нижает требования к пропускной способности ка налов связи. При проектировании и создании ИИС бол ьшое внимание уделяется проблеме повышения достоверности выходной информации и снижения вероятностей возникновения (или даже исключе ния ) нежелательных ситуаций . Этого можно дости чь , если на ИИС возложить функции само кон троля , в результате чего ИИС способна ос у ществлять тестовые провер ки работос пособности средств системы и тем самым со хранять метроло гические характеристики тракта пр охождения входных сигналов , проверять достовернос ть результатов обработки информации , получаемой посредством измерительных преобр а зован ий , и ее представления . Все более широкое развитие получают с истемы , предусматривающие автоматическую коррекцию своих характеристик — самонастраивающие ся (са мокорректирующиеся ) системы. Введение в такие системы свойств авто матического использования результатов самоконтр оля — активного изучения состояния ИИС — и приспособляемости к изменению характерис тик измеряемых сигналов или к изменению у словий эксплуатации делает возможным обеспечение заданных параметров системы. Классификация ИИС по функциональ ному назначению В зависимости от функционального назначен ия структуры ИИС под разделяют по принципу построения . Рассмотрим основные особенности и отличия. Собственно измерительные системы используютс я для различного рода комплексных исследовани й научного характера . Они предназначены для работы с объектами , характеризующимися до начала эксперимента минимумом априорной инфо рмации . Цель создания таких систем заклю чаетс я в получении максимального количества достов ерной измеритель ной информации об объекте дл я составления алгоритмического описа ни я его поведения. Обратная связь системы с объектом отс утствует или носит вспомо гательный характер . Как отмечалось , информация , полученная на выхо де ИИС , может использоваться для принятия каких-либо решений , создания в озмущающих в оздействий , но не для управления объектом . ИИС пред назначена для создания дополнительных условий проведения эксперимента , для изучения реакции объекта на эти воздействия . Следо вательно , использо вание информации не входит в функции ИИС . Эта и н формация 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 метрологич еским характеристикам ; · более широ кий спектр измеряемых физических величин и в особен ности их количество (число измерительных каналов ); · необходимость в сред ствах представления информации ; это связано с тем , что основной массив информации с выхода систем передается чело веку для прин ятия им решения об изменении условий проведения экспе римента , его продолжении или прекращении . Поэтому определяющим требованием я вляется неискаженное , наглядное и оперативное представ ление текущей информации с учетом ди намики ее обновления и быстро действия системы , обеспечивающее удобство восприятия и анализа чело веком ; · большой объем внешне й памяти для систем , в которых обработка и анализ результатов осуществляется после завершения эксперимента с помощью набора р азличных средств обработки и предоставления информации. Разновидности ИС · ИС для прямых измерений , т . е . независимых измерени й дис кретных значений непрерывных величин ; · статистические ИС , пр едназначенные для измерения статистичес ких харак теристик измеряемых величин ; · системы , предназначенные для раздельного измерения зависи мых ве личин. Входными в ИС для прямых измерений являются величины , в оспри нимаемые датчиками или другими входными устройствами системы . Задача таких ИС заклю чается в выполнении аналого-цифровых преобра зован ий множества ве личин и выдаче получен ных результатов измерения. В рассматриваемых ИС основные типы из меряемых входных величин могут быть сведены либо к множеству изменяющихся во времени вели чин , либо к изменяющейся во времени t и р аспре деленной по пространству Л непрер ыв ной функции х ( t , Л ). При изме рении непрерывная функ ция х ( t , Л ) представляется множеством дискрет. Измерительные системы , производящие измерения дискрет функции x ( t , Л ), основаны на использовании многокана льных , многоточечных , мультиплицированных и ск анирующих структур. Многоканальные системы объединяются в оди н из самых распространенных классов измерител ьных систем параллельного действия , применяемых во всех отраслях народного хозяйства . Основ ные причины столь широкого распространения мн огоканальных И С заключаются в возмож ност и использования стандартных , относительно простых , измеритель ных приборов , в наиболее высокой схемной надежности таких систем , в возмож ности получения наибольшего быстродействия при одновре менном получении результатов измерени я , в возможности индивидуального под бора СИ к измеряемым величинам. Недостатки таких систем — сложность и большая стоимость по срав нению с други ми системами. В измерительных системах последовательного действия - сканирую щих измерительных системах — операц ии получения информации выпол ня ются последовательно во времени с помощью одного канала измерения . Если измеряемая ве личина распределена в пространстве или собств енно координаты точки являются объектом измер ения , то восприятие инфор мации в таких си стемах выполняется с помощью одного сканирующего датчика. Сканирующие системы находят применение пр и расшифровке гра фиков . В медицине , геофизике , метрологии , при промышленных испыта ниях , во многих отраслях народного хозяйства и пр и научных исследова ниях затрач ивается зн ачительное время на измерение параметров граф ичес ких изображений и представление результатов измерения в цифровом виде . Для указанных целей промышленностью выполняются различные специализированные полуавтоматические расшифровочные устройства и с истемы ("Силуэт "). Сканирование может выполняться непосредствен но воспринимающим элементом или сканирующим л учом при неподвижном воспринимающем элементе . Такими элементами могут быть оптико-механические или электронно-развертывающие устройства. Для измере ния координат графических изображений применяются различные акустические системы . В геологии и картографии , океано логии и других областях при автоматизации проектирования осуществляются измерения и выда ча в цифровом виде координат сложных граф ических изоб р ажений на фото носит елях , чертежах и документах . При этом гене ра тор (полуавтоматические измерения ) лишь указыва ет точки изображения , координаты которых необ ходимо измерить . Используемые здесь датчики , к ак правило , осуществляют преобразование координат то ч ек в интервалы времени пр охождения световых или акустических импульсов между точ ками , координаты которых были изм ерены. При использовании в устройства х ЭВМ одновременно со считыванием координат осуществляют обработку графических изображений по задан ной п рограмме. Голографические ИС (ГИС ). Основу датчиков составляют лазеры , пред ставляющие собой когерентные источники света , когерентная опти ка и оптоэлектронные преобразов атели . Голографические измерительные системы отли чаются высокой чув ствительностью и по выш енной точностью , что послужило основой широ ко го их применения в голографической интерфером етрии . Голографическая интерферометрия обеспечивает бесконтактное измерение и одно временное получ ение информации от множества точек наблюдаемо й по верхности с и с пользованием м еры измерения — длины световой волны , изв естной 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 дейс твия , которые носят название многоточечных ИС . Работа таких ИС основана на принципе квантования измеряе мых непрерывных величин по времени. Измерительные системы с общей образцовой величи ной — мультипли цирова нные развертывающие измерительные системы — содержат мно жество параллельных каналов . Структур а системы включает датчики и устройство с равнения (одно для каждого канала измерения ), источник образцовой величины и одно или несколько ус т ройств представления из мерительной информации . Мультиплицированные развер тывающие изме рительные системы позволяют в т ечение цикла изменения образцовой величины (р азвертки ) выполнять измерение значений , однородных по физической природе измеряемых величин, без применения коммутацион ных элементов в канале измерения . Такие ИС имеют мень шее количество элементов по сравнению с И С параллельного действия и могут обеспечить практически такое же быстродействие. Статистические измерительные системы . Статистический анализ слу чайн ых величин и процессов широко распространен во многих отраслях науки и техники . П ри статистическом анализе используются законы рас пределения вероятностей и моментные характ еристики , а также корреля ционные спектральные функции. Системы для измерения законов распр еделения вероятностей слу чайных процессов - анали заторы вероятностей - могут быть одно - и мн ого канальными. Одноканальные анализаторы вероятностей за цикл анализа реализации x ( t ) позволяют получить одно дискрет ное значение функции и ли плот ности р аспределения исследуемого случайного процесса. Многоканальные анализаторы позволяют получат ь законы распреде ления амплитуд импульсов и интервалов времени между ними , амплитуд н епрерывных временных и распределенных в прост ранстве случайных п роцессов и др . Мног оканальные анализаторы широко используются в ядерной физике , биологии , геофизике , в химическ ом и металлургическом производствах . При этом используются аналоговые , цифровые и смешан ны е принципы построения анализаторов. Существует два осн овных метода по строения корреляционных изме рительных систем . Пер вый из них связан с измерением коэффициен тов корреляции и последующим восстановлением всей корреляционной функ ции , второй - с измере нием коэффициентов многочленов , аппроксими рующих корреля ц ионную 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 - кор реляционные экстремаль ные ИС — основа н на использовании особой точки — экстрем ума корре ляционной функции при нулевом значе нии аргумента . Корреляционные экстремальные ИС широко применяются в навигации , радиолокации , металлообрабатывающей , химической промышленности и в других об ластях для из м ере ния параметров движения разнообразных объектов. Выделение сигналов на фоне шумов , изме рение параметров движе ния , распознавание образов , идентификация , техническая и медицинская диа гностика - это неполный перечень областей прак тического приме нения мето дов и средств корреляционного анализа . В настоящее время подавляющий объем статистического анализа выполн яется корреляцион ными ИС , содержащими ЭВМ , либ о отдельными устройствами со сред ствами микр опроцессорной техники. Системы спектрального анализа предна з начены для количественной оценки спектральных характеристик измеряемых величин . Существую щие методы спектрального анализа основываются на применении частот ных фильтров или на испол ьзовании ортогональных преобразований слу чайного процесса и преобразова н ий Фурье над известной корреляционной функцией. Различают параллельный фильтровый анализ (полосовые избиратель ные фильтры-резонаторы ), последов ательный фильтровый анализ (пере страиваемые фильт ры и гетеродинные анализаторы ), последовательно-пар аллельный а нализ. Достоинства бесфильтровых анализаторов , основ анных на определе нии коэффициентов ряда Фурь е , связаны с получением высокой разре шающей способности , что позволяет их использовать для детального ана лиза определенных участков спектра. Системы для разд ельного измерения взаимосвязанных величин при меняются в следующих случаях : · исследуемое явление или объект характеризуется множество м неза висимых друг от друга величин и при нали чии селективных датчиков можно осу ществить измерение всех значений · при н езависимых , но не селективных датчиках , сигналы на вы ходе которых содержат составляющие от не скольких величин , встает задача выделения каж дой измеряемой величины ; · если элементы связан ы между собой , то также необходимо осущест вить раздельное измерение ве личин х . Наиболее типичные задачи взаимно связанных измерений - измерени е концентрации составляющих многокомпонентных жи дких , газовых или твердых смесей или парам етров компонентов сложных элек тронных цепей без гальванического расчленения. При раздельном измерении взаимосвязанны х величин осуществляется воздействие на много компонентное соединение в целях селекции и измере ния нужного компонента . Для механических и химических соединений существуют различные методики и средства такого раздельного и змерения : м асс-спектрометрия , хроматография , люминесцентный анализ и др. Системы , измеряющие коэффициенты приближающих многочленов , называются аппроксимирующими (АИС ) и предназначены для количест венного описания величин , являющихся функциями времени , простр ан ства и ли 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 информационно й обратной связью , в виде аналоговых или цифровых устройств. При создании и использовании АИС выби рают тип приближающего многочлена и с уче том заданной погрешности аппроксимации определяю т порядок функции. Реализация задач АИС требует знания а приорных свед ений 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 Чеб ышева , Лагранжа , Лежандра , Лагерра и др. К основным област ям пр именения АИС относятся измерение статис тических характеристик случайных процессов и характер истик нелиней ных объектов , сжатие радиотелеметрич еской информации и информации при анализе изображений , фильтрация-восстановление функций , гене рация сигнало в заданной формы. Системы автоматического контроля (СА К ). Системы автоматичес кого кон троля предназначены для контроля технологических процессов , при этом характер поведения и параметры их известны . В этом случае объ ект контроля рассматривается как детерми нированный. Эти системы осуществляют контроль соотнош ения между текущим (измеренным ) состоянием объ екта и установленной "нормой поведения " по известной математической модели объекта . По р езультатам обработки полученной информации выдае тся суждение о состоя нии объектов кон т роля . Таким образом , задачей САК является отнесение объекта к одному из возможных качественных состояний , а не получение коли чественной информации об объекте , что характе рно 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 по лучает информацию в единицах , непосредственно характеризующих уровень опасности в поведении контро л ируемого объ екта (процесса ). Как правило , САК имеют обратную связь , используемую для воздей ствия на объект контроля . В них внешняя память имеет значи тельно мень ший объем , чем объем памяти ИС , так как обработка и представление информ ации ведутся в реальн ом ритме контрол я объекта. Объем априорной информации об объекте контроля в отличие от ИС достаточен дл я составления алгоритма контроля и функционир ова ния самой САК , предусматривающего выполнение операций по обработ ке информации . Алгоритм функционировани я САК определяется пара мет рами объекта контроля . Например , существуют па раметры , кратко временное отклонение которых от "нормального " значения может по влечь за соб ой возникновение аварийной ситуации ; кратковремен ное от клонение других параметров существ е нно не влияет на нормальный ход процесса и поведение объекта ; третья группа параметров используется для расчета технико-эко номических показателей (расход сырья , выход ос нов ного продукта и т . д .). По сравнению с ИС эксплуатационные па раметры САК более высо кие : длительность непрерывной работы , устойчивость и воздействие промыш ленных помех , климатические и механиче ские воздействия. В настоящее время в основу классифика ции САК положена общая классификация ИИС с учетом специфики функций , выполняемых САК. Сист емы автоматического контроля могу т быть встроенные в объект контроля и внешние по отношению к нему . Первые пре имущественно при меняются в сложном радиоэлектрон ном оборудовании и входят в комп лект так ого оборудования . Вторые обычно более универс альны. Сист емы технической диаг ностики (СТД ). Они относятся к классу ИИС , так как здесь обязательно предполагается выполнение измеритель ных преобразо ваний , совокупность которых составляет базу д ля логичес кой процедуры диагноза . Цель диагно стики - определение класса состоя ний , к к оторому принадлежит состояние обследуемого объек та. Диагностику следует рассматривать как сов окупность множества возможных состояний объекта , множества сигналов , несущих информа цию о состоянии объекта , и алгоритмы их сопоставл ения. Объекта ми технической диагностики явл яются технические системы . Элементы любого те хнического объекта обычно могут находиться в двух состояниях : работоспособном и неработос пособном . Поэтому задачей систем технической диагностики СТД является определение работоспо с об ности элемента и локализация неисправностей. Основные этапы реализации СТД : · выделение состояний элементов объект а диагностики контролируемых величин , сбор не обходимых статистических данных , оценка затрат труда на проверку ; · построение математическо й модели объекта и разработка програм мы проверки объекта ; · построение структуры диагностической системы . Элементы объекта диагноза , как правило , недоступны для непоср ед ственного наблюдения , что вызывает необходимост ь проведения проце дуры диагноза без ра зрушения объекта . В силу этого в С ТД 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 использ уемых во вход ных цепях устройст в и преобразователей информации . Входящий в состав структуры СТД набор средств обработки , ан ализа и представления информации может оказат ься значительно более развитым , чем в ИС и САК . В СТД определение состояния об ъекта осуществляется программными средст в ами диагностики . При поиске применяется комбинационный или последовательный метод. При комбинационном поиске выполняется зад анное число проверок независимо от порядка их осуществления . Последовательный поиск свя за н с анализом результатов каждой проверки и принятием решения на проведение после дующей проверки . Системы технической диагностики подразделяют на специализированные и универс альные. По целевому назначению различают диагност ические и прогнозирую щие СТД . Диагностические системы предназначены для у становления точного диагноза , т . е . для обнаружения ф акта неисправности и локали зации места неисп равности . Прогнозирующие СТД по результатам п ро верки в предыдущие моменты времени предска зывают поведение объекта в будущем. По виду используемых сигналов СТ Д подразделяют на аналоговые и кодовые . По характеру диагностики или прогн озирования различают статистические и детерминир ованные СТД . При статистической оценке объект а решение выносится на основании ряда изм ерений или проверок сигналов , характеризующих о б ъект . В детерминированной СТД п ара метры измерения реального объекта сравниваютс я с параметрами образцовой системы (в СТД должны храниться образцовые параметры прове ряемых узлов ). Системы технической диагностики подразделяют также на автоматические и пол у автоматические , а по воздействию на проверяе мые объекты они могут быть па ссивными и активными . В пассивной СТД резу льтат диагностики представляется на световом табло либо в виде ре гистрационного документа , т . е . результатом проверки является тольк о сооб щ ение о неисправности . При активной проверке СТД автоматически подключа ет резерв или осуществляет регулирование пара метров отдельных элементов . Конструктивно СТД подразделяют на автономные и встроенные (или внешние и внутренние ). Системы распознавания образ ов (СРО ) . Предназначены для опреде ления степени соответствия между исследуемым объектом и эталонным образом. Для задач классификации биологических объ ектов и дактилоскопи ческих снимков , опознавания радиосигналов и других создаются специаль ны е системы ра спознавания образов . Эти с истемы осуществляют распознавание образов через количественное описание признаков , характеризую щ их данный объект исследования. Процесс распознавания реализуется комбинацией устройств обработ ки и сравнения обработанного изображе ния (описания обра за ) с эталон ным образом , находящимся в уст ройстве памяти . Распознавание осущест вляется по определенному , заранее выбранному , решающему правилу . При абсолютном описании образа изобр ажение восстанавливается с задан ной точностью , а относ и тельное описание с наб ором значений отличитель ных признаков (например , спектральных характеристик ), не обеспечивая п олное воспроизведение изображения. Как пример СРО можно приве сти голографические распознающие системы ( PC ). В этих сис темах распознавание и зображений осуществля ет ся с относительно высокой скоростью (от 103 д о 106 изображений в секунду благодаря параллельн ому анализу голограмм ). Голографические PC нашли широкое применение при поиске химических элементов по спектрам их поглощения и в навига ции при определении положения объ екта п о наземным ориентирам . В голографических PC удачно соче таются высокая производительность оптических мет одов сбора и обработка инфор мации с логи ческими и вычислительными возможностями ЭВМ. Телеизмерительные информационн ые системы (ТИИС ) . Они отлича ются от ранее рассмотренных в основном длиной канала связи . Канал связи является наиболее дорогой и наименее надежной частью этих сис тем , поэтому для ТИИС резко возрастает значение таких воп росов , как надежность передачи инфо рмации. Телеизмерительные ИИС могут бы ть одно - или многоканальными . Они предназначаю тся для измерения параметров сосредоточенных и рассредоточенных объектов . В зависимости от того , какой параметр несущего сигнала исп ользуется для передачи информации , можно выделить ТИИС : · интенсивност и , в которых несущим параметром является значение тока или напряжения ; · частотные (частотно-импульсные ), в которых измеряемый парамет р меняет частоту синусоидальных колебаний или частоту следования им пульсов ; · времяимпул ьсные , в которых несущим параметром яв ляется дли тельность импульсов ; к ним же о тносятся фазовые системы , в которых измеряемы й параметр меняет фазу синусоидального сигнал а или сдвиг во времени между двумя им пульсами ; · кодовые (к одоимпульсные ), в которых и змеряемая велич ина переда ется какими-либо кодовыми комбинациями. Системы интенсивно сти подразделяются на системы тока и сист емы напряжения в зависимости от того , како й вид сигнала используется для информации . Этим системам присущи сравнительно большие пог реш ности , и они используются при передаче информации на незначительное расстоян ие. Частотные ТИИС имеют большие возможности , поскольку в них прак тически о тсутствуют погрешности , обусловленные влиянием ли ний связи , и возрастает дальность передачи информац ии по сравнению с системами интенсивности. Время-импульсные системы по дли тельности применяемых для пере дачи импульсов подразделяют на две группы : системы с б ольшим перио дом (от 5 до 50 с ) и системы с малым периодом (менее десятых долей секун ды ). Длинноп ериодные системы пр именяются в основном для измерения медленно меняющихся неэлектрических величин (уровень жидкости , давление газов и др .). Короткопериодные системы имеют большое быстродействие . Для передачи коротких импульсов требуется большая полоса част от , пропус каемых каналом связи . В силу этого такие системы с проводными лини ям и связи (ЛС ) используются редко. В последнее время получили широкое развитие адаптивные ТИИС , в которых алгоритмы работы учитывают изменение измеряемо й величи ны или окружающих условий (возд ействий ). Основная цель применения адапт ивных ТИИС состоит в исключении избыточности выдаваемой системой измерительной информации и в со хранении или оптимизации метрологиче ских характеристик (помехоус тойчивости , быстродействи я , погрешностей ) при изменении условий из мерительного эксперимента. В адаптивных ТИИС используются алгоритмы адаптивной дискрети зации и могут быть использованы алгоритмы адаптивной аппро ксимации. Обобщенная структура ИИС Рассмотренные выше измерительные информационны е системы пока зывают , что почти для каждого типа ИИС используется ц епочка из аппарат ных модулей (измерительных , у правляющих , интерфейсных , обрабатываю щих ). Таким об разом , обобщенная структурная схема ИИС содер жит : · множество различных первичных измерит ельных преобраз ователей , размещенных в определенных точках п ространства стационарно или перемещающихся в пространстве по определенному закону ; · множество измерительных преобразователей , которое может сос то ять из преобразователей аналоговых сигналов , комм утаторов аналоговых сигналов , аналогов ых вычислительных устройств , аналоговых устройств памяти , устройств сравнения аналоговых сигна лов , аналоговых каналов связи , аналоговых пока зывающих и регистрирующих измерительных приборов ; · группу ан алого-цифровых п реобразователей , а также а налоговых устройств допускового контроля ; · множество цифровых устройств , содержащее формирователи им п ульсов , преобразователи кодов , коммутаторы , специал изированные цифровые вычислительные устройства , у стройство памяти , устройст во сравнения ко дов , каналы цифровой связи , универсальные прог раммируе мые вычислительные устройства - микропроцессо ры , микроЭВМ и др .; · группу ци фровых устройств вывода , отображения и регист рации , которая содержит формирователи кодоимпульс ных сигналов , пе чатающие устройства запис и на перфоленту и считывания с перфоленты , накопите ли информации на магнитной ленте , на магнитных дисках и на гибких магнит ных дисках , дисплеи , сигнализаторы , цифровые ин дикаторы ; · множество цифроаналоговых преобразователей ; · ук аза нные функциональные блоки соединяются между с обой через стандартные интерфейсы или устанав ливаются жесткие связи ; · интерфейсные устройства (ИФУ ), содержащие системы шин , и нтер фейсные узлы и интерфейсные устройства а налоговых блоков , служа щие главным образом для приема командных сигналов и передачи ин формации о состоянии блоков . Например , через интерфейсные устрой ства могут передаваться команды на изменение режима работы , на под ключение заданной цепи с помощью коммут атора ; · устройство управления , формирующее командную информацию , принимающее информацию от функциональных бл оков и подающее ко манды на исполнительные устройства для формирования воздействия на объект исследования (ОИ ). Однако не для всякой ИИС требуется присутствие всех бл оков . Для каж дой конкретной системы ко личество блоков , состав функций и связи ме жду блоками устанавливаются услови ями проектиров ания . ИНТЕРФЕЙСЫ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ Общие понятия и определения В настоящее время ИИС находят все более широкое применение в различных областях науки и техники . Они применяются в качестве компонентов сложных информационно-вычи слительных комплексов и систем автоматизации . Особенно важную роль играют автоматические И ИС , ис пользующие ЭВМ для программного управле ния работой системы. Возросш ие объемы проводимы х измерений привели к широкому использованию программно-управляемых СИ . При этом возросшие требо вания к характеристикам СИ оказали существенное влияние на методы сопряжения ус тройств , образующих ИИС. Информационно-измерительные системы содержат ряд подсистем : измерительную , сбо ра , преобразования , предварительной обработки данн ых и подсистемы управления СИ в целом . Все подсистемы в ИИС соединены между с обой в единую систему . Кроме того , ИИС в настоящее время проек тируют на основе агрега т ного (модульного ) принципа , по которому уст ройства , образующие систему , выполн яются в виде отдельных , самостоя тельных издел ий (приборов , блоков ). В составе ИИС эти устройства выпол няют определенные операции и взаимодействуют друг с другом , переда вая и н формационные и управляющие сигна лы через систему сопряжения. Для унифицированных систем соп ряжения между устройствами , участ вующими в об мене информации , стал общепринятым термин инт ерфейс ( interface ). Под интерфейсом (или сопряжением ) понимают совокуп нос ть схемотехнических средств , обеспе чивающих непосредственное взаимодействие составных элементов ИИС (ГОСТ 15971 — 74). Устройства подсоед иняются к системе сопряжения и объединяются в ИИС по опреде ленным правилам , относящи мся к физической реализации сопряже н ии . Конструктивное исполнение этих устрой ств , характеристики вырабатывае мых и принимаемых блоками сигналов и последовательности выдава е мых сигналов во времени позволяют упорядочи ть обмен информацией между отдельными функцио нальными блоками (ФБ ). Под инте рфейсной системой понимают совокупность логических уст ройств , объединенных унифицированным набором связей и предназначен ных для обеспечения информационной , электрической и конструктивной совместимости. Интерфейсная система также реал изует алгоритмы взаи модействия функциональны х модулей в соответствии с установленными нормами и правилами. Возможны два подхода к организации вз аимодействия элементов системы и построению м атериальных связей между ними : жесткая унификация и стандартизация входн ых и выходных п ара метров элементов с истемы ; использование функциональных блоков с ада птивными характерис тиками по входам-выходам. На практике часто сочетают оба подход а . Стандартизация интерфей сов позволяет : · проектировать ИИС различных конфигур аций ; · значительно со кр атить число типов СИ и их устройств с опряжения ; · ускорить и упростить разработку отдельных СИ и ИИС в цело м ; · упростить техническое обслуживание и модернизацию ИИС ; · повысить надежность ИИС. Применение развиты х стандартных интерфейсов при организации ИИС позволяет обеспечить быструю компонов ку системы и разработку программ управления СИ. Основной структурной единицей ИИС являетс я функциональный блок ФБ , который представляе т собой один или несколько объединенных и взаимодействующих между собой измерител ь ных преобразователей . Взаимодействие ФБ осуществл яется через интерфейсные блоки ИБ по кома ндам , организующим обмен данными . Команды упра вления форми руются в управляющем блоке УБ и воздействуют на интерфейсные блоки через контроллер (К ). Между ФБ ИИС осу ществл яется обмен информационными и управляющими со общениями . Информационное сообщение содержит свед ения о значении измеряемого параметра , диапаз оне измерения , времени изме рения , результатах контроля состояния измерительных каналов и др . Управляющее сооб щ ение содержит с ведения о режиме работы ФБ , поряд ке выпол нения ими последовательности операций во врем ени , команде контроля состояния измерительных каналов. Интерфейс может быть общим для у стройств разных типов , наиболее распространенные интерфейсы определ ены международными , го судар ственными и отраслевыми стандартами . Стандар т (ГОСТ 26016 — 81 "Еди ная система стандартов приборостроения . Интерфейсы , признаки клас сификации и общие требования ") включает четыре признака классифика ц ии : способ соединения компле ктов системы (магистральный , радиаль ный , цепочечный , комбиниров анный ); способ передачи информации (па раллельный , последовательный , параллельно-последовательный ); принцип обмена информацией (асинхронный , синхронный ); р ежим передачи ин формации (двусторон н я я одновременная передача , двусторонняя пооче редна я передача , односторонняя передача ). Указанные признаки позволяют характеризовать только определен ные аспекты организации инт ерфейсов. Более полная характеристика и систематиза ция интерфейсов могут быть в ыполнены при условии классификации по нескольким совок упнос тям признаков : функциональному назначению , л огической функциональ ной организации и физическо й реализации . К основным характеристикам инт ерфейса относятся следующие : функциональное назна чение ; ст руктура или тип организации с вязей ; принцип обмена информацией ; способ обме на данными ; режим обмена данными ; номенклатура шин и сигналов ; количество линий ; количес тво линий для передачи данных ; количество адресов ; количество команд ; быстродействие ; длина л иний связи ; число подключаемых устройств ; тип линии связи. Соединение отдельных приборов и блоко в между собой осуществля ется линиями связи или линиями интерфейса . Линии интерфейса мо гут объединяться в группы для выполнения одной из операций в программно-у правляемо м процессе передачи данных . Эти группы лин ий называются шинами интерфейса . Назначение о тдельных линий и шин , их номенклатура и взаимное расположение в системе (топологии ) являются базовыми при рассмотрении функционирова ния любого интерфейса. В оте чественных и зарубежных микропроцессорных измерительно-управляющих вычислитель ных системах (МП ИУВС ) распространены асинхрон ные мультиплексные интерфейсы с параллельным способом передачи информации : 8-разрядные интерфейс ы Microbus ; 16-раз рядные интерфейсы общая шина ( Unibus ), Microbus , интерфейс ми кроЭВМ "Элек троника 60" ( Q - bus , LSI -11). Для связи датчиков информации , исполнител ьных элементов , терри ториально удаленных от п роцессора на десятки и сотни метров , в МП ИУВС применяют интерфейсы периферийных уст ройств . В таких интер фейсах используют ся как параллельный , так и последовательный спосо бы обмена информацией . При этом после дний по причине существенного упрощения собст венно линии связи , а следовательно , и сниж ения стои мости наиболее предпочтителен , е с ли при этом обеспечивается необходи мая скорость передачи информации. В последнее время в связи с разви тием микро - и мультипроцессорных ИУВС , отдельн ые микропроцессоры или устройства ввода-вывода кото рых могут отстоять друг от друга т ерриториально на сотн и метров (на пример , заводская или цеховая ИУВС ), все более ш ироко применяются системные интерфейсы или ин терфейсы локальных сетей . Системный интерфейс , как правило , имеет многоуровневую архитектуру (совокуп ность ) аппаратных и программных средств. Из зару бежных локальных сетей наи более известны DEC net фирмы " Digital Equipment Corp ", z - net фирмы " Zilog Inc ", сеть фирмы IBM , Om minet фирмы " Corvus Inc " и др. При построении ИИС , согласно ГОСТ 22316-77, д олжны применяться следующие структуры соединения функци ональных блоков между собой : · цепочечное соединение , при котором единственный выход предшест вующего блока соед инен с единственным входом последующего блок а , так что соединенные блоки образуют цепь ; · радиальное соединение , при котором один блок соед инен одн овремен но с несколькими блоками , причем с каждым из них отдельной независи мой линией ; · магистральное соединение , при котором входы и (или ) выходы сопр ягаемых блоков соединены одной общей линией. В цепочечной с труктуре каждая пара источник-прием ник со единена попарно линиями от выходов предыдущих ФБ ко входам последующих , обмен данными происходит непосредственно между бло ками ил и приборами . Функции управления распределены между этими устройствами . Цепочечную структуру интерфейсов используют , как пра вило , в несложных системах с несколькими функцио нальными уст ройствами. В системе , выполненной по радиальной с труктуре , име ется центральное устройство - контрол лер , с которым каждая пара ис точник-приемник связана с помощью индивидуальной группы шин . Бло ки и приборы , подключаемые к контроллеру , могут изменять свои места при соответствующем изменении программы работы кон троллера . Под управлением контроллера происходит обмен данными между каждым устройством и контроллером . Связи между управляющим устро й ством и одним из устройств-источн иков или приемников сигналов может осу ществл яться как по инициативе контроллера , так и по инициативе уст ройств (абонентов ). В пос леднем случае одно из устройств вырабатывает сигнал запроса на обслуживание , а контрол лер и д ентифицирует запраши ваемое уст ройство . Когда контроллер готов к обмену д анными , логически подключаются цепи связи и начинается процесс обмена . Эти цепи остаютс я подключенными , пока не будет передана ну жная порция информации. Контроллер может производить о бмен данными только с одним из устройств . В случае одновременного поступления запросов о т двух и более абонентов по системе п риоритетов будет установлена связь с уст ройс твом , имеющим наивысший приоритет . Приоритет п рисваивается приборам и блокам в зависи м ости от их типа , технических характерис тик и важности поступающей информации . В интерфейсах с радиальной структурой ча ще всего приоритет зависит от места подкл ючения кабеля , соединяющего абонент (ФБ ) с контроллером. Радиальное соединение функциональных бл оков позволяет достаточ но просто и б ыстро осуществлять адресацию и идентификацию требуе мого ФБ. К недостаткам радиальной структуры можно отнести большую дли ну соединительных линий , а также сложность контроллера , что приво дит к увеличению стоимости ИС. В системах с магистральной структур ой вместо группы индивидуальных шин имеются коллективные шины , к которым подсоеди няются все источники и приемники информации и контроллер. По принципу обмена информацией интерфейсы подразделяют на па раллельные , последова т ельные и параллельно-последовательные . При паралле льной передаче цифровых данных численное знач ение величины , содержащее т битов , транслируют по т информационным линиям . Это сообщение одновременно и полностью может быть введ ено в интерфейс , а также воспр и нято приемником . Интерфейсные устройства параллель ного ввода-вывода информации позволяют с огласовать во времени процесс обмена данными между ЭВМ и периферийным устройством. Интерфейсные функции Основные функции интерфейса заключаются в обеспечении информ а ционной , электрической и конструктивной совместимости между функ цион альными элементами системы Информационная совместимость - это согласованн ость взаимодей ствий функциональных элементов сис темы в соответствии с совокупностью логически х условий . Логиче ские условия определяют : · структуру и состав унифицированного набора шин ; · набор процедур по реализации взаимодействия и последовательности их выполнения для различных режимов функци онирования ; · способ кодирования и форматы данных , команд , адресной инфо рмации и информации состояния ; · временные соотношения между управляющими сигналами. Логические усло вия информационной совместимости определяют функ циональную и структурную организацию интерфейса и для большин ства интерфейсов стандартизиру ются . Условия и нформационной совмес тимости определяют объем и сложность схемотехнического оборудования и программного обеспечения , а также основные технико-экономические показатели (пропускную способность и надежность интерфейса ). Электрическая совместимость — это согла сованность статических и динамических пар аметров передаваемых электрических сигналов в системе шин , с учетом используемой логики и нагрузочной способности элементов. Условия электрической совместимос ти определяют : · тип приемопередающих элементов ; · соотно шение между логическим и электрическим состояниями сигна лов и преде лы их изменения ; · коэффициенты нагрузочной способности приемопередающих элементов ; · схему согласования л инии ; · допускаемую длину ли нии и порядок подключения линий к разъема м ; · требован ия к источникам и цепям электрического питания ; · требования к помехоу стойчивости и заземлению. Условия конструкт ивной совместимости определяют : · типы соединительных элементов (разъем , штекер ); · распределение сигналов интерфейса по контактам соединительн ых элементов ; · типы конструкции пла ты , каркаса , стойки ; · конструкции кабельного соединения. Выполнение информа ционных электрических и конструктивных усло вий интерфейса необходимо , но не достаточно для взаимного сопряжения устройств и обмена данными межд у ними . Эти устройства дол жны выпол нять в определенной последовательности операции , связанные с обме ном информации : распознавать адрес сообщения , подключаться к линиям интерфейса , передавать сообщение в и нтерфейс , принимать его из интер фейса и д р. Интер фейсные функции отличаются от приборных , связанных непо средственно с проведе нием измерения , т . е . с преобразованием дан ных , их накоплением , первичной обработкой , пред ставлением и др. Интерфейсные функции обеспечивают совместимо сть друг с другом различных приборов , не ограничивая работоспособность других прибор ов в системе . Функции , которые устройства выполняют чаще всего , называют ся основными . К ним относятся : · выдача и прием информации (выполн яются источниками и приемни ками информации ); · управление пе ред ачей данных (функция контроллера ); · согласование источника информации (выполняется устройством-источником ил и контроллером ); · согласование приемника информации (выполняется устройством-приемником ил и контроллером ). Функции контроллер а может выполнять не только одно , но и несколь ко устройств в системе. Основные функции интерфейса , которые необ ходимо реализовать для обеспечения информационно й совместимости , определяются функ циональной орга низацией интерфейса . На канал управления возл ожены функции селек ции информационного ка нала , синхронизации обмена ин формацией , координац ии взаимодействия , а на информационный ' канал возлагаются функции буферного хранения инфор мации , преобразования формы представления информа ции и др. Селекция , или арбитраж , информацион ног о канала обеспечивает одно значность выполнения процессов взаимодействия сопрягаемых элементов системы. Анализ возможных вариантов реализации спо собов селекции уст ройств на информационной м агистрали позволяет выделить следующие операции селекции : иници ирование запроса , выделени е приоритетного запроса , идентификация запроса. Инициирование запроса включает в себя процедуры выдачи , хране ния и вос приятия запроса на организацию процесса взаим одействия . Сиг налы запроса могут храниться в регистре управляющег о блока (радиаль ная структура шины запроса ) или на отдельных триггерах каждого интер фейсного блока (магис тральная структура шины запроса ). Функция выделения приоритетного запроса о существляется на основе анализа сигналов заня тости информационного канала, разрешения при о ритетного прерывания , запроса источника сообщени я и зависит от числа уровней приоритета. Идентификация запроса заключается в опред елении адреса приори тетного источника запроса . В машинных интерфейсах получаемая при запр осе адресная информ ация называется вектор ом прерывания . Послед ний обозначает начальный адрес программы обслуживания прерывания от данного устройства. Функция синхронизации определяет временное согласование процес сов взаимодействия между ф ункциональными устройствами системы. Функция координации определяет совокупность процедур по орга низации и контролю проц ессов взаимодействия устройств системы . Ос новными операциями координации являются настройка на взаимодей ствие , контроль взаимодействия , передач а функций управления (на стройки ) . В момент обращения одного устройства к вызываемому последнее может находиться в состоянии взаимодействия или в нерабочем с остоя нии . Поэтому процессы взаимодействия элемент ов системы могут иметь два уровня конфлик тных ситуаций при доступе : к инф ормаци онному каналу интерфейса и к устройству с истемы . Таким образом , операция настройки вклю чает процедуры опроса и анализа состояния вызывае мого устройства , а также передачи к оманд и приема информации сос тояния . Последов ательность операций настройки м о жет быть различной и зависит от сложности алгоритмов работы функциональных устройств сис темы . В большинстве случаев алгоритмы настрой ки дополняются про граммным способом посредством передачи кодов команд и состояний по информационной шине. Операции контрол я направлены на о беспечение надежности функцио нирования интерфейса и достоверности передаваемых данных . В проц ес сах асинхронного взаимодействия возможно возни кновение так называе мых тупиковых ситуаций , п риводящих к искажениям кодовых комби наций пе реда в аемых данных . Поэтому в опера ции контроля входят раз решение тупиковых сит уаций асинхронного процесса взаимодействия и повышение достоверности передаваемых данных . Конт роль тупиковых ситуаций взаимодействия основывае тся на измерении фиксированного интерва л а времени , в течение которого должно поступать ожидаемое асин хронное событие . Есл и за контролируемый интервал времени событие не поступает , то фиксируется неисправность . Операция контроля тупико вых ситуаций получила название "тайм-аут ". Контроль передава емых данных основыва ется на использовании кодов , построенных на известных принципах избыточного кодирования ин фор мации (циклические коды , код Хеминга , контр оль кодов на четность и др .). В целях повышения надежности управления и эффективности исполь зовани я составных элементов системы необходима передача функци и координации между функциональными устройствами . Эта операция пере дачи управления характерна для интерфейсов с децентрализованной струк т урой управления. Повышение надежности достигается резервирова нием управления (при отключении питания или отказе интерфейсного модуля , выполняю щего функции управления интерфейсом ). Повышение эффективности использования оборуд ования системы достигается исключением дублирова ния дорогостоящих устройств путем доступа к ним с разделением времени двух и более контроллеров и ЭВМ. Информационный канал интерфейса предназначен для реализации функции обмена и преобраз ования информации. Основными процедурами функции обмена явля ется прием и выдача информации (данных , со стояния , к оманд , адресов ) регистрами состав ных устройств системы . Основные процедуры фун кции преобразования следующие : преобразование пос ледовательного кода в параллельный и наоборот ; перекодирование информации ; дешифрация команд , адресов ; логические действия над с одержимым регистра состояния. Приборные интерфейсы Проектирование ИИС выполняется на основе модульного принципа построения , что привело к необходимости раз работки правил , регламен тирующих основные требова ния к совместимости этих блоков . Данный пр инцип в первые был применен в области ядерно-химических измерений , где требуется сл ожная аппаратура с высокой степенью автоматиз ации и активным использованием ЭВМ для ко нтроля , управления , сбора и пер вичной обработк и данных . Поэтому именно в этой области впервые про ведена стандартизация на правила сопряжения блоков. В США для модулей (блоков ) ядерной электроники с транзистор ными схемами в 1966 г . был принят стандарт NIM ( Nuclear Instrument Module ). В нем установлены механические и электрическ ие требования к блок ам . Этот стандарт впоследствии получил распространение в стран ах Западной Европы . Указанный стандарт позвол ил осуществить обмен дан ными модульных блоко в с ЭВМ . Следует отметить , что такие по нятия , как канал передачи данных и интерфе йс , процесс обмена дан н ыми и д р ., были перенесены из вычислительной в из мерительную технику. Реализация принципов программного управления работой ИИС при вела к развитию приборны х систем ; разработки интерфейсов для них п оявились на рубеже 60 - 70-х годов . Приборные ин терфейсы сл ужат для компоновки различных комплексов из стандартных измерительных приб оров , устройств ввода-вывода и управляющих уст ройств. Пример , фирма " Philips " разработала систему со пряжения Partyline - System , предназначенную для объединения в ИИС до 15 приборов. С помощью стандартного кабеля приборы последовательно соединяются друг с дру гом (в произвольном порядке ) и с Э ВМ . Для этого в каждом приборе имеются два разъема , соединенные между собой одноим енными контак тами . Каждый прибор содержит спе циальное устрой с тво согласования из м ерительного оборудования с интерфейсом. Построение интерфейса осуществляется по м агистральному принци пу для передачи цифровых сигналов . Информация передается по шести ши нам : адресной (4 линии ), измерительной (5 линий ), упр авления (4 л инии ), а также по шинам с инхронизации , диагностики операций и пере дачи команд печати (все по одной линии ). Станд артный кабель содержит шесть соединительных л иний . Каждому прибору (измерительному блоку ) пр исваивается свой адрес , представленный четырьмя ра з рядами двоичного кода . Передача данных производится в параллельно-последовательн ом ви де (в двоичном коде ). Под действием управляющих сигналов выходная информация после довательно передается с декад на линии ин терфейса (измерительную шину ). По этим же л ини я м передается кодированная информа ция , а также полярность измеряемых величин , режим работы и др. Принцип работы приборного инт ерфейса следующий . При появлении информации от источника к приемнику рабо та обоих приборов координи руется сигналами п о линиям шины синхронизации . При этом цикл переда чи информации состоит из четыре х фаз : · источник выставляет информационный б айт ; · источник выставляет сигналы на шине синхронизации ; · приемник принимает и нформацию, · приемник подготавливаетс я к приему нового байта ин формации. Приборный интерфей с имеет следующие ограничения : число прибо ров не более 15, максимальная допустимая длина кабеля связи — 20 м , максимальная скорость передачи по магистрали - 1 Мбайт /с. Логические уровни сигналов выбраны из расчета применения ин тег ральных схем Т ТЛ (высокий уровень — не менее 2,4 В , низ кий — не более 0,8 В ). Нагрузкой каждой с игнальной линии является внутреннее сопро тивлени е каждого прибора не более 3 кОм , подключен ное к шине + 5 В , и резистор 6,2 кОм , подключ енный к шине "земл я " схемы . Кодиро вание информации , как следует из конструкции магистрали , ведется по байтам . Схемы инте рфейса программно-управляемых приборов выполняют ся в двух вариантах : в виде схем , реализованных и конструкт ивно оформленных внутри прибора как его с оставн ая часть , с установкой стандартного разъема на задней панели прибора ; этот вариант применяется преимущественно в новых приборах , выпускаемых по стандарту МЭК ; в виде отдельно выполненных интерфейсных модулей , подключаемых к серийно выпускаемым или находящи мся в обращении цифровым при борам и устройствам ; эти модули по существу являются адаптерами , т . е . переходн ыми устройствами между выходом прибора и стандартным входом в магистраль приборного ин терфейса. Приборный интерфейс широко применяется как в отечественной промышленности , так и зарубежными фирмами при построении ИИС для автоматизации эксперимента . Из имеющихся непрограммируемых приборов , не подготовленных для совместной работы , приборный интер фейс позволяет создавать ИС путем использован и я относительно неслож ных устройств сопр яжения — интерфейсных плат и микроЭВМ в качестве контроллера системы. Машинные интерфейсы Машинные (или системные ) интерфейсы предна значены для объеди нения составных блоков ЭВМ в единую систему . Тенденция развит ия машинных интерфейсов вызвана необходимостью значительного увели чения процента операций ввода- вывода , номенклатуры и числа перифе рийных уст ройств . В связи с этим существенно возросл и требова ния к унификации и стандартизации интерфейсов. Характерной ос обенностью машинных инт ерфейсов является необ ходимость их функционирова ния в нескольких режимах взаимодействия , влия ющих на функциональный состав систем шин . Основными режима ми взаимодействия являются ввод-в ывод по программному каналу и по каналу прямог о доступа в память. Заключение Повышение производ ительности труда человека – это заслуга механизации . Уже долгое время она облегчает задачи человека , но не может полностью освободить его от ручного труда или прису тствия на рабочем месте . Так ие вещи , как оценка результатов контроля и решения вопроса о дальнейшей судьбе проверенной детали - забраковать ее или отправить на д оработку , были только в компетенции человека , что требовало затрат умственного труда и относятся к сфере управления произ в одством . Очевидно , эти функции тоже мо жно упразднить , заменив человека механизмами способными самостоятельно решать данные проблемы . Переложение функций управления процессом с человека на автоматические устройства стало началом нового времени – эры автома т изации. Стремительное развитие электроники и вычи слительной техники оказалось предпосылкой для широкой автоматизации самых разнообразных проц ессов в промышленности , в научных исследовани ях , в быту . Вершиной автоматизации стало п оявление автоматизированных измерительных и диагностических комплексов , которые позволили п олностью заменить человека , как важного элеме нта любого производственного или научно-исследова тельского процесса . Опираясь на возможности т аких систем и комплексов , человечество поднял ось на е щ е одну ступень в бесконечном стремлении взойти на вершину тех нического совершенства. Список литературы . 1. Цапенко М . П . Измерительные информаци онные системы : Структуры и алгоритмы , системот ехническое проектирование . - М .: Энергоатоми здат , 1985 2. Кузьмичев Д . А ., Ра дкевич И . А ., Смирнов А . Д . Автоматизация экспериментальных исследований . - М .: Наука , 1983. 3. Государственная система приборов и средств автоматизации / Под ред . Г . И . Кавалерова . - М .: ЦНИИТЭИ приборостроен ия , средств а автоматизации и систем уп равления ,1981. 4. Хазанов Б . И . Интер фейсы измерительных систем . - М .: Энергия , 1979. 5. Алиев Т . М ., Тер-Хач атуров А.А . Измерительная техника : Учебное посо бие для техн . вузов . - М .: Высш . шк .,1991.
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
Русский язык - очень сложный язык.
Как, например, объяснить иностранцу, что "коза" и "козёл" - это одно и то же животное, но разного пола, а "оса" и "осёл" - два совершенно разных?
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, реферат по биологии "Автоматизированные измерительные и диагностические комплексы, системы и технические устройства", также как и все другие рефераты, курсовые, дипломные и другие работы вы можете скачать бесплатно.

Смотрите также:


Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru