Лекция № 12. Информационные измерительные системы

 

Содержание лекции: измерительная техника и измерительные системы; структурные схемы.

Цель лекции: изучить назначение информационных измерительных систем.

Основой любой формы управления, анализа, прогнозирования, планирования, контроля или регулирования – достоверная исходная информация, которая может быть получена путём измерения требуемых физических величин (ФВ), их параметров и показателей.

В принципе измерять можно большую часть свойств различных объектов (твёрдых тел, жидкостей, газов, технических систем), выбрав для этого пригодную соответствующую меру. Многие из свойств, такие как размеры, масса, плотность, температура и другие, допускают их количественное определение, другие можно измерять косвенным образом (например, цвет оптического излучения по длине волны этого излучения). При косвенном способе используют пригодную для измерения величину, связанную с искомой известной математической зависимостью, например, термо-ЭДС (ТЭДС). термопары (термоэлемента). На рисунке 12.1 схематично показаны две схемы, состоящие из термоэлемента и подключённого к нему прибора для измерения генерируемой ТЭДС.

а – термоэлемент δ и измерительный прибор мВ – единое целое; б – термоэлемент и измерительный прибор разнесены.

Рисунок 12.1 – Схема прибора для измерения термо-ЭДС

 

Термоэлемент относится к элементарному первичному измерительному преобразователю – датчику. Пару «датчик – прибор» можно рассматривать как единую систему (см. рисунок 12.1, а) и как два последовательно соединённых устройства (см. рисунок 12.1, б).

В первом случае измерительное устройство есть измерительный прибор (ИП), во втором – измерительная система (ИС). До сих пор под ИС подразумевали всю совокупность измерительных приборов и устройств, необходимых для проведения измерений. При этом к понятию ”система” были отнесены как одиночный прибор, так и сложная измерительная установка. До сих пор не рассматривалась конфигурация (архитектура) и структура ИС. На рисунке 12.2 приведена внутренняя структура ИС.

Рисунок 12.2 – Обобщённая внутренняя структура ИС

Естественная физиологическая ограниченность возможностей человека в восприятии и обработки больших объёмов информации привело к появлению комплексных измерительных систем (КИС).

КИС (в дальнейшем – просто ИС) – совокупность функционально объединённых СИ, средств вычислительной техники СВТ, например, микро-ЭВМ и вспомогательных устройств, соединённых между собой каналами связи, предназначенных для выработки сигналов измерительной информации о ФВ, свойственных данному объекту, в форме, удобной для автоматической обработки, передачи и (или) использования в автоматических системах управления. В зависимости от назначения ИС разделяются на измерительные, контролирующие и управляющие. Особое место занимают автоматизированные системы обработки информации и управления (АСОИУ).

По числу измерительных каналов ИС подразделяются на одно-, двух-, трёх- и многоканальные. Двух- и более канальные системы могут быть связанными между собой. Многоканальные ИС представляют собой один из самых распространенных видов ИС и содержат в каждом измерительном канале набор элементов (см. рисунок 12.3, а).

а) б)

Д – датчик; М – мера; С – элемент сравнения; ВР – элемент выдачи результата.

Рисунок 12.3 – Структурная схема многоканальной (а) и сканирующей ИС (б)

 

Важной их разновидностью являются информационно-измерительные системы (ИИС), предназначенные для представления измерительной информации в виде, необходимой потребителю. На рисунке 12.4 приведена обобщённая структурная схема ИИС.

Рисунок 12.4 – Структурная схема ИИС

 

ИИС содержит следующие устройства:

–