Контрольные вопросы
1 Какие методы дискретизации аналоговых сигналов вам известны?
2 Какие характеристика АЦП и ЦАП на ваш взгляд определяют их точность?
3
Какими недостатками обладает структура
ЦАП с резисторами
.
4 Опишите принцип функционирования ЦАП с резисторной матрицей R-2R.
5 Сформулируйте принцип аналого-цифрового преобразования методом последовательного счета.
6 Почему АЦП последовательного приближения обладает более высоким быстродействием по сравнению с АЦП последовательного счета?
7 АЦП каких типов следует выбирать при оцифровке аналоговых сигналов с частотами в диапазоне сотен МГц и в диапазоне единиц герц?
8 Каким преимуществом и недостатком обладает последовательный канал передачи двоичного кода в ЦАП или из АЦП?
Лекция 23 Тема: Измерительные информационные системы
Цель: Формирование у студента компетенции ПК-19
Вопросы для изучения
1 Виды и структуры измерительных информационных систем. Основные компоненты измерительных информационных систем.
2 Математические модели и алгоритмы измерения измерительных информационных систем.
1. Виды и структуры измерительных информационных систем. Основные компоненты измерительных информационных систем.
Измерительные информационные системы (ИИС) – это совокупность функционально объединенных измерительных, вычислительных и других вспомогательных технических средств получения измерительной информации, ее преобразования, обработки в целях предоставления потребителю в требуемом виде либо в целях автоматического осуществления логических функций измерения, контроля, диагностики, идентификации и др.
В зависимости от выполняемых функций ИИС реализуются в виде:
измерительных систем (ИС);
систем автоматического контроля (САК);
систем технической диагностики (СТД);
систем распознавания образов (идентификации) (СРО);
телеизмерительных систем (ТИС).
В системах технической диагностики, автоматического контроля, распознавания образов измерительная система входит как подсистема.
Назначение любой измерительной информационной системы, необходимые функциональные возможности, технические и другие характеристики в решающей степени определяются объектом исследования, для которого данная система создается.
Назначение измерительной информационной системы можно определить как целенаправленное оптимальное ведение измерительного процесса и как обеспечение смежных систем высшего уровня достоверной информацией.
Исходя из этого основными функциями измерительной информационной системы являются:
– получение измерительной информации от исследования;
– обработка и передача измерительной информации;
– представление информации оператору или ЭВМ;
– запоминание измерительной информации;
– отображение измерительной информации;
– формирование управляющих воздействий.
Измерительные информационные системы оптимизируют по многим частичным критериям, таким как точность, помехоустойчивость, надежность, пропускная способность, адаптивность, сложность, экономичность и др.
В зависимости от способа организации передачи информации между функциональными блоками (ФБ) различают цепочечную, радиальную и магистральную структуры (рисунок 23.1).
Рисунок 23.1 – Основные структуры ИИС: а – цепочечная, б – радиальная; в – магистральная
Основные компоненты измерительных информационных систем. Состав и структура конкретной информационной измерительной системы определяется общими техническими требованиями, установленными ГОСТом, и частными требованиями, содержащимися в техническом задании на ее создание.
Измерительная информационная система должна управлять измерительным процессом или экспериментом в соответствии с принятым критерием функционирования; выполнять возложенные на нее функции в соответствии с назначением и целью; обладать требуемыми показателями и характеристиками точности, надежности и быстродействия; отвечать экономическим требованиям, предъявляемым к способам и форме представления информации, размещения технических средств и т.д.; быть приспособленной к функционированию с измерительными информационными системами смежных уровней иерархии и другими ИИС и информационно-вычислительными комплексами (ИВК), т.е. обладать свойствами технической, информационной и метрологической совместимости; допускать возможность дальнейшей модернизации и развития и т.д.
Упрощенная схема взаимодействия основных компонентов измерительной информационной системы представлена на рисунок 23.2.
Рисунок 23.2 – Основные компоненты измерительных информационных систем
Процессом функционирования измерительной информационной системы является целенаправленное преобразование входной информации в выходную. Это преобразование выполняется либо автоматическим комплексом технических средств (КТС) (техническим обеспечением), либо совместно с оперативным персоналом и КТС в сложных ИИС, ИВК. Чтобы люди и комплекс технических средств могли функционировать оптимально, необходимы соответствующие инструкции и правила. Эту задачу выполняет организационное обеспечение.
Математическое, программное и информационное обеспечения входят в состав только ИИС и ИВК с цифровым вычислительным комплексом.
Математическое обеспечение – это модели и вычислительные алгоритмы.
Программное обеспечение гарантирует конкретную реализацию вычислительных алгоритмов и алгоритмов функционирования системы и охватывает круг решений, связанных с разработкой и эксплуатацией программ.
Информационное обеспечение определяет способы и конкретные формы информационного отображения состояния объекта исследования в виде документов, диаграмм, графиков, сигналов для их представления обслуживающему персоналу и ЭВМ для дальнейшего использования в управлении.
Всю систему в целом охватывает метрологическое обеспечение.
Технические средства ИИС состоят из следующих множеств блоков:
первичных измерительных преобразователей (датчиков);
вторичных измерительных преобразователей;
элементов сравнения – мер;
цифровых устройств;
элементов описания – норм;
преобразователей сигнала, средств отображения, памяти и др.
При наличии в составе ИИС ЭВМ информация к ЭВМ может поступить непосредственно от устройств обработки и (или) хранения.