Информационно-Измерительные системы

Назначение любой измерительной системы, ее необходимые функцио­нальные возможности, технические параметры и характеристики в решаю­щей степени определяются объектом исследования, для которого она созда­на. В зависимости от выполняемых функций измеритель­ные системы можно условно разделить на три основных вида: измеритель­ные системы измерения и хранения информации (условно назовем их изме­рительными системами прямого назначения), контрольно-измерительные (автоматического контроля) и телеихиеритечьные системы.

По числу измерительных канал о в измерительные системы подразделяются на одно-, двух-, трех- и многоканальные (многомерные). Для совместных и совокупных измерений часто используют многоканальные, ап­проксимирующие системы.

Наиболее бурно в настоящее время разрабатываются и внедряются ИС прямого назначения, основной особенностью которых является возможность программным способом перестраивать их для измерений различных физи­ческих величин и менять режим измерений. Изменений в аппаратной части при этом не требуется.

Измерительные системы прямого назначения условно делят на:

• информационно-измерительные системы (часто их называют термином измерительные информационные системы, аббревиатура одинакова — ИИС);

• измерительно-вычислительные комплексы (ИВК);

• виртуальные информационно-измерительные приборы (устоявшееся у разработчиков и специалистов название — виртуальные приборы; или компью­терно-измерительные системы — КИС).

Самым широким классом измерительных систем прямого назначения являются ИИС. Назначение ИИС определяют как целенаправленное опти­мальное ведение измерительного процесса и обеспечение смежных систем высшего уровня достоверной информацией. Основные функции ИИС — по­лучение измерительной информации от объекта исследования, ее обработка, передача, представление информации оператору или/и компьютеру, запоми­нание, отображение и формирование управляющих воздействий.

Основной функцией ИИС, как и любой другой технической системы, является целенаправленное преобразование входной информации в выход­ную. Это преобразование выполняется либо автоматически с помощью аппа­ратуры технического обеспечения, либо совместно — оперативным персона­лом и аппаратурой технического обеспечения в сложных ИИС, ИВК и виртуальных приборах.

В целом такая система состоит из следую­щих основных частей: системы первичных преобразователей (датчиков), уст­ройств сбора и первичной обработки информации, средств вторичной обработки информации, устройств управления и контроля, устройств связи с другими системами объекта, накопителей информации.

По алгоритму функционирования различают следующие виды ИИС:

• с заранее заданным алгоритмом работы, правила функционирования которых не меняются, поэтому их можно использовать только для исследо­вания объектов, работающих в постоянном режиме; программируемые, в которых изменяют алгоритм работы по заданной программе, составляемой в соответствии с условиями функционирования объекта исследования;

• адаптивные, алгоритм работы которых, а часто и структура изменяют­ся, приспосабливаясь к изменениям измеряемых величин и условий работы объекта;

• интеллектуальные, обладающие способностью к перенастройке в соот­ветствии с изменяющимися условиями функционирования и способные вы­полнять все функции измерения и контроля в реальном масштабе времени.

Математическое, программное и информационное обеспечение входит в состав лишь ИИС с вычислительными комплексами.

Математическое обеспечение — аналитические (математические) мо­дели объекта исследования (измерения) и вычислительные алгоритмы.

Всю измерительную систему в целом охватывает метрологическое обеспечение (рис. 14.1).

Рис. 14.1. Структура обеспечения ИИС

В структуру технической подсистемы ИИС входят:

• блок первичных измерительных преобразователей;

• средства вычислений электрических величин (измерительные компо­ненты);

• совокупность цифровых устройств и компьютерной техники (вычисли­тельных компонентов);

• меры текущего времени и интервалов времени;

• блок вторичных измерительных преобразователей;

• устройства ввода-вывода аналоговых и цифровых сигналов с нормиро­ванными метрологическими характеристиками;

• совокупность элементов сравнения, мер и элементов описания;

• блок преобразователей сигнала, цифровых табло, дисплеев, элементов памяти и пр.;

• различные накопители информации.

Кроме указанных элементов в подсистемы ИИС может входить ряд уст­ройств согласования со штатными системами исследуемого объекта, телемет­рией и пр.