Принципы построения измерительных систем (ИС)

 

По назначению различают 3 разновидности ИС, имеющие следующие стандартные обозначения:

1. Тип А – системы прямых измерений (подразумеваются независимые дискретные измерения непрерывно изменяющихся физических величин).

2. Тип Б – статистические системы.

3. Тип В – системы для измерения нескольких зависимых величин.

 

Основная группа – тип А. Системы типа А могут иметь многоканальную, многоточечную или сканирующую структуру. Многоканальные системы – системы с полностью параллельной системой, для каждой точки объекта используется отдельный измерительный канал. При многоточечной структуре отдельные узлы измерительного канала могут использоваться многократно в течении цикла измерения. В пределе многоточечной структуры вырожденную в мультиплексированную предусматривает наличие одного измерительного тракта, но несколько первичных преобразователей, поочередно подключенных через мультиплексор (коммутатор). В случае, если используется один измерительный канал и один первичный преобразователь, а информацию о различных точках объекта обеспечивает механическое перемещение чувствительного элемента структура называется сканирующей.                      Отдельным классам сканирующих систем являются голографические измерительные системы, предназначенные для получения трехмерного изображения материалов объектов, чувствительный элемент – луч лазера.         Статические измерительные системы, по сути, представляют собой анализаторы статических характеристик с дополнительными возможностями. Например, к статическим измерительным системам относят корреляционные экстремальные измерительные системы. В их задачу входит поиск некоторой экстремальной функции, описание которой не задано аналитически. Такая задача характерна, например, для навигационных систем (система GPS), радиолокационных систем, системы распознавания образов, систем для шифровки повреждения записи.

Системы автоматического контроля

 

Особенностью алгоритма работы САК является детерминированный характер исследуемого объекта или процесса, т. е. математическая модель объекта должна быть заранее известна, в тоже время эта модель не обязательно должна быть однозначна. В этом случае задачей САК является отнесение объекта к одному из возможных, заранее известных качественных состояний. Причем получение количественной информации об объекте не входит в задачу САК. Как правило такие системы имеют ОС по воздействию на объект и работают в реальном масштабе времени, часто они выполняют также функции экспериментальных систем, например, выдавая процент отклонения критического параметра от нормы или оценку в баллах текущего состояния объекта. Часто САК выполняют встроенными в сам объект диагностики, но могут быть и внешними по отношению к объекту.

 

Системы технической диагностики

      

Эти системы также решают задачу отнесения объекта к одному из классов возможных состояний. Но объектом для них всегда является некоторое устройство, а не процесс, а конечной целью работы системы – определяют работоспособность элементов устройства и локализация неисправностей. Объект рассматривают как черный ящик (является главным отличием от САК). По алгоритму работы различают:

- комбинационные системы

- последовательные системы.

Комбинационный алгоритм состоит в переборе всех возможных сочетаний входного параметра черного ящика и последовательном анализе откликов на эти сочетания. Эти системы стоятся по системы с жесткой логикой. В последовательных системах используется наиболее важные комбинации входных параметров, при этом программа проверки устройства корректируется в соответствии с результатом каждого очередного шага. Т. е. программа исследований является гибкой.

СТД могут быть статистическими (анализируют состояние объекта только в данный момент времени) и динамическими (анализируют тенденции изменения состояния объекта). Задачей динамических систем является не диагностика имеющихся неисправностей, а прогноз состояния объекта в будущем (называют просто статистическими или прогнозирующими).

 

Системы распознавания образов

 

Задачей СРО является классификация биологических объектов, дактилоскопия, опознавание радиосигналов. Процесс распознавания заключается в сравнения описания реального образа (т.е. идеального образа, полученного путем обработки реального изображения по заданному алгоритму) с идеальным образом храниться в памяти. Описание может быть абсолютным, т. е. использованы все точки объекта, координаты которой записаны с заданной точностью, или относительны, т. е. выделяются некоторые характерные точки объекта, а несуществующие отбрасывают, что позволяет устранить избыточность. В зависимости от того, какой параметр считается информативным, различают следующие СРО:

1. СРО интенсивности – информацию несет интенсивность сигнала, такие системы являются наиболее простыми, но и несут наибольшую погрешность.

2. Частотные СРО – информацию содержат в пространственном спектре изображения.

3. Времяимпульсное СРО – первичный преобразователь кодирует информацию скважностью либо фазовым сдвигом импульсов, это удобно для передачи информации на большие расстояния.

4. Кодовые СРО предусматривают первичную цифровую обработку информации интеллектуальным датчиком.