Измерительно-вычислительные комплексы

 

ИВК – автоматизирующее средство для измерения электрических величин, на основе которого возможно создание ИИС путем присоединения ко входу датчиков измеряемых величин с унифицирующим выходным сигналом (информация обрабатывается в цифровом виде, все АЦП выносятся за ИВК). Ориентация ИВК на решение конкретных задач производиться программным путем. В соответствии с этим различают:

1. Типовые ИВК решают широкий спектр задач (простых).

2. Програмно-ориентированное ИВК – решает одну конкретную задачу, но широкого распростронения.

3. Специализированное ИВК – создаются для решения одной задачи в одной области техники.

ИВК служит основой для построения автоматической системы управления производства, систем автоматизированной проверки средств измерений систем автоматизированного научного исследования, автоматизированная ИИС. Функции ИВК:

1. Регистрация информации в реальном масштабе времени.

2. Обработка информации по заданной программе.

3. Передача информации для дальнейшего использования.

4. Организация диалога пользователь – система.

Реализация этих функций включает такие операции как:

1. Восприятие и обработка электрических сигналов.

2. Отображение результатов обработки.

3. Выработка управления электрических сигналов для воздействия на первичный преобразователь или объект исследования.

4. Статическая обработка результатов измерений.

5. Оценка погрешности результата и её представления в установленной форме.

Как правило, ИВК строится побочно модульному принципу на основе профессионального компьютера. Такое построение требует использование типовых интерфейсов для организации связи между блоками (в настоящее время: КАМАК (МЭК 025.1) – CAN – MilStd 1553.1). ИВК обеспечивает следующие основные преимущества перед обычными ИИС:

1. Гибкость настройки системы под новую измерительную задачу путём замены программного обеспечения.

2. Возможность обмена данными по локальной сети или интернету.

3. Развитый графический интерфейс.

4. Возможность сохранения большого объема информации.

5. Возможность создания собственной программы для решения единичной измерительной задачи.

6. Простота документирования результатов.

 

ИВК строится по последовательной или параллельной архитектуре:

- при последовательной архитектуре все блоки ИВК размещаются в слотах персонального компьютера или YSB. Обработка информации производиться в последовательном режиме

- параллельную архитектуру используют при наличии длинных линий связи, при этом первично обработанную информацию выполняют датчики, а процесс работы в режиме мультиплексирования, т.е. поочередного опроса датчиков.

 

 

Блок мер напряжения и частоты является программно управляемым, точность этих мер определяет предельно достижимую точность ИВК. В качестве меры напряжения используют стабилитрон, а в качестве меры частоты генератор с кварцевым резонатором. ТКН лучших стабилитронов составляет приблизительно , что в условиях интенсивного нагрева критического расширения, как правило, не обеспечивает достаточной точности меры напряжения, поэтому в ИВК применяют один из возможных способов борьбы с температурной погрешностью:

5. Термостабилизация (устройство источника погрешности колебания температуры – достигается использованием термостата, нагревающего стабилитрон выше максимально возможной температуры в корпусе персонального компьютера; недостаток – большое время прогрева, быстрое строение стабилитронов за счет резких колебаний температуры при включении в системы.

6. Термокомпенсация – учет температурной характеристики напряжения стабилитрона программным путем: в схеме ИВК включен термодатчик, находящийся в одинаковых условиях со стабилитроном, для большой точности характеристики стабилитрона определяют индивидуально, а также в программе индивидуально учитывают внешнюю температуру на дрейф 0 схемы, сопротивление балластного стабилитрона, сопротивление аналогичной линии передачи и так далее.

 

Виртуальные приборы

 

Виртуальные приборы – быстродействующий персональный компьютер, укомплектованный платой сбора данных (ПСД), таких плат может быть несколько. ПСД включает в себя входной блок, состоящий из усилителя, аттенюатора, эмиторного повторителя и быстродействующего АЦП. Как правило, ПСД устанавливают в слот ISA, PCI, USB или может подключаться к LPT порту как внешнее устройство, Полоса пропускания виртуального прибора определяется полосой аналоговой части ПСД и в меньшей степени тактовой частотой АЦП, погрешность виртуального прибора ограничивается разрядностью АЦП и его динамическими погрешностями. Статистические случаи систематической погрешности устраняются программной обработкой, т.е. вычисления математического ожидания по большому количеству результатов для снижения случайной погрешности и самокалибровкой для определения систематической поправки. С технического задания программируемая ПСД является медленным внешним устройством.

Основные преимущества виртуальных приборов перед обычными:

1. Получение высокой точности при использовании достаточно дешевых компонентов.

2. Относительно большая шумовая полоса пропускания за счет простой организации стробоскопического вывода сигнала на экран.

3. Отсутствие необходимости регулирования яркости и фокусировки луча.

4. Неограниченное время запоминания сигнала.

5. Автоматическое измерение любых параметров сигнала, включая статистические характеристики.

6. Возможность реализации на одной и той же ПСД приборов различного назначения путем смены программного обеспечения.

7. Возможность получения твердой копии сигнала.

Недостатки:

1. Используется персональный компьютер.

2. Повышенное энергопотребление.