Этапы автоматизации научных исследований

Классификация ИСИ

Ознакомление с общей теорией ИСИ

Интеллектуальные средства измерений, испытаний

и контроля (ИСИ)

Функции ИСИ:

- прямые, косвенные, совокупные, совместные измерения;

- управление процессом измерения;

- воздействие на объект измерения;

- представление результатов измерения оператору в заданном виде.

Для выполнения этих функций ИСИ должны обеспечивать:

1. восприятие, преобразование и обработка сигналов датчика;

2. реализация алгоритма управления средствами измерений;

3. выработку нормированных электрических сигналов являющихся входными для средств воздействия на объект;

4. оценка точности измерений и представление результатов в соответствии с ГОСТ.

ИСИ в отличие от других автоматических средств имеют нормированные метрологические характеристики.

Основные признаки ИСИ:

- наличие процессора или ЭВМ и ПО для адаптации к внешним воздействиям;

- наличие средств технической диагностики работоспособности системы;

- наличие комплекса нормированных метрологических характеристик;

- программное управление средствами измерений и другими техническими средствами, входящими в ИСИ;

- использование типовых интерфейсов для обеспечения взаимодействия между техническими средствами, входящими в состав ИСИ.

Классификация проводится по следующим признакам:

- по назначению;

- по структуре;

- по типу используемого стандартного интерфейса;

- по характеру взаимодействия с объектом.

По назначению:

1. типовые, предназначены для решения широкого круга задач автоматизации измерений, не зависимо от области применения.

2. проблемно ориентированные ИСИ, предназначенные для решения широко распространенных, но специфических для конкретной области задач.

3. специализированные ИСИ, решают уникальные задачи, применяются в том случае, когда использование 2 ^х предыдущих экономически не оправданно.

По структуре:

1. централизованные - одна ЭВМ.

2. децентрализованные – несколько ЭВМ. Они имеют радиальную, кольцевую структуру и т.д.

По типу интерфейса:

1. использующие стандартный интерфейс PXI, VXI.

2. использующие стандартный интерфейс – КАМАК,

3. приборный интерфейс – МЭК,

По характеру взаимодействия с объектом:

1. активные ИСИ, кроме сбора данных формируют управляющие воздействия.

2. пассивные ИСИ, только воспринимают информацию об объекте.

Структура ИСИ и классификация средств, входящих в ИСИ.

Структуру ИСИ можно изобразить следующим образом:

	y1		y1'

y2'

1. объект измерений

2. аппаратура подключения

y2

3. цифровые измерительные устройства

Средства регистрации	Средства ручного управления
Средства обмена с оператором 3
Интерфейсные средства	Интерфейсные средства
Средства управления, 1 обработки и хранения информации.
Интерфейсные средства
Средства сбора и выдачи информации 2
Средства ввода/ вывода аналоговой информации	Средства ввода/ вывода дискретной информации

5

1. Процессоры, ОЗУ, ПЗУ, накопители на магнитных и других носителях, таймеры – аппаратная часть (АЧ).

Программное обеспечение (ПО) – операционная система, система управления базами данных, средства защиты данных.

2. Средства измерений, средства выдачи непрерывных и дискретных воздействий – (АЧ).

ПО – планирование эксперимента, обработка результатов, управление измерительными средствами.

3. Клавиатура, дисплей, индикаторы, принтер – АЧ.

ПО – драйверы этих устройств.

4. Внутрисистемный интерфейс (КАМАК, МЭК, машинный), интерфейс внешней связи – АЧ.

ПО – драйверы этих устройств, ПО стандартного интерфейса.

5. Конструкции, источники питания, средства метрологического обеспечения, средства тестирования аппаратуры.

Новые, более сложные задачи научных исследований приводят к созданию более современных средств измерений. С другой стороны более сложные ИСИ дают возможность решать более сложные задачи.

В научных исследованиях обычно выделяют 10 основных этапов.

На основании гипотез и теоретических оснований (1) экспериментатор планирует проведение эксперимента (2); выбирает необходимые методы и средства автоматизации измерений, и опр-т потребность в разработке новых средств (3).Этот этап проводится специалистами в соответствии с требованиями эксперимента и в тесном контакте с заказчиком. Этап настройки аппаратуры и её поверки (4) осуществляет на примере типовых задач данного класса. После отладки системы опр-т её инструментальные характеристики и калибруют. Все эксперименты проводятся в соответствии актом метрологической проработки. На этапе (5) осуществляется текущий контроль с использованием дисплеем, устройств накопления данных. Во многих задачах осуществляется предварительная обработка данных (6) и принятие решения о продолжении эксперимента (7). На этапе (8) производят систематизацию полученных данных, полученная информация сравнивается с теоретическими гипотезами и расчётами. На последнем этапе (10) получают научную информацию или знания, и могут даваться рекомендации по внедрению результатов (11).