Повна версія

Головна arrow Екологія arrow ЕКОЛОГІЧНИЙ МОНІТОРИНГ

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   ЗМІСТ   >>

ВИДИ ВИМІРЮВАЛЬНИХ СИСТЕМ

Орієнтовна структурна схема ІС показана на рис. 11.1.

Основними частинами ІС є:

  • • комп'ютер з периферійними пристроями;
  • • програмне забезпечення, що представляє собою сукупність взаємопов'язаних програм, написаних на алгоритмічних мовах різного рівня;
  • • інтерфейс;
  • • формувач випробувальних сигналів, що впливає на об'єкт вимірювання з метою отримання вимірювальних сигналів, які виробляють послідовно з'єднані ЦАП і перетворювач «напруга - випробувальний сигнал»;
  • • вимірювальні канали системи, які призначені для вимірювання і перетворення сигналу в цифрову форму. Структура вимірювального каналу істотно залежить від розв'язуваної задачі. При обробці декількох вимірювальних сигналів одним ЛЦП до складу каналу включають комутатор, призначений для почергового підключення сигналів до входу АЦП.
Структурна схема вимірювальної системи

Мал. 11.1. Структурна схема вимірювальної системи

ІС класифікують за різними ознаками. Залежно від числа вимірювальних каналів ІС можуть бути одно-, дво-, три- і багатоканальні. ІС, забезпечену засобами автоматичного отримання і обробки вимірювальної інформації, називають автоматичною системою. За функціональним призначенням інформаційні ІС ділять на ІС, системи автоматичного контролю, системи технічної діагностики, системи розпізнавання образів, Телевимірювальні, вимірювально-обчислювальні комплекси.

Вимірювальна інформаційна система призначена для представлення вимірювальної інформації у вигляді, зручному споживачеві.

За організації алгоритмів функціонування ІС ділять на системи з жорстким, заздалегідь заданим алгоритмом функціонування, програмовані і адаптивні.

У жорстких системах алгоритм функціонування ІС не змінюється, і будь-яка зміна реалізованої функції ІС вимагає зміни її структури. Такі ІС мають вузьку спеціалізацію. До ІС з жорстким алгоритмом функціонування можна віднести радіолокатор кругового огляду або метеосупутник, траєкторія руху якого обумовлена законами механіки. У програмованих системах алгоритм їх роботи змінюється відповідно до заздалегідь заданої програми, яка складається в залежності від умов функціонування об'єкта дослідження. В адаптивних системах алгоритм роботи змінюється, пристосовуючись до змін вимірюваної величини і умов роботи об'єкта. При побудові адаптивних систем потрібна менша апріорна інформація про об'єкт дослідження, що має велике значення при дослідженні маловивчених процесів і явищ.

Залежно від способу організації передачі інформації між функціональними вузлами системи розрізняють цепочечную, радіальну і магістральну структури ІС.

Для І С характерна багаторівнева структура, до достоїнствами якої відносяться:

  • • уніфікація мікропроцесорів і зв'язків між ними, що дозволяє скоротити час розробки системи і легко перебудовувати її під конкретні завдання;
  • • наявність розгалуженої мережі підсистем нижнього рівня, що підвищує надійність системи в цілому і дає можливість обробляти дані в режимі реального часу;
  • • поділ функцій між підсистемами верхнього і нижнього рівнів, що дозволяє знизити вимоги до швидкодії окремих підсистем;
  • • значне спрощення та уніфікація програмного забезпечення, що дає можливість замінювати або модернізувати окремі підсистеми нижнього рівня, не порушуючи системи в цілому.

За принципом дії розрізняють ІС скануючі, багатоточкові, мультипліковані і паралельної дії.

Скануючі ІС (рис. 11.2) використовують для дослідження однорідних інформаційних полів: температурних, радіаційних і ін., При цьому датчик системи переміщається в просторі. Такі системи дають можливість визначати значення параметрів в будь-якій точці, лінії рівня, значення, розташування і форму екстремумів і т.п.

Основним елементом таких систем є скануючий датчик, який може бути контактним або безконтактним.

Залежно від траєкторії руху датчика скануючі системи бувають з жорстко запрограмованої траєкторією його руху або адаптивні, коли траєкторія сканування може змінитися в залежності від одержуваної інформації.

сканирующая ІС

Мал. 11.2. сканирующая ІС

Скануючі ІС можуть використовувати активний датчик або пасивний. Прикладом першої системи служать комп'ютерні томографи, тобто пристрою для дослідження внутрішньої структури об'єкта шляхом отримання за допомогою обчислювальних методів його пошарових зображень (томограм) і вимірювання фізичних характеристик речовини в будь-якій локальній області за результатами просвічування різними видами проникаючого випромінювання. Прикладом системи, що використовує пасивний датчик (другий випадок), служить система визначення солоності води, що включає в себе кондуктометр і терморезистор для визначення температури води.

У багатоточкових (мультиплексорних) ІС ПІП розміщені відразу у всіх точках інформаційного поля. Підключення датчиків до каналу здійснюється за допомогою системних комутаторів - мультиплексорів. Залежно від кількості фізичних величин, що підлягають вимірюванню, багатоточкові ІС мають одно-, дво- і багатоступеневу системи комутаторів. Одноступеневу систему використовують при числі датчиків менше 500, а триступеневу - більше 5000. Наприклад, на Чіркейская ГЕС, яка споруджена на річці Сулак в Буйнакську районі Дагестану, в системі контролю за станом тіла греблі використано близько 10 000 датчиків.

Для опитування великої кількості датчиків використовують кілька варіантів. Циклічний опитування, коли датчики опитують послідовно один за іншим, застосовують для повільно мінливих параметрів на невеликих об'єктах. Адресний опитування використовують, коли поряд з повільно змінюються величинами мають місце швидко протікають процеси. Ініційований опитування застосовують, коли в залежності від ваги (значущості) вимірюваного параметра але запитом датчика здійснюють його вимір.

Перевагами системи є менша кількість обладнання в порівнянні з ІС паралельної дії, можливість нарощування числа вимірюваних параметрів. До недоліків відносяться знижені точність і швидкодія через використання мультиплексорів.

Мультипліковані ІС (система з розгортають уравновешиванием або із загальною мірою) застосовують в тому випадку, коли число вимірюваних однотипних параметрів доходить до декількох десятків. Фактично вони являють собою сукупність одноканальних ІС, об'єднаних загальною зразковою мірою (ОМ), пристроями порівняння (УС), одним блоком управління (БУ) і блоком індикації (БІ) (рис. 11.3). Ці системи мають менше число елементів але порівняно з ІС паралельної дії, забезпечуючи практично те ж швидкодію. Недоліком є ускладнення елементів порівняння.

ІС парашельного дії (.многоканальние ІС) є багатоканальну ІС з використанням мікропроцесора (МП) (рис. 11.4). Це один з найбільш поширених видів системи, яка має високу швидкодію, надійністю, незалежним управлінням кожним каналом вимірювання, відсутністю комутаторів, можливістю обслуговуван я одного або декількох каналів без переривання роботи всієї системи. Недоліками системи є її підвищені складність і вартість.

мультиплікувавши вимірювальна система

Мал. 113. мультиплікувавши вимірювальна система

Вимірювальна система паралельної дії

Мал. 11.4. Вимірювальна система паралельної дії

 
<<   ЗМІСТ   >>