Министерство   образования   Республики   Беларусь 
 

Учреждение   образования

“ Белорусский   государственный   университет

информатики   и   радиоэлектроники ” 
 

 

Кафедра  метрологии и стандартизации 
 
 

                                                                                           “К защите допускаю”

                                                                                                   руководитель проекта

                                                                                                Басов В.Г.

                                                                                               “____”________2006г.

    Курсовой  проект

    на  тему:

    «Информационно  – измерительная система удалённого действия для контроля светового излучения» 
 

                                                                                                               
 

    Выполнил:                                                                                  Проверил:

    студент гр.262101                                                                      Басов В.Г.

    Дьянов А.А. 
 
 
 
 
 
 
 

Минск 2006

    Содержание 

      
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Введение 

    Прогрессивное развитие производства, эксплуатация различных объектов невозможно без измерения большого количества физических величин (ФВ). Измерительные системы разнообразны по назначению и характеризуется такими параметрами как чувствительность, точность и т.п. Но основная часть из них может одновременно измерять какую-либо одну величину. Однако, эта ФВ имеет постоянное значение, а внешние условия не изменяются. На практике, в производстве или в научных исследованиях приходится иметь дело с огромным потоком информации, т.e. получать сведения о большом количестве ФВ, которые в свою очередь, могут быстро меняться.

    В современной измерительной техники  наметились общие тенденции, из которых главными являются: переход от единичных приборов к измерительным системам, в том числе к самонастраивающимся и адаптивным системам; развитие измерительных подсистем в робототехнических комплексах и совершенствование систем активного контроля; применение микропроцессоров в измерительных системах и устройствах для переработки измерительной информации, применение числового программного управления процессом измерений, приведшим к созданию информационно-измерительных систем (ИИС).

    ИИС – совокупность функционально объединенных измерительных, вычислительных и др. вспомогательных технических средств для получения измерительной информации, ее преобразования, обработки в целях представления потребителю в требуемом виде, либо автоматического осуществления функций контроля, диагностики, идентификации.

    В ИИС объединяются технические средства, начиная от датчиков, АЦП, каналов передачи и кончая устройством выдачи информации, а также вычислительные средства с соответствующим программным обеспечением. Последние необходимы как для управления работой собственной системы, так и для решения в ИИС измерительных и вычислительных задач, а также управление конкретным экспериментом.

    Задача, решаемая ИИС, обратная задаче отдельного измерительного устройства: не расчленять параметры объекта измерения с целью выделить и воспринять их по отдельности, а объединить данные обо всех главных параметрах объекта и создать тем самым достаточно полное, совокупное его описание. Таким образом, отличительными особенностями ИИС являются: одновременное измерение многих параметров объекта (т.е. многоканальность) и передача измерительной информации в единый цент; представление полученных данных, в том числе их унификация, в виде наиболее удобном для последующей обработки получателем.

    Создание  ИИС связано с решением системных  вопросов: метрологическая унификация средств измерений (датчиков, преобразователей, указателей) независимо от вида измеряемых величин; оптимизация распределения погрешностей между различными средствами измерений, входящими в ИИС; наиболее целесообразное размещение указателем перед оператором.

    Структурная схема любой ИИС показана на рисунке 1.

    

    Рисунок 1 — Обобщенная структурная схема  ИИС 

    Где 1, 2, ...N - устройство сбора и измерения информации. Этими устройствами являются датчики, воспринимающие различные ФВ и преобразующие их в электрические сигналы; измерительные устройства, выполняющие собственно-измерительные операции: сравнение с мерой, квантование, кодирование.

    Устройство  обработки информации предназначено для выполнения математической обработки измерительной информации по заданному алгоритму. Сюда же может входить устройство запоминания для хранения информации.

    Устройство  отображения информации – для предоставления полученной информации оператору, которое может состоять из декодирующих, регистрирующих и показывающих устройств.

    Устройство управления – для организации взаимодействия всех остальных устройств [1].

    В реальных ИИС некоторые устройства могут отсутствовать. Например: устройство обработки или хранения информации. Но устройство сбора, измерения и представления информации характерны любой ИИС.

    Уместно дать краткую историческую справку  развития ИИС и указать основные области их применения.

      Основная  концепция нового класса средств  ИИТ — измерительных информационных систем — была сформулирована в  начале 60-х годов. В основу концепции ИИС уже в то время была положена системная организация совместной автоматической работы средств получения, обработки и передачи количественной информации. Тогда были созданы ИИС, которые можно отнести к первому поколению таких систем. Системы первого поколения характеризуются централизованным циклическим получением измерительной информации и обработкой ее в основном с помощью входящих в состав ИИС специализированных вычислительных устройств, использованием в качестве элементной базы дискретной полупроводниковой техники. Дальнейшая обработка информации при необходимости в большинстве случаев производилась вне ИИС, в универсальных ЭВМ, занятых обслуживанием и других источников информации. Однако сложные ИИС в то время имели в своем составе ЭВМ, выполняющие только задачи, стоящие перед этими системами.

      Измерительные информационные системы второго  поколения (70-е годы) характеризуются  адресным сбором измерительной информации, обработкой информации с помощью  ЭВМ, входящих в состав систем, и в меньшей степени с помощью специализированных вычислительных устройств, использованием в качестве элементной базы микроэлектронных схем малой и средней степени интеграции.

      Широкое введение ЭВМ в состав ИИС стало  возможным после организации  промышленного выпуска управляющих вычислительных машин и комплексов, а также малых ЭВМ с достаточными вычислительными и логическими возможностями, гибким программным управлением, приемлемыми габаритами, потребляемой энергией и стоимостью.

      Улучшение многих характеристик ИИС было достигнуто благодаря использованию больших интегральных микросхем, микропроцессоров, микропроцессорных наборов (включая устройства памяти с большим объемом запоминаемой информации) и микро-ЭВМ.

      Качественно новые возможности при проектировании, изготовлении и эксплуатации ИИС были получены при применении стандартных цифровых интерфейсов и промышленных функциональных блоков, совместимых между собой по информационным, метрологическим, энергетическим и конструктивным характеристикам. Применение в ИИС ЭВМ и стандартных цифровых интерфейсов, привело к необходимости формального описания алгоритмов действия систем и к резкому возрастанию роли программного обеспечения систем.

      Оказалось, что для цифровых централизованный ИИС с программным управлением можно организовать промышленный выпуск универсального цифрового ядра, в которое входят цифровые измерительные и вычислительные средства и стандартные устройства ввода и вывода цифровой информации.

      Количество  созданных и реально действующих  в нашей стране ИИС резко возрастает и трудно поддается оценке. Видимо их число может быть оценено в несколько десятков тысяч.

      Измерительные информационные системы находят  применение везде, где необходимо автоматическое получение опытным путем количественной информации о состоянии объектов исследования, причем это получение связано с выполнением массовых операций и (или) осуществлением измерений в сложной форме, недоступной локальным измерительным приборам. Не имея возможности рассмотреть весь огромный диапазон областей применения ИИС, остановимся хотя бы на перечислении некоторых из них.

      В измерительном оборудовании систем управления, жизнеобеспечения и научно-исследовательских  работ космических кораблей, в  наземных измерительно–управляющих комплексах все большую роль играют ИИС.  Радиотелеметрические системы космических исследований являются важной разновидностью ИИС.

      В области экспериментальной аэродинамики с помощью ИИС производится измерение  аэродинамических сил, распределения  давлений, температур, расходов газов и многих иных величин.

      Экспериментальная прочность нуждается в измерении  внешних сил, воздействующих на исследуемые  объекты, и реакции на их действие (напряжения в материале, смещения и  т. д.), характеристик самих объектов и т. п. В обширных областях тензометрии, динамометрии, термометрии и т. п. в качестве основных экспериментальных средств применяются ИИС.

      Геофизические экспериментальные исследования оснащены многочисленными ИИС, в которых  реализуются эффективные методы исследования строения земной коры.

      В океанографических исследованиях  с помощью ИИС происходит измерение  температур, химического состава, скоростей  движения, давлений в водной среде  и т. п.

      Химические, физические, биологические экспериментальные  исследования основаны на огромном количестве разнообразных методов и их реализаций с помощью ИИС. Это определение состава и характеристик объектов исследования и внешних воздействий, условий эксперимента и т. п.

      Для применения в метеорологии, для охраны окружающей среды созданы многочисленные ИИС, позволяющие получать и обрабатывать измерительную информацию о состоянии воздушной и водной сред, о солнечной радиации и т. п.

      Особо, пожалуй, следует отметить ИИС, построенные  для нужд метрологических исследований и метрологического обеспечения  единства измерений в стране, так как такие ИИС должны обладать высокими метрологическими характеристиками.

      Огромное  поле для приложения ИИС представляют комплексные испытания машин, конструкций, приборов, оборудования. Испытания  таких конструкций, как суда, летательные аппараты, двигатели (внутреннего сгорания, реактивные и др.), требуют создания сложных технических средств в целях получения необходимой, главным образом измерительной, информации.

      Медицина  оснащается современными ИИС, позволяющими получать и оценивать ряд физиологических и психофизических параметров человека. Можно предполагать, что количество ИИС, применяемых в медицине, будет резко возрастать.