Измерительная система

Автоматизация процессов измерения имеет своей целью освободить оператора от ручного труда и передать как можно большее число операционных действий от человека к ЭВМ, микропроцессорам и различным системам преобразования и передачи информации.
Усложнение современного производства, развитие научных исследований в различных направлениях привели к необходимости измерять или контролировать одновременно сотни, а иногда и тысячи физических величин, изменяющихся в широком диапазоне значений.
Во многих случаях решения при этом принимают на основе результатов не отдельных измерений, а потоков измерительной информации, интенсивность которых возрастает за счет увеличения частотного диапазона и количества измеряемых величин. Например, в 1983 г. состояние космической станции «Салют-7» контролировали с помощью 2100 первичных измерительных преобразователей и при этом за 1 с проводили 25 600 измерений, а в 2004 г. Центр дистанционного зондирования Югорского НИИ информационных технологий способен принимать потоки информации уже со скоростью до 320 Мбит/с.
Естественная физиологическая ограниченность возможностей человека воспринять и переработать большие объемы информации привела к возникновению измерительных информационных систем (ИС).
Измерительная система — совокупность функционально объединенных мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей, ЭВМ и других технических средств, размещенных в различных точках контролируемого объекта, чтобы измерять одну или несколько физических величин, свойственных этому объекту, а также чтобы вырабатывать измерительные сигналы в разных целях.
Измерительные системы можно применять как автономно, так и в составе различных комплексов, включающих в себя, кроме средств измерений и вычислительных устройств, устройства автоматического управления, а в ряде случаев и устройства принятия решения о состоянии объекта исследования.
В зависимости от назначения И С подразделяют на измерительные информационные, измерительные контролирующие, измерительные управляющие системы. Различают также ИС ближнего действия и ИС дальнего действия (телеизмерительные системы).
На вход ИС поступает множество величин, изменяющихся во времени и (или) распределенных в пространстве. На выходе ИС получают результаты измерений в виде именованных чисел или отношения измеряемых величин. Такие системы могут выполнять прямые, косвенные, совместные и совокупные измерения. Наиболее распространены измерительные системы для прямых измерений.
Для всех ИС характерно наличие воспринимающих элементов — первичных измерительных преобразователей (в дальнейшем именуемых датчиками (Д), элементов сравнения (С), мер (М) и элементов выдачи результатов (ВР). Перечисленные элементы — основные для построения ИС. В зависимости от числа элементов в структуре ИС подразделяют на многоканальные (ИС с параллельной структурой), сканирующие (ИС с общей мерой) и многоточечные ИС (ИС с параллельно-последовательной структурой). Средства автоматизации измерений и контроля, которые используют в ИС и системах контроля, могут быть классифицированы (рис. 7.1).
Особое место среди И С занимают автоматизированные системы научных исследований (АСНИ), предназначенные для экспериментальных исследований в науке и технике и проведения комплексных испытаний различных объектов.
В производствах различных отраслей вопросы измерений — базовые для всех систем контроля, в настоящее время реализуемых в виде автоматизированных систем, в которых роль человека-оператора хотя и присутствует, но значительно снижена. Автоматические системы контроля (АСК) сложных объектов в большинстве случаев можно отнести к классу недетерминированных систем, характеризуемых наличием в процессе работы таких ситуаций, когда жесткая программа работы не обеспечивает удовлетворительного решения поставленных задач. В этом случае необходимо вмешательство человека-оператора, принимающего то или иное решение.
Системы автоматического контроля (САК) и системы технической диагностики (СТД) — это разновидности ИС, с помощью которых контролируют состояние различных объектов.
Под контролем понимается процесс установления соответствия между состоянием объекта контроля и заранее заданной нормой. В результате контроля выдается суждение о состоянии объекта (годен, негоден, больше, меньше и т.п.) без количественной оценки параметров объекта.