Вопросы и ответы гак по дисциплине «Автоматизация измерений, контроля и испытаний»

1. Значение и особенности автоматизации измерений.

Современные задачи перевооружения и интенсификации производства, стоящие перед промышленностью и наукой нашей страны, требуют создания новых и совершенствования имеющихся технологических процессов и материалов, строгого контроля качества продукции, стандартизации и сертификации. Возрастает роль измерений, контроля и испытаний, как в научном эксперименте, так и на производстве. Новые автоматизированные средства измерений имеют широкую область применения, отличаются универсальностью, быстродействием, совместимостью с другими техническими средствами мониторинга и управления.

Современные объекты исследований достаточно сложны. Сложность определяется ростом числа контролируемых и измеряемых сигналов и параметров, выбором их диапазонов, повышением требований к точности и быстродействию. Возможности оператора ограничены при восприятии и обработке больших объемов информации. Данные проблемы приводят к необходимости автоматизации измерений и, следовательно, к снижению загруженности и роли оператора в процессе измерений, при контроле качества процессов и продукции, при испытаниях объектов и управлении.

Переход к построению цифровых средств измерений привел к созданию автоматизированных измерительных систем с использованием микропроцессоров, использование которых позволило не только увеличить точность и быстродействие приборов нового поколения, но и разработать «интеллектуальные» устройства измерений. Эти устройства способны производить управление процессом измерения, осуществлять автокалибровку, выбирать пределы измерения, обрабатывать результаты измерения и представлять их оператору в упорядоченной и удобной форме.

Автоматизированными средствами измерений считают автономные непрограммируемые приборы и гибкие измерительные системы (ГИС), построенные на базе цифровой техники.

Автономные непрограммируемые приборы работают по жесткой программе и предназначены для измерений определенных параметров сигналов.

ГИС позволяют программным способом перестраивать систему для измерения различных физических величин и менять режим измерений. При этом аппаратная часть измерительной системы не изменяется.

Наиболее мощные типы ГИС — измерительно-вычислительные комп­лексы (ИВК) — создаются путем объединения в одну измерительную систему компьюте­ра, измерительных приборов и устройств отображения информации. Связь между компьютером и всеми остальными узлами и их совместимость обеспечиваются с помощью совокупности аппаратных, программ­ных и конструктивных средств.

Устройство сопряжения компьютера со средствами измерений или любыми другими внешними системами называют интерфейсом. Обычно в ИВК используются стандартные устройства (модули), подключенные к общей магистрали, и стандартные интерфейсы. При этом для решения новой метрологической задачи достаточно сменить часть модулей, используемых в качестве источника или приемника информации, и программное обеспечение.

В микропроцессорных ГИС все узлы подключаются непосредственно к магистрали микропроцессора. Встроенные микропроцессоры осущест­вляют сервисные операции, обеспечивают различные режимы измерений и определяют ряд параметров сигнала или цепи. Работа таких приборов выполняется в соответствии с программами, заложенными в запоминающем устройстве.

В настоящее время во многих измерительных системах применяются персональные компьютеры. Это прежде всего связано с тем, что компьютер делает измерительную систему исключительно гибкой, так как пользователь может легко изменить его программное обеспечение. Компьютерные измерительные системы объединяют средства измерений, обработки, вычислений и управления на собственной шине персонального компьютера.

В последние годы сформировалось новое направление в метрологии и электроизмерительной технике — компьютерные измерительные системы (КИС) и их разновидность — виртуальные приборы (виртуальный — кажущийся).