Принципы построения автоматизированных измерительных систем.

Вопрос № 1. Принцип построения и структурные схемы автоматизированных измерительных систем.

Принципы построения автоматизированных измерительных систем.

В зависимости от назначения различают следующие измерительные системы:

- сбора измерительной информации от исследуемого образца ВВТ;

- автоматического контроля, предназначенные для контроля за техническим состоянием образца;

- технического диагностирования, предназначенные для выявления места отказа или неисправности образца;

- телеизмерительные, предназначенные для сбора измерительной информации с образцов ВВТ, удаленных на большие расстояния.

Важнейшей разновидностью измерительной системы являются измерительные комплексы, представляющие собой автоматизированные средства измерений и обработки измерительной информации, предназначенные не только для получения измерительной информации, но и для управления самим процессом измерений (например, формирование воздействий на исследуемый образец).

В настоящее время на вооружении находится большое число измерительных систем различных типов, в том числе встроенные, автономные, стационарные, мобильные, специализированные, универсальные и др. Согласно имеющимся оценкам, применение измерительных систем в образцах ВВТ уменьшает время контроля величин в аналоговой форме в 4 – 5 раз, величин в цифровой форме – в 10 раз и более. Вместе с тем почти одновременно с массовым внедрением выявились основные недостатки, присущие измерительным системам, разрабатываемым для конкретных образцов ВВТ:

- низкая совместимость измерительной системы с системой метрологического обслуживания (поверки, регулировки, восстановления), что практически исключает контроль ее метрологических характеристик в процессе эксплуатации;

- малая приспособленность системы к модернизации образцов ВВТ в связи с жесткой структурой системы;

- низкая достоверность контроля, доходящая порой до 70 – 60%, и надежность системы, приближающаяся в ряде случаев к надежности образца ВВТ;

- высокие затраты на создание и эксплуатацию измерительных систем: затраты на создание систем достигают 10 – 20% затрат на создание самого образца ВВТ, а стоимость жизненного цикла системы с учетом ее текущего ежегодного обслуживания может достигать 300% ее начальной стоимости.

Поэтому в последние годы для построения автоматизированных измерительных систем стал использоваться наиболее рациональный принцип – принцип агрегатирования. Его сущность заключается в том, что система выполняется как агрегат, состоящий из независимых функциональных блоков-модулей. Каждый блок (модуль) имеет конструктивную законченность. В качестве примеров функциональных блоков можно назвать аналого-цифровой преобразователь, цифровой вольтметр, цифровой частотомер, измерительный генератор, алфавитно-цифровое печатающее устройство и т. п.

Многообразие систем, построенных на агрегатном принципе, достигается путем использования различных сочетаний, комбинаций модулей. Предусматривается возможность наращивания структуры системы в процессе эксплуатации. Иногда модули объединяют в группы, называемые крейтами (например, в системе КАМАК.). Управление работой системы осуществляют контроллеры, координирующие и контролирующие действия отдельных устройств.

Преимущества принципа агрегатирования проявляются прежде всего тогда, когда любые модули системы можно состыковывать и объединять в систему без конструктивных изменений и доработок. Для этого необходимо выполнение, по меньшей мере, трех условий:

- наличие программно-управляющих модулей, позволяющих выполнять приборные функции в автоматическом режиме (при управлении от ЭВМ);

- возможность унифицированного сопряжения модулей между собой и с устройствами обработки, которое достигается посредством интерфейса;

- наличие микропроцессоров, микроконтроллеров и микроЭВМ для управления работой системы.