Книжный каталог

А. Вознесенский Средства передачи и обработки измерительной информации

Перейти в магазин

Сравнить цены

Описание

В учебном пособии рассмотрены средства передачи и обработки измерительной информации, используемые как в горной промышленности, так и в других отраслях науки и техники. Изложены теоретические и практические вопросы сбора, накопления, передачи, обработки и хранения информации, получаемой при измерениях. Пособие предназначено для студентов, обучающихся по специальности «Физические процессы горного производства» и изучающих курс «Средства передачи и обработки измерительной информации», а также для студентов других специальностей, инженерно-технического персонала и научных работников, деятельность которых связана с измерениями различных процессов.

Характеристики

  • Форматы

Сравнить Цены

Предложения интернет-магазинов
А. Вознесенский Средства передачи и обработки измерительной информации ISBN: 5-7418-0109-9 А. Вознесенский Средства передачи и обработки измерительной информации ISBN: 5-7418-0109-9 249 р. litres.ru В магазин >>
Я. А. Хетагуров Проектирование автоматизированных систем обработки информации и управления (АСОИУ) ISBN: 978-5-9963-2900-7 Я. А. Хетагуров Проектирование автоматизированных систем обработки информации и управления (АСОИУ) ISBN: 978-5-9963-2900-7 330 р. litres.ru В магазин >>
А. С. Соколов Моделирование сегмента вычислительной сети и выявление проблемных участков в процессе мониторинга А. С. Соколов Моделирование сегмента вычислительной сети и выявление проблемных участков в процессе мониторинга 79.9 р. litres.ru В магазин >>
А. А. Смирнов, А. Ю. Чемерисов, П. А. Набродов Принципы построения инфокоммуникационных систем для обработки и передачи параллельных данных ISBN: 978-5-91628-028-9 А. А. Смирнов, А. Ю. Чемерисов, П. А. Набродов Принципы построения инфокоммуникационных систем для обработки и передачи параллельных данных ISBN: 978-5-91628-028-9 379 р. ozon.ru В магазин >>
Н. И. Иопа Информатика ISBN: 978-5-406-02408-9 Н. И. Иопа Информатика ISBN: 978-5-406-02408-9 490 р. litres.ru В магазин >>
Хетагуров Я.А. Проектирование автоматизированных систем обработки информации и управления (АСОИУ) : учебник ISBN: 978-5-9963-1697-7 Хетагуров Я.А. Проектирование автоматизированных систем обработки информации и управления (АСОИУ) : учебник ISBN: 978-5-9963-1697-7 383 р. bookvoed.ru В магазин >>
Проектирование автоматизированных систем обработки информации и управления (АСОИУ). Учебник Проектирование автоматизированных систем обработки информации и управления (АСОИУ). Учебник 588 р. labirint.ru В магазин >>

Статьи, обзоры книги, новости

Средства передачи и обработки измерительной информации скачать fb2, rtf, epub, pdf, txt книгу Вознесенский А

Средства передачи и обработки измерительной информации О книге "Средства передачи и обработки измерительной информации"

В учебном пособии рассмотрены средства передачи и обработки измерительной информации, используемые как в горной промышленности, так и в других отраслях науки и техники. Изложены теоретические и практические вопросы сбора, накопления, передачи, обработки и хранения информации, получаемой при измерениях. Пособие предназначено для студентов, обучающихся по специальности «Физические процессы горного производства» и изучающих курс «Средства передачи и обработки измерительной информации», а также для студентов других специальностей, инженерно-технического персонала и научных работников, деятельность которых связана с измерениями различных процессов.

Произведение относится к жанру Прочая образовательная литература. На нашем сайте можно скачать книгу "Средства передачи и обработки измерительной информации" в формате fb2, rtf, epub, pdf, txt или читать онлайн. Здесь так же можно перед прочтением обратиться к отзывам читателей, уже знакомых с книгой, и узнать их мнение. В интернет-магазине нашего партнера вы можете купить и прочитать книгу в бумажном варианте.

Источник:

avidreaders.ru

Обработка и передача измерительной информации

Обработка и передача измерительной информации

Обработка и передача измерительной информации

PROGRAMME MODULE OF THE DIGITAL PROCESSING SIGNAL ON BASE QTF INFORMATION MEASURING SYSTEM OF THE ANALYSIS OF THE CONTACT ELECTROMAGNETIC INTERFERENCES AT ESTIMATION EMC

The Moscow State Institute of the Electronics and Mathematics (technical university)

The information measuring system of the analysis of the contact electromagnetic interferences contains the primary converter interferences fields, as which is used receiver amplitude modulated signal, charge of the interfacing, realizing digitization taken signal and sending digital information through interface USB 2.0 in PC, where by means of applied software measuring information to visualization in mode of the realtime, as well as is processed for reception of the spectrum measured signal and transmissions to processed information on telecommunications.

For software development was used Borland C++ Builder 6.0.

At connection USB device host immediately begins the process to numbering. Hereon host in response to standard request gets the descriptor a device and compares got VendorID and ProductID (VID and PID) with available list beside it. Since driver already must be installed, that Windows successfully identifies the device. By means of set of the standard classes from library CyAPI.lib program when start checks this. If all it is correct then on front panel of the program is flashed necessary information - a name USB device, USB VID and PID.

If device is not connected or is identified wrong, or has occurred the error, that VID and PID are not caught and rest functions of the program will be inaccessible.

In program marketed "hot connection" - she realizes constant monitoring on interruption of the driver CyUSB.sys. That is to say device possible to connect to host under uncared-for program - a program will find the device and continues the execution of its algorithm.

The descriptor of the interface device gets In response to standard request program whereupon becomes the available function of the choice of the alternative interface. From chosen interface depends the deskside of the endpoints, maximum size package and depth to buffering. For full-fledged realization of the speediest mode (the size of the package 512 bytes) is by default chosen 6 endpoints for data communication from function to хосту (EP6IN) and 1 endpoint for data communication from хоста to functions (EP1OUT).

Applied software PC allows to display the accepted signal in mode of the realtime, as well as realize his processing - get the spectrum of the accepted signal by means of quick transformation Furie (QTF), marketed on algorithm QTF Coolie-Tiyuki on base 2, with decimation on time.

For savingdata was chose format WAVE, one of the format of saving of the sound. WAVE format suits for description of any lattice function. And if will even be used complex form of the signal, with miscellaneous sampling rate and etc, that given format is upgradeable, and this will possible take into account.

The programme module realizes the following possibilities:

pinpoint accuracy of the measurements;

the broad passband;

bright, well focused screen on any velocities unrolling;

the possibility "freeze" screen for free time;

the automatic facilities of the measurement parameter signal;

the possibility of the connection of the printer, plotter for making the reports of the measurements;

sharply outlined sidebars of the scene of the signal;

sensing beforehand recorded data;

the broad analytical possibilities and simplified archive;

the possibility of the comparison beforehand recorded given with the current.

ЧАСТОТНО-ЦИФРОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗМЕРНОГО КОНТРОЛЯ

Капырин П.А 1 , Скачко Н.Ю. 2 , Хмель Т.В 1 .

1. Российский государственный университет инновационных технологий и предпринимательства

2. Московский государственный институт электроники и математики

В настоящее время измерительные лаборатории и отделы технического контроля машиностроительных и приборостроительных заводов на 90% оснащены серий­но выпускаемыми стрелочными измерительными пружинными головками, индикаторами часового типа, оптическими приборами - оптиметрами, интерферометрами, используемыми для измерения линейных размеров. С момента начала разработки этих приборов прошло несколько десятков лет, эти средства измерений морально устарели.

Основные недостатки используемых средств измерений:

-утомляемость контролёра при работе со стрелочными приборами и, особенно, при использовании оптических средств измерений, и, как следствие, снижение производительности труда;

-субъективные погрешности отсчета при работе со стрелочными приборами;

-ограниченный диапазон измерений пружинных головок - оптикаторов, микрокаторов с долемикронной ценой деления, что не позволяет их использовать для поверки концевых мер длины и эталонных деталей с отклонением более 20 мкм;

-отсутствие возможности автоматизации измерений геометрических величин: печатание протоколов измерений, управление оборудованием в зависимости от результатов контроля, выполнение вычислительных операций;

-трудоемкость и низкая производительность операций установки показаний на нулевую отметку шкалы долемикронных пружинных головок и оптических приборов.

Использование предлагаемого средства измерений в рамках предлагаемого инновационного проекта позволяет исключить вышеперечисленные недостатки.

Помехоустойчивость и точность. Качество приема сигнала при радиопередаче с частотной модуляцией (ЧМ) значительно лучше, чем с амплитудной модуляцией (АМ). В измерительной технике качество оценивается погрешностью измерений.

Наиболее существенный выигрыш в точности дает пере­ход от выходного AM-сигнала индуктивных преобразователей перемещений к ЧМ-выходному сигналу струнных преобразователей перемещений.

Струнные преобразователи. Функцию измерительного преобразования струнного преобразователя, связывающую частоту f колебаний струны и измеряемую ве­личину х, получают из решения гиперболического уравнения в частных производных для поперечных колебаний стержня [1]

, где m c — масса единицы длины стержня; Е - модуль упругости; I- момент инерции поперечного сечения стержня относительно нейтральной оси сечения, перпендикулярной к плоскости колеба­ний; J0 -момент инерции единицы длины стержня относительно центральной оси, перпендикулярной к плоскости колебания; f(x0 ,t) - интенсивность поперечной возмущающей нагрузки; Рр -интенсивность продольной растягивающей силы, зависящей от измеряемого перемещения х ; х0 — координата вдоль длины стержня; у - смещение точки отно­сительно оси стержня перпендикулярно к направлению х0; t- время.

Решение уравнения для идеально гибкой струны (I = 0) в режиме измерения перемещений имеет вид [1]

. Начальную частоту f0 и параметр определяют из выражений где nг — номер гармоники возбуждения; — механическое на­чальное напряжение в струне; s 0, l, — начальное удлинение, дли­на, плотность материала струны соответственно; к -

Характеристики струны, как чувствительного элемента СП, до­статочно подробно анализируются в [2], где оцениваются тем­пературная погрешность, влияние давления, влажности, упругого последействия, изменения модуля упругости материала струп, влияние изгибной жесткости, амплитуды колебаний. Рассматрива­ются также вопросы крепления струп.

Влияние перечисленных факторов приводит к погрешности пре­образования струны порядка 0,02 — 0,05 % от диапазона измерения. В любом преобразователе происходит увеличение этой погрешнос­ти из-за влияния элементов его конструкции.

Многолетние исследования, проводимые в МИЭМ, позволили разработать несколько модификаций УИП-1 ….. УИП-8, унифицированных струнных преобразователей перемещений с частотно-модулированным выходным сигналом.

Унифицированный струнный преобразователь содержит следующие основные функциональные элементы (рис. 1): две параллельно расположенные струны 2, помещенные в магнитное поле двух одинаковых магнитных систем 1; подвижные концы струн закреплены на подвижном рычаге 3, закрепленном на плоской ленте (торсионе) 4, выполняющей функции оси вращения. Рычаг с измерительным наконечником 5 обеспечивает расширение пределов измерения перемещений в направлении x за счет снижения чувствительности. Размеры торсиона и струн выбирают так, что измерительное усилие, в основном, определяется жесткостью струн. Выводы С1, С2 струн электрически изолированы от корпуса для подключения к схеме автогенераторов.

Для получения выходного ЧМ сигнала струны подключены к двум независимым струнным автогенераторам на базе электронных усилителей с положительной обратной связью.

Р

ис. 1. Унифицированный струнный преобразователь УИП-3.

Для получения цифрового отсчета автогенераторы подключались к двум входам универсального цифрового частотомера. Устройство по ГОСТ 21625-77 «Устройство информационно-измерительное цифровое со струнным преобразователем для измерения линейных размеров» прошло государственные испытания во ВНИИМ им. Менделеева и было внесено в государственный реестр для его использования в промышленности с диапазоном измерения 100 мкм и пределами допускаемой погрешности ? 0,25 мкм.

При использовании частотомера в режиме измерения отношения частот колебаний [3] одна из струн задает временной интервал , в течение которого счетчик частотомера суммирует импульсы, следующие с частотой f1 другой струны.

Функция измерительного преобразования средства измерений [1] есть зависимость от измеряемой величины х числа периодов частоты , зафиксированное в счетчике импульсов частотомера за время : , где -постоянные коэффициенты, определяемые геометрией измерительного рычага; s01 , s0 2- начальное удлинение струн; f1, f2- частоты колебаний струн, N0 - начальное показание частотомера, зависящее от начальных частот струн.

Ввод в ЭВМ измерительной информации – одно из наиболее слабых звеньев в метрологическом обеспечении размерного контроля. На сегодня обширный парк средств измерений имеет ограниченное число устройств с интерфейсом ввода измерительной информации. Появление беспроводных средств передачи информации, таких как Wi-fi, Bluetooth и др. особенно подчеркивает низкий уровень автоматизации метрологического обеспечения измерительных лабораторий большинства крупных предприятий, выполняющих не только метрологические испытания, но и оформление протоколов вручную, без ЭВМ.

Частотно-цифровое устройство для размерного контроля на базе измерительной пружинной головки-микрокатора. Использование информационных технологий для интеллектуализации метрологического обеспечения позволило упростить устройство путем замены универсального частотомера на микропроцессорное устройство или на карманный персональный компьютер (КПК). Для струнных датчиков звуковая карта в мультимедийных КПК является высокоточным АЦП. Как показывают экспериментальные исследования, использование методов быстрого преобразования Фурье (БПФ) с выделением основной гармоники для измерения частоты при частотно-цифровом преобразовании в ряде случаев эффективнее традиционного счетно-импульсного метода и его разновидностей, но требует обстоятельного метрологического анализа. Особого внимания требует оценка разрешающей способности БПФ в зависимости от режимов настройки параметров звуковой карты (частоты дискретизации, несущей частоты, длины базы и др.). Возможность уменьшения программным путем составляющих погрешности измерений позволила упростить схему струнного преобразователя переходом на однострунную недифференциальную схему.

Частотно-цифровая измерительная головка на базе микрокатора со струной вместо скрученной ленты (Рис.2 а.) включает в себя следующие основные элементы: измерительный стержень 1, рычаг 2, плоская струна 3, зажимы 4, держатель, состоящий из магнитопровода 5, основания 6, винта 16 и штифтов 7, постоянный магнит 8, автогенератор 9, плата встроенных индикаторов 10 с четырехразрядным табло, пружина 11, винт 12, ограничители хода 13, плоская пружина 14 с закрепленным на ней измерительным стержнем 1, наконечник 15.

Головка работает следующим образом. Наконечник 15 контактирует с поверхностью измеряемой детали и смещается вместе с измерительным стержнем 1, подвешенным на плоской пружине 14 и рычаге 2. При перемещении стержня 1, рычаг 2 поворачивается, и его верхний конец растягивает струну 3 в осевом направлении. Концы струны 3 закреплены между двумя плоскостями зажима 4. Изменение силы натяжения струны вызывает изменение частоты ее собственных поперечных колебаний. Результат измерений считывается с четырехразрядного индикаторного табло 10.

Закрепленная на стойке от интерферометра головка (Рис.2 б), не требует большого объема механических работ, поскольку для её изготовления используются серийно выпускаемые пружинные приборы-микрокаторы ( ГОСТ 6933-51) или оптикаторы (ГОСТ 10593-74 ).

Применение устройства не требует модернизации измерительных установок, станций и приспособлений, используемых с пружинными и оптическими приборами.

а) б)

Рис. 2 Частотно-цифровое устройство для размерного контроля.

Литература
Цейтлин Я.М., Скачко Ю.В., Капырин В.В. Модифицированные струнные преобразователи для измерения геометрических величин. - М.; Изд-во стандартов.1989 г., 264 с.

Новицкий П.В., Кнорринг В.Г., Гутников В.С., Цифровые приборы с частотными датчиками. — Л.: Энергия, 1970. —- 424 с.

Скачко Ю.В., Коротков В.П., Козырев Ю.И. Устройство для измерения механических величин. Авт. свид. №356448. Бюллетень изобретений, №32, 1972

FREQUENCY- DIGITAL DEVICE FOR DIMENSIONED CHECKING

Kapyrin P. 1 , Skachko N. 2 , Hmel Т. 1

1 Russia state university of innovation technologies and enterprise

2 Moscow State institute of electronics and mathematics

At present measurings a labs. and technical checking divisions machine-buildings and Instrument-making Instrument-making plants on 90% are equipped serial release arrowshaped measuring spring heads, indicators hour ty-step, optical instruments , interferometers, used for of measurements single-line sizes. From a moment beginning of these instrument development pass several groups of ten of years, these facility of measurements morally have grown old.

Main defect of used measurement facilities:

- weariness of comptroller , productions cuts of labour and subjective inaccuracy of counting out when functioning (working) with arrowshaped instruments;

-labour content, low operation production of installing the evidences to zero indicating a scale micron spring heads - opticators, microcators and limited range of spring head measurements that does not allow their use for check of measures of length and master details with deflection more than 20 microns;

-absence of possibility to automations the measurements of geometric values: typing the protocols of measurements, equipment management depending on results a horse, performing the computing operations;

Measurement facility is considered in work with the string converter an single-line displacement, connected to digital frequency meter on the base of microcontroller or pocket personal computer. Analyzed converter schemes in the mode of differential including, presented function measuring transformation, allowing value an influence of parameters of strings of sensor and digital frequency meter on errors measurements.

Presented scheme and general type spring measuring head on the base spread in machine building microcator, modified by changing a primary converter - twisted flat tape on the flat string, placed in the field of constant magnet and connected to the free-running oscillator continuous stake.

Electrical frequency-modulated signal of sound range enters on entry of microprocessor or computer frequency- digital converter.

Considered possibility of reducing forming inaccuracy of measurements by methods of automatic correcting by the programmed way in combination with the method an image signals.

КОРРЕКЦИЯ ТЕМПЕРАТУРНОЙ ПОГРЕШНОСТИ ДИФФЕРЕНЦИАЛНЫХ СТРУННЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

Юрин А.И., Филимонов В.В.

Московский Государственный Институт Электроники и Математики (ТУ)

109028, Москва, Б. Трехсвятительский пер., 3/12, кафедра МиС, E-mail: alikjan@

Струнный измерительный преобразователь представляет собой высокодобротную механическую колебательную систему с линейно распределенными параметрами, частота колебаний которой зависит от силы продольного натяжения струны. При достаточно высокой добротности и стабильности частоты, струнные преобразователи отличаются технологичностью, относительно низкой стоимостью и универсальностью применения.

Однако струнные преобразователи обладают рядом ограничений. Прежде всего, это высокая чувствительность к воздействию внешних факторов, таких, как температура, давление, вибрация и т. д., что приводит к появлению дополнительных погрешностей в реальных условиях эксплуатации. Устранение этих погрешностей путём уменьшения технологических допусков, усложнения конструкции и тщательного подбора материалов приводят к существенному росту стоимости изготовления преобразователей.

Дифференциальные струнные преобразователи отличаются большей температурной стабильностью, поскольку в режиме разности частот дополнительные погрешности резонаторов должны взаимно вычитаться. Действительно, если частоты струн изменяются одинаково, то погрешность, обусловленная изменением температуры, должна практически сводиться к нулю. Однако на практике этого часто не происходит из-за различной температурной чувствительности резонаторов. Дело в том, что резонаторы обычно настраивают на разные значения начальной частоты f0 для предотвращения явления взаимной синхронизации автогенераторов [2]. Кроме того, применение режима разности частот приводит к снижению чувствительности преобразователя.

Изменение внешней температуры приводит к изменению начальной частоты колебаний резонатора и чувствительности (см. рис. 1), так как (1), (2), где f0 начальная частота колебаний резонатора, a, k размерные коэффициенты, F0 начальное натяжение струны

Так как с появлением средств обработки измерительной информации линейность функции преобразования не обязательна, то возможно применение дифференциального преобразователя в режиме автоматической коррекции температурной погрешности, когда одна из струн служит для определения значения входного сигнала, а вторая используется в качестве измерителя температуры для выработки корректирующего сигнала. Достоинства данного метода коррекции очевидны: нет необходимости подключать вспомогательные устройства для измерения температуры и рассчитывать тепловую инерционность преобразователя, так как струны, как правило, находятся в идентичных условиях.

Рис. 1. Зависимость функций преобразования струн от температуры

Для подтверждения соотношений (1) и (2) и определения возможности коррекции температурной погрешности были проведены экспериментальные исследования изменения частоты колебаний струн унифицированного струнного преобразователя угла наклона (УИП-1НК) в условиях нагрева. На рис. 2 представлены результаты среднего изменения частоты колебаний одной из струн по результатам десяти циклов нагрева и охлаждения.

Рис. 2. Зависимость изменения частоты колебаний струны от измеряемой величины и температуры относительно t0 = 20 o C.

При проведении эксперимента было использовано следующее оборудование:

Унифицированный струнный преобразователь угла наклона УИП-1НК

Термостат ТВ3 - 25

Частотомер электронно-счётный Ч3-34А

Автогенератор ЭП - 1

Результаты эксперимента подтверждают возможность использования предложенного алгоритма коррекции температурной погрешности на практике.

Для измерения частоты сигнала и коррекции температурной погрешности струнных преобразователей было разработано специализированное программное обеспечение (ПО), представляющее собой частотомер, выполненный на основе применения аналого-цифрового преобразователя (АЦП) и персонального компьютера (ПК). ПО реализовано на языке графического программирования G в системе создания приложений LabVIEW.

Рис. 3. Фрагмент функциональной схемы, реализующий коррекцию температурной погрешности.

ПО (см. рис. 3) реализует один из алгоритмов обработки аналогового сигнала, поступающего с измерительного преобразователя, а именно определение частоты с помощью метода быстрого преобразования Фурье.

После загрузки ПО возможно провести калибровку преобразователя с помощью метода образцовых сигналов и возможностью выбрать необходимую функцию приближения в виде естественной функции преобразования. Затем, при последующих измерениях, ПО реализует предложенный метод коррекции погрешности от воздействия температуры. При этом одна из струн служит для определения значения входного сигнала, а вторая используется в качестве измерителя температуры для выработки корректирующего сигнала.

Литература

Цейтлин Я.М., Скачко Ю.В., Капырин В.В. Модифицированные струнные преобразователи для измерения геометрических величин. - М.; Изд-во стандартов, 1989 - 264 с.

П.В. Новицкий, В.Г. Кнорринг, В.С. Гутников. Цифровые приборы с частотными датчиками. Л., «Энергия», 1970. 424 с. с рис.

LabVIEW User manual, - National Instruments, 2000. – 272 p.

LabVIEW Measurements manual, - National Instruments, 2000. – 358 p.

Цифровая обработка сигналов и ее применение 168

Digital signal processing and its applications

Источник:

textarchive.ru

Обработка и передача измерительной информации (5)

Обработка и передача измерительной информации (5)

Обработка и передача измерительной информации

DIGITAL SIGNAL PROCESSING OF DOPPLER DIPHASIC FLOWMETER

Косарев В.И., Добрынин В.В., Данилушкин В.В., Качалов О.Б., Ямпурин Н.П.

Russia, Arzamas, JSC Arzamas Instrument Plant

Russia, Arzamas, Arzamas Polytechnical Institute (branch of Nizhny Novgorod State Technical University)

To determine liquid and gas flow without separating to liquid and gas phases is an urgent task of today in the field of oil and gas extraction.

Diphasic flow having complex structure complicates this task. Depending on expenditure ratio of different phases there is either vesicular or slug flow pattern. In particular moments liquid flow is reversible [1].

The complex structure of flow results in high dispersion of particular component speeds. It is necessary to work under high range of Doppler frequencies: from 50 Hz to 200 kHz.

These problems are solved by digital spectral analysis. The device used consists of: amplifier with 10 MHz frequency; integrated converter ADC+ DDC; signal processor DSP; general use microcontroller.

Using integrated converter ADC+ DDC lets to get signal frequency transformation from 10 MHz to base band frequency. Double output, in-phase and quadrature signals make integrated signal. On the microchip input there is 12 bit ADC with 80 MHz frequency. Despite low resolving of АDC dynamic range of 90 dB was got.

Principal algorithms of digital processing are used in digital signal processor

Contradictory requirements on the choice of sampling rates and order of FFT arise on realizing this task. These contradictions are settled with different sampling rate processing. First spectra for the signal measured with sampling rate of 500 kHz are calculated. After band-pass filter decimation is done to 2 and so on 8 times. This gave the possibility to process frequencies in the range from 30 Hz to 200 kHz.

Due to spectrum analysis of integrated signal there appeared a possibility to discriminate the course of medium. Signal spectrum got of diffusers moving towards sensor has positive frequency, and signal spectrum got of diffusers moving backwards sensor has negative one.

Common use microcontroller serves for unloading signal processor from the tasks that do not require high calculation ability and for initial program loading into processor.

From the signal processing results in the specified range, spectra permitting to determine the expenditure of ternary medium were got.

Conclusion: Algorithm permitting to determine liquid and gas phase expenditures of oil-and-gas medium without their separation is proposed.

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В МЕТРОЛОГИЧЕСКОМ ОБЕСПЕЧЕНИИ

Московский Государственный институт электроники и математики

Научной и технической базой обеспечения качества продукции, услуг и материалов является совершенствование, разработка и применение метрологического обеспечения, предусматривающего установление и применение научных и организационных основ, технических средств, правил и норм, необходимых для достижения единства и требуемого качества измерений.

Информационные технологии (ИТ) на сегодня являются основной движущей силой во всех областях повседневной жизни, в том числе и метрологическом обеспечении (МО) Однако решение проблемы внедрения информационных технологий метрологического обеспечения (ИТМО) в отечественные инновационные НИР и ОКР носит фрагментарный характер, остается на неудовлетворительном уровне. Это сдерживает, в частности, планируемый на ближайшие годы существенный рост машиностроительных и приборостроительных отраслей.

Вложение средств в разработку и внедрение ИТМО в машиностроение, приборостроение, металлургию и др. может создать предпосылки получения прибыли, сравнимой, по экспертным оценкам, с прибылью нефтедобывающих предприятий. Пока же акции предприятий этих отраслей на фондовом рынке существенно недооценены. Обширный парк средств измерений (СИ) отечественных предприятий и вузовских лабораторий морально устарел, далек от внедрения новых ИТМО.

Понятие ИТМО тесно пересекается с такими понятиями, как компьютерные измерительные технологии, виртуальные (ВИС), интеллектуальные («умные») СИ, Основу таких СИ составляют приборные контроллеры, микроЭВМ, персональные (ПК), карманные (КПК) и другие компьютеры.

Метрологические характеристики средств измерений. ИТМО требует пересмотра ранее установленных требований, в первую очередь, к метрологическим характеристикам. [1]

При измерении в статических условиях принимаются во внимание следующие характеристики: статическая характеристика измерительного преобразования (ХИП); суммарная погрешность; систематическая составляющая погрешности; случайная составляющая погрешности; составляющая погрешности от гистерезиса; прогрессирующая составляющая, вызванная дрейфом.

Принципиальное влияние ИТ на метрологическое обеспечение связано с повышением уровня автоматизации, позволяющим повысить точность измерений и резко снизить трудоемкость метрологических испытаний. Основными задачами для ИТМО являются следующие:

нормирование метрологических характеристик;

ввод в ЭВМ измерительной информации;

управляемые генераторы эталонных сигналов;

средства обработки измерительной информации.

программное обеспечение (ПО);

Нормирование метрологических характеристик. ИТ снимают требование линейности ХИП и рекомендуют определение составляющих суммарной погрешности, вместо широко распространенного определения погрешности как разности результатов измерений рабочего и эталонного средства.

Характеристика измерительного преобразования

Применение ИТМО позволяет выбрать ХИП, не ограничиваясь традиционной линейной или близкой к линейной зависимостью

Систематическая составляющая погрешности измерений.

Уменьшение погрешности программным путем с учетом современных достижений вычислительной математики позволяет отказаться от сложных дифференциальных схемы преобразователей , существенно упрощая конструкцию «железа».

Применение ИТМО позволяет выбор диапазона измерения огра­ничить требованием заданной случайной погрешности, а не тре­бованием заданной систематической погрешности нелинейности.

Случайная составляющая погрешности измерений.

Основной метод уменьшения при использовании быстродействующих ИТМО – усреднение n результатов многократных наблюдений, позволяющее уменьшить погрешность в ? n раз при условии, что порог чувствительности и погрешность, вызванная дрейфом пренебрежимо малы.

Составляющая погрешности от гистерезиса – вариация

В режиме ИТМО программное обеспечение предполагает идентифицикацию направления изменения измеряемой величины.

Прогрессирующая составляющая погрешности измерений.

Уменьшение погрешности от дрейфа обеспечивается по программе периодической поверки Экспериментальные исследования рекомендуют число усредняемых результатов в пределах от 10 до 20.

Ввод измерительной информации в ЭВМ. Наиболее слабое звено в метрологическом обеспечении. Передача измерительной информации осуществляется посредством

клавиатуры ЭВМ после считывания со шкалы или цифрового табло СИ;

LPT,COM или USB- порт;

беспроводных средств связи: IrDA, Bluetooth, Wi-Fi.

Сегодня обширный парк отечественных средств измерений имеет ограниченное число устройств с интерфейсом ввода в ЭВМ измерительной информации. Наиболее часто результаты измерений вводятся вручную, через клавиатуру ЭВМ. В цифровых СИ используется приборные интерфейсы (КОП) и АЦП, как правило, встроенные в ЭВМ.

Использование USB-порта, IrDA, Bluetooth, Wi-Fi пока имеет ограниченное распространение в отечественных СИ.

Звуковая карта в мультимедийных ПК является высокоточным АЦП для СИ с частотной модуляцией (ЧМ) сигнала в звуковом диапазоне частот. К широкому внедрению современных ИТМО наиболее подготовлены средства измерений с перестраиваемыми резонаторами [3].

Управляемые генераторы эталонных сигналов. Использование генераторов эталонных сигналов является необходимой функцией ИТМО. Ограниченная точность образцовых сигналов не позволяет определить с необходимой достоверностью систематическую составляющую погрешности. Особенно актуальной является разработка управляемых от ЭВМ устройств образцовых сигналов - образцовых генераторов - магазинов мер неэлектрических величин - усилий, перемещений, расхода и др., встраиваемых в СИ.

Средства обработки измерительной информации. Измерительная информация является одной из разновидностей информации, поэтому средства ИТ совместимы с МО. Особенности МО проявляются в ограничении функций ПК. Выполнение основных функций, необходимых для СИ - коррекция нуля и чувствительности для реализации прямых измерений, нормирование метрологических характеристик в статических условиях измерений не требуют большого быстродействия и объема памяти.

Для внедрения ИТМО на базе СИ с ЧМ при отсутствии жестких требований к операционной системе достаточно использовать устаревшие и недорогие мультимедийные ПК, стоимость которых в 5-10 раз меньше стоимости цифровых СИ - вольтметров, частотомеров и др.[1]. Для СИ с прямой, амплитудной или фазовой модуляцией стоимость резко возрастает из-за стоимости АЦП.

Внедрение ПК в ИТМО осложняется уровнем компьютерной грамотности руководителей отделов метрологии, относительно большими габаритами ВСИ, отсутствием простейших навыков программирования для адаптации ПК к требованиям, предъявляемым к СИ: наличие файлов фотографий СИ, паспортов, методик выполнения измерений и др. ВСИ на базе ПК при всех их преимуществах пока далеки от замены устаревшего парка СИ.

Для внедрения ИТМО одними из перспективных направлений является новое применение мобильных средств для измерений– КПК [4], смартфонов, коммуникаторов.

Коммуникатор — это прежде всего карманный компьютер, а только потом мобильный телефон. И нао­борот, смартфон — это сначала те­лефон, а потом карманный компьютер. У смартфона, как прави­ло, в отличие от коммуникатора нет сенсорного экрана. Но произ­водительный процессор, достаточный объем памяти и различные беспроводные интерфейсы при­сутствуют в одинаковой мере в обоих случаях. По данным агентства SmartMarketing, во втором квартале 2006 года об­щий объем продаж КПК, смар­тфонов и коммуникаторов в России вырос на 271,6% по сравнению с тем же периодом прошлого года.

Производители почти каждый месяц анонсируют все более миниатюрные, экономичные и функциональные чипы. Fujitsu Siemens уже сообщила о выпус­ке модели Роскеt LOОХ Т, в которую помимо традиционных для «умных телефонов» функций встроен СРS-навигатор, позволяющий измерять большие перемещения в двухмерной системе координат.

Функциональность музыкальных медиаплееров, цифровых камер, функций работы с сообщениями и в будущем измерительные операции (функции тонометров, температура, вес и др.) могут быть собраны в одном высокопроизводительном коммуникаторе или смартфоне. Совмещение различных функций, ранее разбросанных в различных устройствах, даст возможность развивать совершенно новые сервисы, в том числе, и в метрологическом обеспечении.

Благодаря компью­терной начинке «умного» теле­фона - смартфона, коммуникатора при наличии беспроводной сети появляется возможность выбора — можно реализовать технологический контроль измеряемых величин эффективно используя сетевые технологии.

Наряду с многофункциональными устройствами не следует забывать средства измерений на базе микроЭВМ, в частности, тонометры для измерения артериального давления и пульса.

Современная элементная база микроЭВМ позволяет создавать компактные и дешевые СИ - цифровые частотомеры, периодомеры на базе программируемого таймера для работы с резонаторными датчиками различных физических величин[3].

Программное обеспечение. Автоматическая коррекция погрешности измерений -одна из основных задач ПО. В ИТМО получили распространение ПО на базе языков программирования: традиционных (Бейсик, Паскаль, язык программирования C#, платформа .Net ), графического программирования LabView [2].

Объединение усилий программистов и метрологов - одна из проблем внедрения ИТМО, относительно успешно решаемая при создании многофункциональных измерительных систем.

ПО мобильных устройств ИТ. Представляют интерес для мобильных СИ компактные программы для анализаторов спектра SpectraLab, Spectrum Analyzer PRO, Final_pocket_rta для измерений в звуковом диапазоне частоты, напряжения переменного тока, полосы пропускания и др.

Сейчас под операционной системой (ОС) Symbian работает более половины «умных телефонов», на Linux приходится меньше четверти, доля Windows составляет 17%.

Последние модели мобильных средств ИТ работают под управлением но­вой операционной системы Windows Mobile 5.0, а некоторые из них имеют пакет обновлений AKU 3.0. Этот пакет во многом улучшает работу системы, а именно бес­проводных интерфейсов, при­ложений для работы с Интернетом и электронной почтой. Варианты мобильной ОС Microsoft Windows являются наиболее перспективной платформой на рынке смартфонов и коммуникаторов.

Новая операционная система и дизайн теперь позволяют уп­равлять устройствами одной рукой, без стилуса. Кроме того, надо отметить, что ради умень­шения общих габаритов своих устройств производители ста­ли применять карты памяти уменьшенного размера miniSD и microSD. Все мобильные устройства теперь могут рабо­тать с беспроводными сетями, появилась поддер­жка технологии ускоренной передачи дан­ных EDGE .

Использование многофункциональной ОС Microsoft Windows эффективно при статических измерениях и, в отличие от языков Ассемблера в микропроцессорных наборах, ограничивает быстродействие средств измерений.

Литература

Скачко Ю.В.Измерительные частотно-цифровые системы с акустическими резонаторами. Труды 6-й Международной конференции и выставки «Цифровая обработка сигналов и ее применение». – М.: 2004.

Скачко Ю.В.Метрологическое обеспечение виртуальных частотно-цифровых измерительных систем с акустическими резонаторами. Труды 7-й Международной конференции и выставки «Цифровая обработка сигналов и ее применение». – М.: 2005

Цейтлин Я.М., Скачко Ю.В., Капырин В.В. Модифицированные струнные преобразователи для измерения геометрических величин. - М.; Изд-во стандартов, 1989 - 264 с.

Скачко Н.Ю. Применение карманного персонального компьютера для обработки измерительной информации. Труды 6-й Международной конференции и выставки «Цифровая обработка сигналов и ее применение». – М.: 2004.

INFORMATION TECHNOLOGIES IN METROLOGICAL MAINTENANCE

The Moscow State institute of electronics and mathematics

Features of use of modern information technologies (IT) for perfection of metrological maintenance (MM) are considered.

Information technologies in metrological maintenance (ITMM) assume a new sight at mainframes of system MM: metrological characteristics of means of measurements: and their methods of normalization [1]; means of processing and feature of input of the measuring information in the COMPUTER [2]; the software[4].

Separate definition of components of a total error, instead of widely widespread definition of a total error as is recommended to a difference of results of measurements of working and reference means.

The role in ITMM a wireless communication facility is considered: IrDA, Bluetooth, Wi-Fi.

Pays attention to application of mobile means for measurements: pocket personal computers[3], smartphone, communicators.

Are of interest for mobile measurements compact programs for analyzers of spectrum SpectraLab, Spectrum Analyzer PRO, Final_pocket_rta for measurements in a sound range of frequency, a pressure of an alternating current, a passband, etc.

Literature

Skachko Y. Metrological maintenance of virtual frequency-digital measuring systems with acoustic resonators. Works of 7-th International conference and an exhibition « Digital processing of signals and its application ». – M.: 2005

Skachko Y. Measuring frequency-digital systems with acoustic resonators. Works of 6-th International conference and an exhibition « Digital processing of signals and its application ». – М.: 2004..

Skachko N. Application of the pocket personal computer for processing the measuring information. Works of 7-th International conference and an exhibition « Digital processing of signals and its application ». – M.: 2005

Tsejtlin J. Skachko Y., Kapyrin V.The modified string converters for measurement of geometrical sizes. - 1989 - 264 with.

ПРИМЕНЕНИЕ МОБИЛЬНЫХ СРЕДСТВ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ ИНФОРМАЦИИ

Скачко Н.Ю., Тарасова А.Н.

Московский Государственный институт электроники и математики

Одним из необходимых условий повышения качества продукции и услуг является применение новых информационных технологий. Совершенствование мобильных средств информационных технологий (IT) – программируемых калькуляторов, ноутбуков карманных персональных компьютеров (КПК), смартфонов и коммуникаторов, а также развитие беспроводных методов передачи информации посредством Bluetooth, WiFi, GPRS и др. радикально изменяет ранее устоявшиеся методики выполнения измерений (МВИ) [1].

Измерительная информация – разновидность информация. Для её обработки наиболее распространенное средство - персональный компьютер (ПК). В большинстве отечественных измерительных лабораторий, особенно заводских, чаще используются обычные или программируемые калькуляторы, основным преимуществом которых является малые габариты и вес, автономное питание, а самое главное для контролера среднего и старшего возраста - нет необходимости работать на ПК [2].

Для автоматизированных методик со статистической обработкой результатов измерений [3] нередко достаточно заменить обыкновенный калькулятор на программируемый, например, на устройство CASIO CFX-9850GB Plus. (Рис.1)

Это устройство позволяет автоматически вводить результаты измерений, рассчитывать среднее, среднее квадратическое значение, минимальное и максимальное значение, дисперсию, эксцесс, ассиметрию, проводить регрессионный анализ, определять доверительный интервал и выявлять распределение статистических данных - практически полный набор функций необходимый метрологу.

Особенно эффективно применение подобных устройств в учебном процессе для изучения статистических методов, как в метрологии, так и в экономике, управлении качеством и др.

По результатам исследования представляется удобным внедрение этого устройства в образовательный процесс, так как в процессе исследования было замечено, что при выполнении студентами расчетов время существенно сократилось, что позволило преподавателю принимать работу студентов в измерительной лаборатории без привязки к дисплейному классу с ПК. Показания измерительного устройства можно вводить сразу же, по мере их снятия. К тому же интерфейс устройства довольно несложен, любой студент способен быстро его освоить.

Основной недостаток устройства – значительно меньшее распространение в России по сравнению с другими мобильными устройствами - КПК, смартфонами и коммуникаторами, проблемы с комплектующими для связи с датчиками.

Беспроводные технологии позволяют оператору передать результаты обработки или измерительную информацию на любое устройство, поддерживающее данные виды соединений, что существенно снижает время выполнения измерительных операций.

Технология IrDA основана на инфракрасном излучении, которое ограничено видом подключения. Обеспечивает связь лишь в зоне прямой видимости. Длина волны работы ИК-портов лежит в диапазоне от 850 до 900 нм. Чаще всего это значение равно 880 нм.

1.Окна лаборатории на седьмом этаже, выходят на западную сторону. Ближе к вечеру ИК-приемник/передатчик перестал видеть мобильный телефон, оборудованный подобной системой. Эта связка находилась на столе и не была ничем прикрыта. Причина помех была найдена без особых проблем. Яркий весенний солнечный свет стал виной всему.

2.Вечером включили лампу дневного света и ситуация повторилась. Связь все же была, но очень часто обрывалась.

3.Телевизор, который находится в непосредственной близости от лабораторного стенда, где проводились все эксперименты, оборудован пультом дистанционного управления. При переключении каналов или любых других манипуляциях с пультом рабочая программа исправно выдавала сообщение, что в прямой близости работает постороннее ИК-устройство и требовала выключить его. Пока не был убран пульт дистанционного управления (можно читать "выключен"), не удалось ничего сделать с программой.

Рабочее расстояние между двумя ИК-устройствами не должно превышать одного метра. В противном случае система будет работать нестабильно. Посторонние предметы, помещенные между ИК-портом и рабочим устройством, не будут способствовать лучшей работе.

Bluetooth. С помощью данной технологии пользователь может организовать свою сеть для обмена данными.Это быстро развивающаяся технология передачи данных по радио, разработка которой была инициирована лидерами рынка в передаче данных и компьютерной отрасли занимается разработкой стандарта, входят более 2000 компаний.

Для обмена информацией используются радиочастоты в диапазоне 2400

2483,5 МГц. Протокол использует специальный протокол шифрования данных, что обеспечивает необходимый уровень безопасности. В общем виде Bluetooth представляет собой комбинацию радиоинтерфейса и программного обеспечения.

Скорость передачи данных по радиоканалу Bluetooth может составлять до 723 кб\сек и зависит от расстояния и препятствий -стен, перегородок, мебели и др. между приёмником и передатчиком.

Стенд также позволяет создавать пикосети — миниатюрные Bluetooth-системы, состоящие из нескольких устройств, "общающихся" на расстоянии до 100 м

Основные преимущества ВТ перед ИК-связью, и тем более проводной, заключаются в том, что два ВТ устройства не должны находиться друг от друга в зоне прямой видимости( радиоканал не заглушается различными перегородками, стенами), скорость передачи данных быстрее, а так же канал передачи может быть защищен от несанкционированного к нему доступа

Технология Wi-­Fi одна из самых перспективных на сегодняшний день в области компьютерной связи. Технология беспроводного широкополосного доступа в Интернет обеспечивает пользователям больше возможностей для работы вне дома или лаборатории - в местах, оснащенных точками доступа стандарта Wi-Fi

Технологией Wi-Fi называют один из форматов передачи цифровых данных по радиоканалам. Изначально устройства Wi­Fi были предназначены для корпоративных пользователей, чтобы заменить традиционные кабельные сети. Для проводной сети требуется тщательная разработка топологии сети и прокладка вручную многих сотен метров кабеля. Используя Wi-Fi технологии, можно избавиться от проводов под столом и коробов на стенах и получить свободу перемещения, оставаясь подключенным к сети

Передача данных в сети осуществляется по воздуху на очень высокой частоте, которая не воздействует на человека и не создает помехи для электронной техники в лаборатории

Так как беспроводная сеть не привязана к проводам, можно свободно изменять местоположение компьютеров в зоне покрытия точки доступа, не беспокоясь о нарушениях связи. Сеть легко монтируется / демонтируются при переезде в другое помещение, можно даже забрать свою сеть с собой.

Возможна установка в местах, где прокладка проводной сети по тем или иным причинам невозможна или нецелесообразна, например, в лабораториях, залах для совещаний.

Для передачи данных Wi-Fi использует частоты 2,4 ГГц и 5 ГГц. Связь обеспечивается в радиусе 80 - 300 метров от стандартной точки доступа на открытой местности. При наличии более мощных антенн или усилителей сигнала передача данных может осуществляться на расстояние до 20 километров

КПК, коммуникаторы. «Современные КПК с набором базовых функций более чем доступны по цене», - отме­чает менеджер по мобильным системам пред­ставительства Acer в России и Казахстане Юлия Рыбак. («Ведомости»).

Характеристики КПК. Оперативная и внутренняя память 64 и 128 Мб соответственно, ПЗУ на SDCard или miniSD 2 Гб, процессор 624 МГц , дисплей 4" TFT, ИК-порт, Bluetooth, Wi-Fi, аудио, видео, встроенный динамик, микрофон, видеокамера 1.3 Mpx,.порты ввода/вывода COM, USB, переключаемый вход для микрофона и наушников, питание 1800 мАч , 72 часа . Размеры 131 х 77 х 14,9 мм , вес 160 г

Программное обеспечение(ПО). Эволюция операционной системы - от Palm-Size PC в 1998 г. до Windows Mobile 5.0 в 2006г.

Pocket Word, Pocket Excel, Outlook, Pocket Internet Explorer;

Acrobat Reader, Antivir, графический редактор;

Terminal Services Client, VPN Client, Infrared Beaming.Имеются функции: календарь, контакты, задания, диктофон, блокнот.

Дополнительное ПО включает Bluetooth Phone Manager, Clearvue Suite (PowerPoint and PDF), HP ProtectTools powered by Credant, Microsoft Reader eBooks, Pocket Informant 5, Pocket Panel Lite, ICQ, Windows Media Player

Перспективы ПО. Обновление и выход на рынок новой версии Windows Mobile 5.0 для КПК, коммуникаторов и смартфонов обеспечивает Mobile Word и Mobile Excel с расширениями файлов doc и xls соответственно поддержку USB 2.0 и жестких дисков. Перспективным для задач автоматизации и многочисленных измерительных приложений является программный модуль LabView PDA Module.

Метрологическое обеспечение[2]. Методы измерений посредством КПК в стадии развития, и пока ограничены разработками лаборатории «Архимед», устройством для измерения линейных размеров (Филимонов

В.В., Троицкий С.А.), анализаторами спектра.

Одним из наиболее перспективных направлений развития является реализация частотно-цифровых средств измерений различных физических величин на базе электромеханических перестраиваемых резонаторов – упругих пластин, струн, оболочек[4].

Сегодня ни одно устройство кроме КПК не предоставит возможности иметь всегда при себе внушительный функционал и высокую производительность, заключенные в аппарате размером с ладонь.

Литература

Скачко Н.Ю. Применение карманного персонального компьютера для обработки измерительной информации. Труды 6-й Международной конференции и выставки «Цифровая обработка сигналов и ее применение». – М.: 2004.

Скачко Ю.В.Метрологическое обеспечение виртуальных частотно-цифровых измерительных систем с акустическими резонаторами. Труды 7-й Международной конференции и выставки «Цифровая обработка сигналов и ее применение». – М.: 2005

Тарасова А.Н. «Современные средства беспроводной передачи статистической информации в учебном процессе» Тезисы 14-й Международной студенческой школы-семинара «Новые информационные технологии», г. Судак, Украина, 2006г.

Цейтлин Я.М., Скачко Ю.В., Капырин В.В. Модифицированные струнные преобразователи для измерения геометрических величин. - М.; Изд-во стандартов, 1989 - 264 с.

Цифровая обработка сигналов и ее применение 151

Digital signal processing and its applications

Источник:

refdb.ru

А. Вознесенский Средства передачи и обработки измерительной информации в городе Челябинск

В нашем каталоге вы всегда сможете найти А. Вознесенский Средства передачи и обработки измерительной информации по разумной стоимости, сравнить цены, а также посмотреть прочие книги в группе товаров Наука и образование. Ознакомиться с параметрами, ценами и обзорами товара. Доставка выполняется в любой населённый пункт РФ, например: Челябинск, Саратов, Хабаровск.