времени.

Измерительные системы с общей образцовой величиной — мультипли­цированные

развертывающие измерительные системы — содержат мно­жество параллельных

каналов. Структура системы включает датчики и устройство сравнения (одно для

каждого канала измерения), источник образцовой величины и одно или несколько

устройств представления из­мерительной информации. Мультиплицированные

развертывающие изме­рительные системы позволяют в течение цикла изменения

образцовой величины (развертки) выполнять измерение значений, однородных по

физической природе измеряемых величин, без применения коммутацион­ных

элементов в канале измерения. Такие ИС имеют меньшее количество элементов по

сравнению с ИС параллельного действия и могут обеспечить практически такое же

быстродействие.

Статистические измерительные системы. Статистический анализ

слу­чайных величин и процессов широко распространен во многих отраслях науки и

техники. При статистическом анализе используются законы рас­пределения

вероятностей и моментные характеристики, а также корреля­ционные спектральные

функции.

Системы для измерения законов распределения вероятностей слу­чайных процессов

- анализаторы вероятностей - могут быть одно- и много­канальными.

Одноканальные анализаторы вероятностей за цикл анализа реализации x(t)

позволяют получить одно дискретное значение функции или плот­ности

распределения исследуемого случайного процесса.

Многоканальные анализаторы позволяют получать законы распреде­ления амплитуд

импульсов и интервалов времени между ними, амплитуд непрерывных временных и

распределенных в пространстве случайных процессов и др. Многоканальные

анализаторы широко используются в ядерной физике, биологии, геофизике, в

химическом и металлургическом производствах. При этом используются

аналоговые, цифровые и смешан­ные принципы построения анализаторов.

Существует два основных метода построения корреляционных изме­рительных

систем. Первый из них связан с измерением коэффициентов корреляции и

последующим восстановлением всей корреляционной функ­ции, второй - с

измерением коэффициентов многочленов, аппроксими­рующих корреляционную

функцию.

По каждому из этих методов система может действовать последова­тельно,

параллельно, работать с аналоговыми или кодоимпульсными сиг­налами и в

реальном времени.

Значительный класс статистических ИС - корреляционные экстремаль­ные ИС —

основан на использовании особой точки — экстремума корре­ляционной функции

при нулевом значении аргумента. Корреляционные экстремальные ИС широко

применяются в навигации, радиолокации, металлообрабатывающей, химической

промышленности и в других об­ластях для измерения параметров движения

разнообразных объектов.

Выделение сигналов на фоне шумов, измерение параметров движе­ния,

распознавание образов, идентификация, техническая и медицинская диагностика -

это неполный перечень областей практического приме­нения методов и средств

корреляционного анализа. В настоящее время подавляющий объем статистического

анализа выполняется корреляцион­ными ИС, содержащими ЭВМ, либо отдельными

устройствами со сред­ствами микропроцессорной техники.

Системы спектрального анализа предназначены для количественной оценки

спектральных характеристик измеряемых величин. Существую­щие методы

спектрального анализа основываются на применении частот­ных фильтров или на

использовании ортогональных преобразований слу­чайного процесса и

преобразований Фурье над известной корреляционной функцией.

Различают параллельный фильтровый анализ (полосовые избиратель­ные фильтры-

резонаторы), последовательный фильтровый анализ (пере­страиваемые фильтры и

гетеродинные анализаторы), последовательно-параллельный анализ.

Достоинства бесфильтровых анализаторов, основанных на определе­нии

коэффициентов ряда Фурье, связаны с получением высокой разре­шающей

способности, что позволяет их использовать для детального ана­лиза

определенных участков спектра.

Системы для раздельного измерения взаимосвязанных величин при­меняются в

следующих случаях:

· исследуемое явление или объект характеризуется множеством

неза­висимых друг от друга величин и при нали­чии селективных датчиков можно

осуществить измерение всех значений

· при независимых, но не селективных датчиках, сигналы на вы­ходе

которых содержат составляющие от нескольких величин, встает задача выделения

каждой измеряемой величины;

· если элементы связаны между собой, то также необходимо осуществить

раздельное измерение величин х.

Наиболее типичные задачи взаимно связанных измерений - измерение концентрации

составляющих многокомпонентных жидких, газовых или твердых смесей или

параметров компонентов сложных элек­тронных цепей без гальванического

расчленения.

При раздельном измерении взаимосвязанных величин осуществляется воздействие

на многокомпонентное соединение в целях селекции и измере­ния нужного

компонента. Для механических и химических соединений существуют различные

методики и средства такого раздельного измерения: масс-спектрометрия,

хроматография, люминесцентный анализ и др.

Системы, измеряющие коэффициенты приближающих многочленов, называются

аппроксимирующими (АИС) и предназначены для количест­венного описания

величин, являющихся функциями времени, простран­ства или другого аргумента, а

также их обобщающих параметров, опреде­ляемых видом приближающего многочлена.

Информационные операции в АИС выполняются последовательным, параллельным или

смешанным способом. АИС реализуются с разомкнутой или замкнутой

информационной обратной связью, в виде аналоговых или цифровых устройств.

При создании и использовании АИС выбирают тип приближающего многочлена и с

учетом заданной погрешности аппроксимации определяют порядок функции.

Реализация задач АИС требует знания априорных сведений об исход­ной функции,

учета метрологических требований к измерениям и др. При этом в качестве

базисных функций могут быть выбраны ряды Фурье, разложения Фурье-Уолша,

Фурье-Хаара, многочлены Чебышева, Лагранжа, Лежандра, Лагерра и др.

К основным областям применения АИС относятся измерение статис­тических

характеристик случайных процессов и характеристик нелиней­ных объектов,

сжатие радиотелеметрической информации и информации при анализе изображений,

фильтрация-восстановление функций, генерация сигналов заданной формы.

Системы автоматического контроля (САК). Системы автоматичес­кого

контроля предназначены для контроля технологических процессов, при этом

характер поведения и параметры их известны. В этом случае объ­ект контроля

рассматривается как детерминированный.

Эти системы осуществляют контроль соотношения между текущим (измеренным)

состоянием объекта и установленной "нормой поведения" по известной

математической модели объекта. По результатам обработки полученной информации

выдается суждение о состоянии объектов конт­роля. Таким образом, задачей САК

является отнесение объекта к одному из возможных качественных состояний, а не

получение количественной информации об объекте, что характерно для ИС.

В САК благодаря переходу от измерения абсолютных величин к от­носительным (в

процентах "нормального" значения) эффективность ра­боты значительно

повышается. Оператор САК при таком способе коли­чественной оценки получает

информацию в единицах, непосредственно характеризующих уровень опасности в

поведении контролируемого объ­екта (процесса).

Как правило, САК имеют обратную связь, используемую для воздей­ствия на

объект контроля. В них внешняя память имеет значительно мень­ший объем, чем

объем памяти ИС, так как обработка и представление информации ведутся в

реальном ритме контроля объекта.

Объем априорной информации об объекте контроля в отличие от ИС достаточен для

составления алгоритма контроля и функционирова­ния самой САК,

предусматривающего выполнение операций по обработ­ке информации. Алгоритм

функционирования САК определяется пара­метрами объекта контроля. Например,

существуют параметры, кратко­временное отклонение которых от "нормального"

значения может по­влечь за собой возникновение аварийной ситуации;

кратковременное от­клонение других параметров существенно не влияет на

нормальный ход процесса и поведение объекта; третья группа параметров

используется для расчета технико-экономических показателей (расход сырья,

выход основ­ного продукта и т. д.).

По сравнению с ИС эксплуатационные параметры САК более высокие: длительность

непрерывной работы, устойчивость и воздействие промыш­ленных помех,

климатические и механические воздействия.

В настоящее время в основу классификации САК положена общая классификация ИИС

с учетом специфики функций, выполняемых САК.

Системы автоматического контроля могут быть встроенные в объект контроля и

внешние по отношению к нему. Первые преимущественно при­меняются в сложном

радиоэлектронном оборудовании и входят в комп­лект такого оборудования.

Вторые обычно более универсальны.

Системы технической диагностики (СТД). Они относятся к классу ИИС,

так как здесь обязательно предполагается выполнение измеритель­ных

преобразований, совокупность которых составляет базу для логичес­кой процедуры

диагноза. Цель диагностики - определение класса состоя­ний, к которому

принадлежит состояние обследуемого объекта.

Диагностику следует рассматривать как совокупность множества возможных

состояний объекта, множества сигналов, несущих информа­цию о состоянии

объекта, и алгоритмы их сопоставления.

Объектами технической диагностики являются технические системы. Элементы

любого технического объекта обычно могут находиться в двух состояниях:

работоспособном и неработоспособном. Поэтому задачей систем технической

диагностики СТД является определение работоспособ­ности элемента и

локализация неисправностей.

Основные этапы реализации СТД:

· выделение состояний элементов объекта диагностики контролируемых

величин, сбор необходимых статистических данных, оценка затрат труда на

проверку;

· построение математической модели объекта и разработка програм­мы

проверки объекта;

· построение структуры диагностической системы.

Элементы объекта диагноза, как правило, недоступны для непосред­ственного

наблюдения, что вызывает необходимость проведения проце­дуры диагноза без

разрушения объекта. В силу этого в СТД преимуществен­но применяются косвенные

методы измерения и контроля.

В отличие от ИС и САК система технической диагностики имеет иную организацию

элементов структуры и другой набор используемых во вход­ных цепях устройств и

преобразователей информации. Входящий в состав структуры СТД набор средств

обработки, анализа и представления информации может оказаться значительно

более развитым, чем в ИС и САК. В СТД определение состояния объекта

осуществляется программными средствами диагностики. При поиске применяется

комбинационный или последовательный метод.

При комбинационном поиске выполняется заданное число проверок независимо от

порядка их осуществления. Последовательный поиск свя­зан с анализом

результатов каждой проверки и принятием решения на проведение последующей

проверки. Системы технической диагностики подразделяют на специализированные

и универсальные.

По целевому назначению различают диагностические и прогнозирую­щие СТД.

Диагностические системы предназначены для установления точного диагноза, т.

е. для обнаружения факта неисправности и локали­зации места неисправности.

Прогнозирующие СТД по результатам про­верки в предыдущие моменты времени

предсказывают поведение объекта в будущем.

По виду используемых сигналов СТД подразделяют на аналоговые и кодовые. По

характеру диагностики или прогнозирования различают статистические и

детерминированные СТД. При статистической оценке объекта решение выносится на

основании ряда измерений или проверок сигналов, характеризующих объект. В

детерминированной СТД пара­метры измерения реального объекта сравниваются с

параметрами образцовой системы (в СТД должны храниться образцовые параметры

прове­ряемых узлов). Системы технической диагностики подразделяют также на

автоматические и полуавтоматические, а по воздействию на проверяе­мые объекты

они могут быть пассивными и активными. В пассивной СТД результат диагностики

представляется на световом табло либо в виде ре­гистрационного документа, т.

е. результатом проверки является только сообщение о неисправности. При

активной проверке СТД автоматически подключает резерв или осуществляет

регулирование параметров отдельных элементов. Конструктивно СТД подразделяют

на автономные и встроенные (или внешние и внутренние).

Системы распознавания образов (СРО). Предназначены для

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5