ВИРТУАЛЬНЫЕ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ
Источник:
В последнее время измерения почти полностью перешли на цифровые методы, расширяются диапазоны измеряемых величин, в измерительных системах широко применяют микроэлектронику, появилась необходимость в измерении характеристик случайных процессов.
Появился новый класс информационно-измерительной техники - измерительные информационные системы, осуществляющие сбор, обработку, передачу, хранение и отображение информации. Создан новый раздел теории и практики измерений - виртуальные приборы (Virtual Instruments, виртуальный -кажущийся) и интеллектуальные измерительные системы.
Сущность понятия «виртуальные приборы». Виртуальный информационно-измерительный прибор - это компьютер, оснащенный набором аппаратных и программных средств, выполняющий функции информационно-измерительного прибора или системы, максимально приближенный к решению задачи. В научных исследованиях, диагностических, статических и интеллектуальных системах компьютеры используются для решения задач управления измерительными экспериментами, сбора, регистрации, обработки и систематизации данных, представления и хранения результатов наблюдений. При этом часть функций и операций осуществляется не аппаратно, а программно с помощью персонального компьютера. Аппаратная информационно-измерительная часть приборов и систем реализуется в конструктиве стандартной платы и автономного модуля компьютера.
Средства измерения и тестирования. Виртуальный прибор (ВП) представляет собой комбинацию компьютера, универсальных аппаратных средств ввода-вывода сигналов и специализированного программного обеспечения (ПО), которое и определяет конфигурацию и функционирование законченной системы. По сути, в руках создателя системы - конструктор, из которого инженер или исследователь может построить измерительный прибор любой сложности. В этом случае требования задачи и соответствующее этому ПО, а не возможности прибора определяют функциональные характеристики законченного прибора.
Виртуальные приборы на базе портативных компьютеров. Виртуальные приборы на базе портативных компьютеров используют возможности измерительных плат уровня высококачественных приборов и универсальность ПЭВМ. Это - новый класс готовых к работе, программируемых измерительных приборов использующий постоянно увеличивающиеся вычислительные возможности и гибкость в использовании настольного или портативного компьютера.
Основные достоинства:
- объем измерительной информации практически неограничен;
- богатые возможности представления и обработки информации;
- настраиваемый интерфейс пользователя;
- расширяемость;
- запись времени и комментариев вместе с данными;
- автоматизация процесса измерений;
- встроенные в измерительные процедуры возможности мультимедиа;
- доступ в Интернет для распространения данных по всему миру;
- взаимодействие с базами данных и информационными системами.
Автоматизированные средства разработки прикладных приложений, например LabVIEW или LabWindows/CVI, делает простым процесс создания как специализированных устройств, так и универсальных, комбинирующих возможности нескольких приборов.
Использование виртуальных измерительных приборов в обучении. Работа реальных измерительных приборов имитируется в ПК с помощью программного обеспечения, т.е. проходит в виртуальном режиме; такие приборы можно называть виртуальными [1].
В случае измерения электрических величин в качестве первичных измерительных преобразователей используют, как правило, понижающие измерительные трансформаторы тока и напряжения. В случае измерения неэлектрических величин (температуры, давления и др.) используют соответствующие измерительные преобразователи «физическая величина -электрический сигнал», исходная информация о значениях измеряемых величин представлена в ПК в виде матрицы. Далее осуществляется непосредственная реализация функций виртуального измерительного прибора.
Примером может служить комплекс виртуальных измерительных приборов (КВИП).
Программное обеспечение ПК для КВИП представляет собой стандартное Windows-приложение, названное Virtual Device,где имеется возможность настройки параметров цифрового регистратора, а также виртуальные приборы: вольтметр, амперметр, частотомер и др.
Приложение Virtual Device организовано с учётом постановки учебного процесса.
В программе имеется возможность сохранять измеренные данные в текстовый файл для его дальнейшего использования существующими приложениями (MathCAD, Matlab).
КВИП можно использовать в учебном процессе. В одном случае цели таковы: ознакомление с современными средствами измерения; формирование представлений о возможностях ПК в области электрических измерений; рассмотрение теории дискретизации аналоговых сигналов. В другом -приобретение навыков использования виртуальных средств измерения для определения показателей качества электрической энергии; получение достоверной и наглядной информацию о показателях качества электрической энергии.
КВИП позволяет также проводить различные научные исследования на основе анализа экспериментальных данных.
Виртуальный прибор работает в режиме квазиреального времени «через период», т.е. когда в течение одного периода сигналов промышленной частоты (0,02 с) происходит измерение их мгновенных значений в течение же следующего периода - их регистрация, преобразование Фурье и отображение в виде векторных диаграмм. При условии предварительной записи результатов измерений в файл возможно в режиме of line изображение векторных диаграмм на каждом периоде.
Основной особенностью данного виртуального прибора является отсутствие соответствующего ему реального аналога.
Программное обеспечение
Типовая архитектура ПО ИИС, которая отражает современное представление об измерительном программировании, имеет обычно три уровня: уровень метасистемы, системный уровень, уровень рабочих процедур.
Пакет LabVIEW - графическая альтернатива обычному программированию - предназначен для создания измерительных систем и представляет собой программные средства, которые требуются при работе в области мониторинга, испытаний и измерений.
Программирование, управляемое потоком данных, позволяет избавится от линейной архитектуры языков, основанных на тексте. Так как порядок выполнения программы в этом случае определяется потоком данных между узлами, а не последовательными строками текста, можно создавать программы, которые имеют многократные маршруты данных и одновременно выполнимые операции. Независимые маршруты данных осуществляются параллельно.
Одни классы могут наследовать структуру одного или более других классов, называемых суперклассами; подклассы определяют наследуемую от классов спецификацию более подробно. Наследование дает возможность, используя уже созданные объекты, расширять свойства старых объектов путем изменения внутренних методов.
Недавно на пути развития технологии программирования приборов появилась новая многообещающая идея. Она называется IVI (Interchangeable Virtual Instruments) - взаимозаменяемые виртуальные инструменты. Основная идея такова. Все приборы одного класса имеют большую, общую для всех приборов группу функций. Например, все цифровые мультиметры (DMM) измеряют постоянное и переменное напряжение, сопротивление, а также выполняют другие функции. Если эти функции выделить в IVI Class Driver для класса DMM Class, то часть программы, отвечающая за управление цифровыми мультиметрам и, не будет зависеть от конкретного прибора и его драйвера. Следует отметить высокое качество и надежность приборных драйверов VXI plug@play, что не связано с концепцией классов драйверов IVI Class Driver, а реализуется другими средствами.
Современные программные системы не мыслимы без удаленного доступа. Трудно себе представить ответственную систему, не имеющую в конечном счете выхода в Интернет.
Основные области применения таких систем - экспериментальные научные измерения и исследования реализуются в виде универсальных (функционально-ориентированных) приборов в виртуальном исполнении (осциллографы, анализаторы, генераторы, и др.).
Заключение. Применение ВП позволяет:
- оптимизировать процесс проведения сложных измерений;
- исключить рутинные операции ручной установки режимов измерений;
- упростить технологию поиска неисправностей радиоэлектронной аппаратуры;
- автоматизировать процесс метрологических испытаний;
- обеспечить документирование и хранение данных измерений.
Список литературы
- Атамалян Э.Г. Приборы и методы измерения электрических величин: учеб. пособие для втузов. - М.: Дрофа, 2005. - 415 с.
- Дьяченко К.П., Зорин Д.П., Новицкий П.В., Новопашенный Г.Н., Островский Л.А., Пресняков П.Д., Спектор С.А., Фетисов М.М., Шрамков Е.Г. Электрические измерения. Средства и методы измерений (общий курс): учеб. пособие для втузов / под ред. Е.Г. Шрамкова. - М.: Высшая школа, 1972.
- Зализный Д.И., Широков О.Г. Использование виртуальных средств измерения при обучении // Электроэнергия: от получения и распределения до эффективного использования: сб. матер, всеросс. науч.-техн. конф. - Томск: ТПУ, 2008. - С. 8-9.
- Раннев Г.Г., Тарасенко А.П. Методы и средства измерений: учебник для вузов. - 2-е изд., стереотип. - М.: Издательский центр «Академия», 2004 - 336 с.
- Раннев Г.Г. Информационно-измерительная техника и электроника: учебник для вузов. - М.: Издательский центр «Академия», 2006 - 512 с.
- Раt. 7305312 U. S., Int. СI G 01 R 13/00. Меtod and apparatus for recording a real time signal / Hamre et al.; Filed 10.01.2006; www.patft.uspto.gov.
- http://www.kudrinbi.ru.
- http://www.electronshik.ru.
Отзывы (через Facebook):
Оставить отзыв с помощью аккаунта FaceBook:
Статья в формате PDF 300 KB...
14 01 2021 4:37:19
Статья в формате PDF 125 KB...
13 01 2021 19:41:24
Статья в формате PDF 112 KB...
12 01 2021 12:52:46
Статья в формате PDF 224 KB...
11 01 2021 18:49:27
Статья в формате PDF 119 KB...
10 01 2021 21:20:50
Статья в формате PDF 361 KB...
09 01 2021 19:23:43
Статья в формате PDF 126 KB...
08 01 2021 22:21:59
Статья в формате PDF 120 KB...
07 01 2021 13:33:31
Статья в формате PDF 125 KB...
06 01 2021 4:34:30
Статья в формате PDF 85 KB...
05 01 2021 10:26:33
Статья в формате PDF 102 KB...
04 01 2021 17:11:19
Статья в формате PDF 138 KB...
03 01 2021 4:23:11
Статья в формате PDF 100 KB...
01 01 2021 11:23:21
Статья в формате PDF 251 KB...
30 12 2020 19:24:55
Статья в формате PDF 111 KB...
29 12 2020 22:36:23
Статья в формате PDF 300 KB...
28 12 2020 14:36:22
Статья в формате PDF 391 KB...
27 12 2020 15:12:56
Статья в формате PDF 86 KB...
26 12 2020 23:39:46
Статья в формате PDF 95 KB...
25 12 2020 16:46:43
Статья в формате PDF 109 KB...
24 12 2020 6:56:12
Статья в формате PDF 101 KB...
23 12 2020 15:16:45
Статья в формате PDF 125 KB...
22 12 2020 2:27:46
Статья в формате PDF 231 KB...
21 12 2020 7:45:20
Статья в формате PDF 357 KB...
20 12 2020 2:39:33
Статья в формате PDF 268 KB...
19 12 2020 7:49:13
Статья в формате PDF 283 KB...
18 12 2020 6:52:46
Статья в формате PDF 119 KB...
17 12 2020 4:11:10
Статья в формате PDF 269 KB...
16 12 2020 1:13:32
Статья в формате PDF 198 KB...
15 12 2020 5:31:21
Статья в формате PDF 299 KB...
14 12 2020 21:35:57
Статья в формате PDF 129 KB...
13 12 2020 5:25:32
Статья в формате PDF 107 KB...
12 12 2020 4:56:13
Статья в формате PDF 285 KB...
11 12 2020 11:18:17
Статья в формате PDF 112 KB...
10 12 2020 5:48:23
Статья в формате PDF 139 KB...
09 12 2020 9:51:49
Статья в формате PDF 131 KB...
08 12 2020 7:52:35
Статья в формате PDF 112 KB...
07 12 2020 0:41:28
Статья в формате PDF 212 KB...
06 12 2020 15:56:44
Статья в формате PDF 289 KB...
05 12 2020 19:36:22
Статья в формате PDF 127 KB...
04 12 2020 11:59:24
Статья в формате PDF 252 KB...
03 12 2020 18:11:53
Статья в формате PDF 140 KB...
02 12 2020 21:55:27
Статья в формате PDF 99 KB...
01 12 2020 16:41:48
Статья в формате PDF 267 KB...
30 11 2020 16:20:51
Статья в формате PDF 104 KB...
29 11 2020 12:17:46
Статья в формате PDF 131 KB...
28 11 2020 2:47:13
Статья в формате PDF 106 KB...
27 11 2020 2:23:17
Статья в формате PDF 123 KB...
26 11 2020 17:50:38
Статья в формате PDF 111 KB...
25 11 2020 10:26:46
Статья в формате PDF 122 KB...
24 11 2020 14:16:48
Статья в формате PDF 115 KB...
23 11 2020 6:13:47
Статья в формате PDF 347 KB...
22 11 2020 2:15:49
Статья в формате PDF 147 KB...
21 11 2020 23:23:57
Статья в формате PDF 303 KB...
20 11 2020 15:25:24
Статья в формате PDF 269 KB...
19 11 2020 16:23:46
Статья в формате PDF 125 KB...
18 11 2020 13:59:57
Статья в формате PDF 118 KB...
17 11 2020 22:23:24
Статья в формате PDF 131 KB...
15 11 2020 23:58:21
Статья в формате PDF 123 KB...
14 11 2020 9:57:33
Статья в формате PDF 103 KB...
13 11 2020 23:29:11
Статья в формате PDF 285 KB...
12 11 2020 15:14:54
Статья в формате PDF 116 KB...
10 11 2020 7:44:26
Получены сведения о начальных стадиях развития. Согласно профильно-генетической классификации почв техногенных ландшафтов [5] морфологически выделены элювиоземы инициальные, эмбриоземы инициальные и органо-аккумулятивные. Экспериментально показано, что выделение этих типов почв вследствие низкой скорости почвообразования пока возможно только по почвенно-биологическими показателями. Установлено, что микробное сообщество молодых почв на отвалах Мирнинского Г О К имеет характерные черты для начальной стадии почвообразования: более высокую в сравнение зональной почвой численность; низкую активность утилизации целлюлозы; низкую инвентарную. Последнее свидетельствует о низкой скорости формирования органо-минерального комплекса почвы. Выявлено, возможности дифференциации типов молодых техногенных ландшафтов по способу субстратов поддерживать начальный рост тест растений. ...
09 11 2020 0:33:23
В статье рассматривается вопрос долговременного архивного хранения угасающих документов. Проанализированы сложности, возникающие при их микрофильмировании. Предложена методика предварительной компьютерной обработки сканированных изображений таких документов, обеспечивающая повышение качества их визуального восприятия до требований государственного стандарта к микрофильмируемым оригиналам. Обработанные изображения в дальнейшем могут быть выведены на фотоплёнку с использованием COM-систем (Computer Output Microfilm), либо распечатаны на бумажный носитель и микрофильмированы обычным способом. ...
08 11 2020 17:10:48
Изучено влияние солей кадмия, свинца и марганца на содержание белков в сыворотке крови сеголеток карпа. Показаны разнонаправленные изменения белкового состава сыворотки крови рыб при воздействии солей тяжелых металлов, о чем можно судить на основании изменения А/G индекса. При хроническом действии ионов кадмия отмечено значительное преобладание суммарного содержания альбуминов над глобулинами на протяжении всего эксперимента, пребывание рыб в среде с ионами свинца сопровождалось более значительным ростом содержания глобулинов, тогда как при действии ионов марганца не выявлен однонаправленный характер изменения соотношения альбуминов и глобулинов. ...
07 11 2020 0:59:53
Статья в формате PDF 294 KB...
06 11 2020 21:34:47
Статья в формате PDF 127 KB...
05 11 2020 13:35:48
Статья в формате PDF 244 KB...
04 11 2020 3:55:17
Статья в формате PDF 115 KB...
03 11 2020 23:15:33
Статья в формате PDF 95 KB...
02 11 2020 16:15:40
Статья в формате PDF 98 KB...
01 11 2020 2:48:31
Статья в формате PDF 114 KB...
31 10 2020 7:53:37
Статья в формате PDF 129 KB...
30 10 2020 2:18:50
Статья в формате PDF 239 KB...
29 10 2020 23:13:35
Статья в формате PDF 148 KB...
28 10 2020 19:24:27
Разработан новый морфометрический показатель площади контакта эпителия и стромы. Показатель использовался автором при многолетних исследованиях морфофункционального состояния щитовидной железы у женщин и в эксперименте. ...
27 10 2020 9:46:26
Статья в формате PDF 251 KB...
26 10 2020 11:30:22
Статья в формате PDF 150 KB...
25 10 2020 3:52:59
Статья в формате PDF 295 KB...
24 10 2020 1:13:53
Статья в формате PDF 115 KB...
23 10 2020 18:59:41
Статья в формате PDF 312 KB...
22 10 2020 0:30:32
Статья в формате PDF 119 KB...
21 10 2020 17:49:45
Статья в формате PDF 98 KB...
20 10 2020 19:28:52
Статья в формате PDF 307 KB...
18 10 2020 8:46:58
Статья в формате PDF 311 KB...
17 10 2020 4:22:59
Статья в формате PDF 1797 KB...
16 10 2020 13:57:21
Статья в формате PDF 119 KB...
15 10 2020 15:42:43
Статья в формате PDF 129 KB...
13 10 2020 8:39:25
Статья в формате PDF 252 KB...
12 10 2020 11:36:12
Статья в формате PDF 299 KB...
10 10 2020 16:34:37
Статья в формате PDF 216 KB...
09 10 2020 23:36:58
Статья в формате PDF 116 KB...
07 10 2020 20:39:16
В статье описаны способы гравитационного извлечения мелкого золота из золотосодержащего минерального сырья в аппаратах лоткового типа, показан механизм движения и распределения частичек относительно их удельного веса в потоках перерабатываемой пульпы. Даны предпосылки для создания необходимых устройств с целью осуществления описанных способов. ...
04 10 2020 8:11:59
Статья в формате PDF 101 KB...
03 10 2020 23:33:22
Статья в формате PDF 125 KB...
01 10 2020 15:31:29
Статья в формате PDF 110 KB...
30 09 2020 10:32:12
Статья в формате PDF 251 KB...
29 09 2020 19:57:25
Статья в формате PDF 113 KB...
28 09 2020 12:36:34
Статья в формате PDF 119 KB...
27 09 2020 10:15:46
Статья в формате PDF 113 KB...
26 09 2020 4:48:24
Статья в формате PDF 246 KB...
24 09 2020 9:45:44
Статья в формате PDF 119 KB...
23 09 2020 21:10:55
Статья в формате PDF 134 KB...
22 09 2020 10:55:21
Построена математическая модель системы управления качеством образования филиала В У За с учетом влияния внешних информационных связей, проведена оценка критерия качества и улучшения внешних связей вследствие внедрения информационной системы. ...
21 09 2020 11:57:35
На основании диагностических признаков приводятся доказательства, указывающие на то, что Chytridiomycosis существует в популяциях Rana arvalis на Среднем Урале. Показана методика обнаружения заболевания по аномалиям ротового аппарата личинок и отслеживания динамики частоты встречаемости его в популяции. В экстремальных условиях инфекция поражает ослабленных и ведет к их выбраковке, что приводит к ускорению адаптации популяции в целом в быстро изменяемой среде. ...
20 09 2020 21:42:17
Статья в формате PDF 105 KB...
19 09 2020 9:54:29
Статья в формате PDF 254 KB...
18 09 2020 7:15:59
Статья в формате PDF 121 KB...
17 09 2020 19:25:39
Статья в формате PDF 257 KB...
16 09 2020 23:57:43
Статья в формате PDF 103 KB...
15 09 2020 17:49:51
Статья в формате PDF 124 KB...
14 09 2020 2:45:20
Статья в формате PDF 148 KB...
13 09 2020 20:10:58
Статья в формате PDF 107 KB...
12 09 2020 12:39:53
Статья в формате PDF 252 KB...
11 09 2020 23:18:24
Статья в формате PDF 119 KB...
10 09 2020 3:31:19
Статья в формате PDF 112 KB...
09 09 2020 14:10:43
Статья в формате PDF 111 KB...
08 09 2020 14:37:28
Статья в формате PDF 119 KB...
07 09 2020 14:27:22
Статья в формате PDF 134 KB...
06 09 2020 17:26:18
Статья в формате PDF 110 KB...
05 09 2020 16:18:19
Статья в формате PDF 172 KB...
03 09 2020 0:29:21
Статья в формате PDF 387 KB...
02 09 2020 6:12:51
Статья в формате PDF 275 KB...
01 09 2020 16:40:53
Статья в формате PDF 114 KB...
31 08 2020 22:52:32
Статья в формате PDF 365 KB...
30 08 2020 9:50:10
Статья в формате PDF 241 KB...
28 08 2020 14:39:57
Статья в формате PDF 987 KB...
27 08 2020 7:24:53
Статья в формате PDF 102 KB...
26 08 2020 1:23:23
Статья в формате PDF 126 KB...
25 08 2020 16:24:25
Статья в формате PDF 98 KB...
24 08 2020 21:16:10
Статья в формате PDF 124 KB...
23 08 2020 6:18:26
Статья в формате PDF 92 KB...
22 08 2020 0:23:31
Статья в формате PDF 155 KB...
20 08 2020 4:29:23
Еще:
Обзоры -1 :: Обзоры -2 :: Обзоры -3 :: Обзоры -4 :: Обзоры -5 :: Обзоры -6 :: Обзоры -7 :: Обзоры -8 :: Обзоры -9 :: Обзоры -10 :: Обзоры -11 ::
Последовательность подготовки научной работы может быть такой: