ВИРТУАЛЬНЫЕ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ
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 96 KB...
19 10 2019 19:43:59
Статья в формате PDF 122 KB...
18 10 2019 6:55:24
Статья в формате PDF 90 KB...
17 10 2019 15:29:53
Статья в формате PDF 315 KB...
16 10 2019 20:54:20
Статья в формате PDF 1463 KB...
15 10 2019 22:42:14
Статья в формате PDF 103 KB...
12 10 2019 16:57:48
Установлено, что предпосевное замачивание семян и опрыскивание вегетирующих растений хлопчатника (Gossipium hirsutum L.) растворами сочетаний фитогормонов кинетина ( К Н) и гибберелловой кислоты ( Г К) и совместно с витаминами никотиновой кислотой ( Н К) и пантотеновой кислотой ( П К) эффективно стимулирует полевую всхожесть семян, рост стебля и образование побегов, среднюю площадь листа и общую фотосинтетическую листовую поверхность, улучшение водного режима. Также отмечено увеличение числа коробочек, длины волокна и выхода волокна с растения от 34,6 до 60,4 %. Наиболее эффективно предпосевное замачивание семян сочетанием фитогормонов совместно с витаминами. ...
11 10 2019 5:59:51
Статья в формате PDF 211 KB...
09 10 2019 7:19:47
Статья в формате PDF 117 KB...
08 10 2019 19:32:42
Статья в формате PDF 365 KB...
07 10 2019 19:31:25
Статья в формате PDF 146 KB...
05 10 2019 12:51:37
Статья в формате PDF 102 KB...
03 10 2019 12:45:51
Статья в формате PDF 104 KB...
02 10 2019 13:58:55
Статья в формате PDF 115 KB...
01 10 2019 22:37:57
Статья в формате PDF 124 KB...
30 09 2019 20:19:47
Статья в формате PDF 106 KB...
29 09 2019 5:32:36
Статья в формате PDF 104 KB...
27 09 2019 4:59:42
Статья в формате PDF 132 KB...
26 09 2019 9:34:48
Статья в формате PDF 261 KB...
24 09 2019 4:24:48
Статья в формате PDF 84 KB...
23 09 2019 1:35:54
Статья в формате PDF 121 KB...
22 09 2019 15:55:23
Статья в формате PDF 144 KB...
21 09 2019 18:38:13
Статья в формате PDF 283 KB...
20 09 2019 11:16:15
Разработаны препаративные методы синтеза сульфидов металлов в среде жидких н-алканов. Представлены результаты «дробного» и «свернутого» методов синтеза сульфидов металлов. Состав соединений установлен методами химического, рентгенофазового и рентгенофлуоресцентного анализов. ...
19 09 2019 23:12:45
Статья в формате PDF 106 KB...
18 09 2019 7:14:27
Статья в формате PDF 265 KB...
17 09 2019 14:29:53
Статья в формате PDF 102 KB...
15 09 2019 8:39:27
Статья в формате PDF 119 KB...
14 09 2019 15:51:48
Статья в формате PDF 136 KB...
13 09 2019 22:40:13
Статья в формате PDF 92 KB...
12 09 2019 18:18:45
Статья в формате PDF 125 KB...
11 09 2019 4:59:35
Статья в формате PDF 109 KB...
10 09 2019 12:16:25
Статья в формате PDF 311 KB...
09 09 2019 17:55:53
Статья в формате PDF 100 KB...
08 09 2019 7:56:48
Статья в формате PDF 274 KB...
06 09 2019 22:58:34
Статья в формате PDF 355 KB...
05 09 2019 11:45:34
Статья в формате PDF 109 KB...
04 09 2019 8:15:45
Статья в формате PDF 131 KB...
03 09 2019 10:28:38
Статья в формате PDF 313 KB...
02 09 2019 0:21:56
Статья в формате PDF 141 KB...
01 09 2019 7:40:42
Статья в формате PDF 848 KB...
31 08 2019 17:48:39
Статья в формате PDF 124 KB...
30 08 2019 17:56:28
Статья в формате PDF 308 KB...
29 08 2019 1:45:19
Статья в формате PDF 94 KB...
28 08 2019 14:47:34
Статья в формате PDF 292 KB...
26 08 2019 12:25:48
Статья в формате PDF 294 KB...
25 08 2019 18:50:43
Статья в формате PDF 300 KB...
24 08 2019 6:12:27
Статья в формате PDF 361 KB...
23 08 2019 2:33:23
В настоящей статье представлена многокритериальная математическая модель организации личностно-ориентированного обучения учащихся. Построена экстремальная модель на языке теории гиперграфов. ...
22 08 2019 10:26:31
Статья в формате PDF 116 KB...
21 08 2019 21:55:17
В течение продолжительного времени проводились триботехнические испытания различных термодиффузионных покрытий на изнашивание при трении скольжения. Они позволили сделать ряд принципиальных обобщений по взаимообусловленности структурного состояния покрытий и кинетики процессов износа. В результате моделирования фрикционных процессов широкого класса материалов было получено эмпирическое уравнение для коэффициента трения, отражающее параметрическое влияние свойств материала покрытий, реологию поверхностного трения и свойство смазочного материала. ...
20 08 2019 1:12:37
Статья в формате PDF 112 KB...
19 08 2019 21:57:25
Статья в формате PDF 109 KB...
18 08 2019 14:50:38
Статья в формате PDF 108 KB...
17 08 2019 2:23:30
Статья в формате PDF 211 KB...
16 08 2019 0:38:52
Обсуждены методика и некоторые результаты моделирования вероятных конфигураций межфазных границ на поверхности композиционных материалов, полученные методом итерации прямоугольных генераторов на определенных сетках Кеплера- Шубникова. ...
15 08 2019 3:28:31
Статья в формате PDF 141 KB...
14 08 2019 3:26:49
Статья в формате PDF 110 KB...
13 08 2019 17:33:44
Статья в формате PDF 101 KB...
11 08 2019 12:43:57
Статья в формате PDF 240 KB...
08 08 2019 21:20:36
Статья в формате PDF 120 KB...
07 08 2019 2:27:24
Статья в формате PDF 114 KB...
06 08 2019 2:47:43
« Что такое жизнь?» Этот вопрос занимает человечество с древнейших времён. Многие философы и естествоиспытатели пытались и пытаются разрешить этот вопрос, определить жизнь как явление. Существует множество определений жизни, но, несмотря на это, среди них нет ни одного, который бы наиболее полно отразил основной принцип существования жизни, её сущность. В предлагаемой вашему вниманию статье сделана ещё одна попытка объяснения феномена жизни. Её основная идея: Жизнь - это самовоспроизводящийся катализатор диссипации энергии. Что касается самовоспроизведения, то здесь всё более или менее понятно, а вот словосочетание «катализатор диссипации» требует некоторых разъяснений. Диссипация - термин, обозначающий рассеяние энергии, т.е. её переход с потенциально более высокого уровня на более низкий - тепловой уровень. В свете рассматриваемого определения жизни подразумевается, что энергия квантов солнечного света, которые могут странствовать в космосе «бесконечно», будучи поглощенной растениями поэтапно диссипатируется, в процессах жизнедеятельности и формирования собственных структур последовательными участниками пищевой цепи (растение - травоядное - хищник - падальщики), в тепловое излучение. Таким образом, живое вещество, многократно ускоряя процесс диссипации энергии солнечных квантов в тепловое излучение, играет в нем роль специфического катализатора. Далее рассматривается ряд важных следствий, вытекающих из данного определения. ...
05 08 2019 23:44:41
Приведены данные по распространению элементов платиновой группы ( Э П Г) в офиолитах Салаира, Алтая и Горной Шории. Э П Г в наибольших концентрациях отмечены в проявлениях хромитов, образующих подиформные залежи, а также в никелевых проявлениях с обильными сульфидами меди, никеля и кобальта. Минералы Э П Г представлены изоферроплатиной, иридосмином и рутениридосмином. Реже встречаются самородная платина, рутениевый невъянскит и рутениевый сысерскит. В рудных телах также присутствуют в повышенных концентрациях золото и серебро. Состав минеральных фаз платиноидов указывает на близость к восточно-уральскому геолого-промышленному типу, связанному с изверженными породами габбро-клинопироксенит-перидотитовой формации. ...
04 08 2019 19:41:25
Статья в формате PDF 192 KB...
03 08 2019 2:18:23
Статья в формате PDF 111 KB...
02 08 2019 4:27:33
Статья в формате PDF 302 KB...
01 08 2019 14:49:40
Статья в формате PDF 104 KB...
31 07 2019 23:56:19
Статья в формате PDF 256 KB...
29 07 2019 2:49:11
Статья в формате PDF 329 KB...
28 07 2019 16:28:12
Установлены специфические особенности микробного населения почв мерзлотных горно-таежных техногенных ландшафтов Эльконского ураново-рудного района на территории Южной Якутии. Такие как высокая численность эколого-трофических групп микроорганизмов (2,0·103–7,6·107 кл/г), сопоставимая с плотностью микробов в лугово-степных почвах Центральной Якутии и особый характер распределения их по профилю почв в зависимости от содержания в них урана. В почве радиоактивно-загрязненного разреза с уменьшением содержания урана до 161 мг/кг наблюдается увеличение численности всех исследованных групп микроорганизмов. В остальных образцах данного разреза с увеличением содержания урана в почве наблюдается исчезновение или спад численности микроорганизмов на 1–2 порядка. В отличие от загрязненного разреза в почве нативного ландшафта численность микроорганизмов остается достаточно высокой по всему почвенному профилю. ...
26 07 2019 11:32:51
Статья в формате PDF 139 KB...
25 07 2019 9:20:16
Статья в формате PDF 130 KB...
23 07 2019 11:36:32
Статья в формате PDF 255 KB...
22 07 2019 14:42:59
Статья в формате PDF 131 KB...
21 07 2019 4:40:26
Статья в формате PDF 196 KB...
20 07 2019 7:49:41
Статья в формате PDF 244 KB...
19 07 2019 15:10:51
Статья в формате PDF 124 KB...
18 07 2019 2:24:21
На основе введённых функций состояния для электромагнитного поля и зарядовой функции состояния для частиц выведена полная система уравнений Максвелла для электродинамики. Показано, что закон сохранения зарядов есть следствие существования этой функции. Показано также, что в вакууме электромагнитное поле отсутствует, что подтверждает справедливость теории дальнодействия. ...
17 07 2019 7:24:15
Статья в формате PDF 118 KB...
16 07 2019 23:48:54
Статья в формате PDF 105 KB...
15 07 2019 22:30:24
Статья в формате PDF 110 KB...
14 07 2019 22:11:25
Статья в формате PDF 323 KB...
13 07 2019 7:22:14
Статья в формате PDF 212 KB...
12 07 2019 22:48:22
Статья в формате PDF 103 KB...
11 07 2019 5:49:19
Статья в формате PDF 269 KB...
10 07 2019 19:27:41
Статья в формате PDF 87 KB...
09 07 2019 10:51:35
Статья в формате PDF 111 KB...
08 07 2019 20:40:38
Статья в формате PDF 127 KB...
07 07 2019 5:34:26
При управлении автоматическими космическими аппаратами ( К А) важной проблемой является обеспечение надежного и оперативного анализа и диагностирования работоспособности бортовых систем. Это позволит своевременно выявить негативные тенденции в работе бортовой аппаратуры и предотвратить их развитие. Наибольшую актуальность проблема приобретает при управлении К А со сложными бортовыми системами, характеризующимися большим объемом телеметрических параметров, а так же при необходимости выдачи командных воздействий непосредственно в сеансах связи. Существующий опыт управления К А показывает, что в ряде случаев только своевременная выдача команд немедленного исполнения позволила обеспечить выполнение программы полета К А [1]. В настоящей работе предлагается общий подход к решению указанной проблемы, основанный на создании адекватных моделей анализа и диагностики функционирования бортовых систем и алгоритмов автоматизированной выработки рекомендаций по воздействию на К А. Ожидается, что использование в практике управления таких моделей и алгоритмов даст возможность существенно повысить эффективность работы аппаратуры, в том числе за счет оперативного устранения возникающих на борту нештатных ситуаций. ...
05 07 2019 6:30:33
Статья в формате PDF 118 KB...
04 07 2019 19:30:53
Статья в формате PDF 296 KB...
03 07 2019 3:34:38
Статья в формате PDF 103 KB...
02 07 2019 2:31:50
Статья в формате PDF 114 KB...
30 06 2019 7:33:44
В статье показано, что ремонт бытовой техники в зависимости от сложности и условий эксплуатации подразделяется на ремонт непосредственно на дому у заказчика, ремонт в мастерской. Ремонт на дому у заказчика связан с выполнением мелкого и среднего ремонта, т.е. когда ремонт технически возможен и экономически целесообразен. Ремонт в мастерской выполняется тогда, когда невозможно его выполнить в домашних условиях. Кроме того , ремонт бывает в гарантийный период и в послегарантийный периоды эксплуатации. Во всех случаях оплата за ремонт осуществляется по своим правилам, ...
28 06 2019 21:24:19
Статья в формате PDF 144 KB...
26 06 2019 16:28:45
Статья в формате PDF 119 KB...
24 06 2019 16:14:10
Статья в формате PDF 193 KB...
23 06 2019 16:26:39
Статья в формате PDF 285 KB...
22 06 2019 0:45:21
Статья в формате PDF 113 KB...
20 06 2019 12:56:34
Статья в формате PDF 90 KB...
19 06 2019 2:47:20
Статья в формате PDF 105 KB...
18 06 2019 17:57:17
Статья в формате PDF 97 KB...
17 06 2019 22:54:56
Статья в формате PDF 495 KB...
16 06 2019 1:54:14
Статья в формате PDF 245 KB...
15 06 2019 11:21:56
Статья в формате PDF 251 KB...
14 06 2019 5:28:37
Статья в формате PDF 321 KB...
13 06 2019 17:38:24
Статья в формате PDF 120 KB...
12 06 2019 1:18:56
Статья в формате PDF 335 KB...
11 06 2019 16:57:18
Статья в формате PDF 125 KB...
10 06 2019 4:55:14
В работе исследовали влияние этацизина и димефосфона на смертность белых мышей и динамику поведенческих реакций в условиях хронического гиподинамического стресса. Показано токсическое влияние этацизина: увеличение смертности животных и негативное влияние на поведенческие реакции. Димефосфон не оказывал влияния на летальность и проявлял стресспротекторное ...
09 06 2019 14:11:27
Статья в формате PDF 103 KB...
08 06 2019 7:46:25
Статья в формате PDF 118 KB...
07 06 2019 1:41:23
Статья в формате PDF 253 KB...
06 06 2019 18:56:26
Проанализированы изменения теплового состояния грунтов при техногенных воздействиях. Выявлено значительное повышение среднегодовой температуры верхних горизонтов криолитозоны и увеличение глубины сезонного протаивания при вырубке леса и удалении напочвенного покрова, вырубке леса на гарях в межаласном типе местности. Количественно оценена динамика среднегодовой температуры грунтов на разнорежимных вырубках, на гарях в зависимости от стадий сукцессионного развития растительности. ...
05 06 2019 0:21:46
Статья в формате PDF 204 KB...
02 06 2019 10:35:11
Статья в формате PDF 95 KB...
01 06 2019 20:26:16
Статья в формате PDF 123 KB...
31 05 2019 19:36:22
Статья в формате PDF 100 KB...
30 05 2019 21:51:13
Статья в формате PDF 98 KB...
27 05 2019 11:16:27
Статья в формате PDF 414 KB...
26 05 2019 1:29:47
Статья в формате PDF 295 KB...
25 05 2019 21:13:30
Статья в формате PDF 131 KB...
24 05 2019 9:25:25
Статья в формате PDF 111 KB...
23 05 2019 19:19:30
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: