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 136 KB...
14 11 2019 5:18:44
Статья в формате PDF 98 KB...
12 11 2019 23:22:27
Статья в формате PDF 111 KB...
11 11 2019 4:12:27
Статья в формате PDF 224 KB...
10 11 2019 3:50:55
Статья в формате PDF 117 KB...
09 11 2019 1:11:16
Статья в формате PDF 848 KB...
08 11 2019 11:16:14
Статья в формате PDF 126 KB...
07 11 2019 23:49:49
Статья в формате PDF 172 KB...
05 11 2019 7:53:34
Статья в формате PDF 261 KB...
04 11 2019 9:31:56
Статья в формате PDF 110 KB...
03 11 2019 22:12:49
Статья в формате PDF 101 KB...
01 11 2019 17:16:53
Статья в формате PDF 86 KB...
31 10 2019 4:49:39
Статья в формате PDF 262 KB...
30 10 2019 12:57:39
Статья в формате PDF 138 KB...
29 10 2019 14:28:39
Статья в формате PDF 118 KB...
28 10 2019 1:59:13
Статья в формате PDF 100 KB...
27 10 2019 3:55:56
Статья в формате PDF 109 KB...
26 10 2019 4:23:12
Статья в формате PDF 105 KB...
25 10 2019 2:31:57
Статья в формате PDF 498 KB...
24 10 2019 8:35:18
Статья в формате PDF 119 KB...
23 10 2019 4:53:12
Статья в формате PDF 109 KB...
22 10 2019 2:52:21
Статья в формате PDF 119 KB...
20 10 2019 23:33:41
Статья в формате PDF 111 KB...
19 10 2019 11:23:18
Статья в формате PDF 321 KB...
18 10 2019 14:42:29
Статья в формате PDF 127 KB...
17 10 2019 15:49:37
Статья в формате PDF 129 KB...
16 10 2019 18:35:46
Статья в формате PDF 100 KB...
15 10 2019 18:16:28
Статья в формате PDF 100 KB...
14 10 2019 4:22:54
Статья в формате PDF 252 KB...
13 10 2019 15:14:33
Статья в формате PDF 99 KB...
12 10 2019 11:56:41
Статья в формате PDF 312 KB...
11 10 2019 18:46:36
Статья в формате PDF 120 KB...
10 10 2019 16:29:14
Статья в формате PDF 104 KB...
09 10 2019 10:34:15
Статья в формате PDF 109 KB...
08 10 2019 3:34:45
Статья в формате PDF 113 KB...
07 10 2019 9:51:15
Статья в формате PDF 244 KB...
06 10 2019 16:40:36
Статья в формате PDF 129 KB...
05 10 2019 10:11:42
Статья в формате PDF 130 KB...
04 10 2019 5:23:41
Статья в формате PDF 131 KB...
03 10 2019 4:31:33
Статья в формате PDF 132 KB...
02 10 2019 2:35:12
Статья в формате PDF 115 KB...
01 10 2019 11:47:32
Исторический аспект развития студенческого самоуправления в дореволюционный, советский и переходный периоды России показали, что будущее страны на современном этапе определяется тем, каким образом будут осуществлены воспитание и подготовка квалифицированной рабочей силы, готовой к постоянному профессиональному росту, социальной и профессиональной мобильности. Одним из важных стимулов повышения гражданской, патриотической и социальной активности будущих специалистов являются восстановление, наличие и дальнейшее развитие и совершенствование таких демократических институтов в студенческой среде как соуправление и самоуправление. ...
30 09 2019 17:39:21
Статья в формате PDF 117 KB...
29 09 2019 2:16:12
Статья в формате PDF 245 KB...
28 09 2019 15:55:10
Статья в формате PDF 181 KB...
27 09 2019 19:53:29
В статье описывается математическая модель, связывающая уровень психической реакции с личностными характеристиками человека и с силой информационного воздействия на него. Исследуются условия устойчивости модели методами теории автоматического управления. ...
26 09 2019 13:55:13
Статья в формате PDF 240 KB...
25 09 2019 0:32:33
Статья в формате PDF 278 KB...
24 09 2019 13:51:20
Статья в формате PDF 106 KB...
23 09 2019 15:18:53
Статья в формате PDF 102 KB...
22 09 2019 10:52:56
Статья в формате PDF 149 KB...
21 09 2019 22:44:58
Статья в формате PDF 253 KB...
20 09 2019 8:58:44
Статья в формате PDF 143 KB...
19 09 2019 13:43:38
Статья в формате PDF 152 KB...
17 09 2019 5:58:52
Статья в формате PDF 122 KB...
16 09 2019 17:36:48
Статья в формате PDF 109 KB...
15 09 2019 10:57:48
Статья в формате PDF 241 KB...
11 09 2019 21:33:23
Статья в формате PDF 106 KB...
10 09 2019 14:51:19
Статья в формате PDF 107 KB...
09 09 2019 9:36:49
Статья в формате PDF 113 KB...
08 09 2019 13:25:57
Статья в формате PDF 89 KB...
07 09 2019 9:51:32
Статья в формате PDF 256 KB...
06 09 2019 23:36:43
Статья в формате PDF 115 KB...
05 09 2019 13:55:53
Статья в формате PDF 130 KB...
04 09 2019 17:29:40
Статья в формате PDF 107 KB...
03 09 2019 14:27:46
Статья в формате PDF 124 KB...
02 09 2019 2:39:53
Статья в формате PDF 112 KB...
01 09 2019 20:46:12
Статья в формате PDF 125 KB...
30 08 2019 2:42:23
Статья в формате PDF 125 KB...
29 08 2019 21:42:28
Статья в формате PDF 110 KB...
28 08 2019 20:20:43
Статья в формате PDF 253 KB...
27 08 2019 18:43:29
Статья в формате PDF 304 KB...
24 08 2019 19:47:38
Статья в формате PDF 120 KB...
23 08 2019 15:24:27
Статья в формате PDF 129 KB...
22 08 2019 14:42:36
Статья в формате PDF 119 KB...
21 08 2019 9:53:28
Статья в формате PDF 81 KB...
20 08 2019 14:29:26
В данной работе авторами выдвигается и обосновывается тезис о том, что торгово-коммерческая деятельность является определяющим фактором в системе рыночных отношений. ...
19 08 2019 5:27:41
Статья в формате PDF 392 KB...
18 08 2019 16:13:44
В статье раскрываются новые знания, которые становятся стратегическим ресурсом, обеспечивают России статус великой державы и формирование упреждающей реакции на скрытые угрозы национальным интересам. Паспорта научных специальностей способствуют консолидации интеллектуальных ресурсов страны на самых актуальных направлениях исследований. Выявленные различия характеризуют определяющую роль паспорта научной специальности в резонансном взаимодействии с диссертационными работами, при наличии которого достигается соответствие предмета исследования паспорту научной специальности. Резонансное взаимодействие объекта и субъекта в научном творчестве при выполнении диссертационной работы составляет основной принцип интеллектуальной информационной технологии как инструмента научного творчества. ...
17 08 2019 12:30:20
Статья в формате PDF 268 KB...
16 08 2019 13:14:14
Статья в формате PDF 140 KB...
14 08 2019 23:57:10
Статья в формате PDF 179 KB...
13 08 2019 21:12:32
Статья в формате PDF 121 KB...
11 08 2019 14:13:44
Статья в формате PDF 135 KB...
09 08 2019 0:10:13
Статья в формате PDF 110 KB...
08 08 2019 10:48:18
Статья в формате PDF 281 KB...
07 08 2019 4:59:38
Статья в формате PDF 264 KB...
05 08 2019 5:27:37
Показана возможность использования электрохимически активированной воды (в виде анолита и католита) для повышения урожайности зерновых и овощных (картофеля) культур и улучшения фитосанитарной ситуации с помощью модуля активации оросительной воды. Наиболее энтомоцидным действием в отношении пшеничного трипса обладал анолит с окислительно-восстановительным потенциалом +600 и +900 м В. Католит с О В П – 700 м В способствовал увеличению всхожести до 96%. Хороший результат в борьбе против колорадского жука давала предпосевная обработка клубней картофеля вначале анолитом, а потом католитом. Заселенность кустов колорадским жуком и проволочником снизилась на 37–83%. Наиболее эффективно в плане оптимизации фитосанитарного состояния посевов сочетание предпосевной обработки семян с последующим опрыскиванием стеблестоя католитом или анолитом. ...
04 08 2019 0:12:46
Статья в формате PDF 144 KB...
03 08 2019 20:22:30
Статья в формате PDF 142 KB...
02 08 2019 8:13:27
Статья в формате PDF 111 KB...
01 08 2019 23:21:16
Статья в формате PDF 250 KB...
31 07 2019 1:21:35
Статья в формате PDF 108 KB...
30 07 2019 0:13:21
Статья в формате PDF 112 KB...
29 07 2019 23:17:18
Статья в формате PDF 102 KB...
28 07 2019 0:27:55
Статья в формате PDF 113 KB...
26 07 2019 0:39:20
Статья в формате PDF 117 KB...
25 07 2019 3:24:59
В работе представлены результаты исследования влияния высокоинтенсивных физических факторов электрического поля коронного разряда ( Э П К Р), создаваемого установкой « Экран», и некогерентных световых импульсов ( Н С И), создаваемых установкой « Стимул» [1, 2], на семена овощных культур, с целью повышения урожайности. По результатам исследования выявлено, что все использованные в эксперименте режимы высокоинтенсивного физического воздействия на семена овощных культур оказывают стимулирующий биологический эффект при оценке урожайности. Определено, что наиболее эффективными режимами Э П К Р для повышения урожайности овощных культур являются режимы с напряженностью электрического поля 3,5 к В/см и 5 к В/см. Выявлено, что наиболее эффективными режимами Н С И для повышения урожайности овощных культур является режим с запасенной суммарной электрической энергией импульсного источника энерго-питания 80 к Дж. Показано, что при воздействии на посадочный материал картофеля Н С И с запасенной суммарной электрической энергией 40 к Дж наблюдается стимулирование роста, развития, повышение всхожести и сокращение вегетационного периода картофеля. Кроме того, данное физическое воздействие вызывает повышение качества урожая картофеля, т.к. вес и количество крупных и средних клубней в опытной группе значительно больше, чем в контрольной. ...
24 07 2019 1:30:51
Статья в формате PDF 114 KB...
23 07 2019 7:23:18
Статья в формате PDF 161 KB...
22 07 2019 14:49:51
Приведены данные по петрологии и потенциальной рудоносности умеренно-щелочных гранитоидов Нагорного Сангилена, которые по сумме признаков отнесены к анорогенному типу. Показано ведущее значение в генерации этих фельзических интрузивных образований флюидного режима, в котором доминирующую роль играли концентрации плавиковой кислоты. ...
21 07 2019 5:47:40
Статья в формате PDF 304 KB...
20 07 2019 6:34:27
Статья в формате PDF 105 KB...
19 07 2019 20:40:34
Статья в формате PDF 317 KB...
18 07 2019 22:40:44
В статье на основе материала « Национального корпуса русского языка» дан анализ вербальному и невербальному воплощению эмотивного концепта «обида» в художественном тексте. На языковом уровне рассмотрена сочетаемость лексемы «обида» с другими словами-эмотивами. На неязыковом уровне охарактеризованы невербальные компоненты проявления данной эмоции (плач, взгляд, жесты). Представленный анализ позволяет сделать вывод о национальной специфики данного чувства. ...
17 07 2019 21:10:11
Статья в формате PDF 111 KB...
16 07 2019 1:27:17
Статья в формате PDF 270 KB...
14 07 2019 20:18:59
Статья в формате PDF 137 KB...
13 07 2019 19:21:49
Статья в формате PDF 116 KB...
12 07 2019 6:37:40
Статья в формате PDF 93 KB...
10 07 2019 11:57:16
Статья в формате PDF 241 KB...
08 07 2019 5:50:38
Статья в формате PDF 311 KB...
07 07 2019 17:16:35
Статья в формате PDF 90 KB...
06 07 2019 14:21:16
Статья в формате PDF 342 KB...
05 07 2019 17:20:26
Статья в формате PDF 365 KB...
04 07 2019 21:51:36
Статья в формате PDF 91 KB...
03 07 2019 8:58:21
Статья в формате PDF 315 KB...
30 06 2019 23:20:20
Статья в формате PDF 101 KB...
29 06 2019 12:55:27
Статья в формате PDF 102 KB...
28 06 2019 11:52:25
Статья в формате PDF 111 KB...
27 06 2019 19:58:37
Статья в формате PDF 109 KB...
26 06 2019 21:14:57
Статья в формате PDF 111 KB...
25 06 2019 7:32:49
Статья в формате PDF 138 KB...
24 06 2019 10:28:20
Статья в формате PDF 119 KB...
23 06 2019 7:28:22
Статья в формате PDF 112 KB...
22 06 2019 11:10:56
Статья в формате PDF 108 KB...
21 06 2019 1:57:21
Статья в формате PDF 103 KB...
20 06 2019 7:53:15
Предложен метод межреберного внутримышечного введения препаратов с непосредственным ультразвуковым «метод глубокого фонофореза», или лазерным воздействием «метод глубокого фотофореза» на место инъекции по рентгенологической проекции воспалительной зоны, и изучены механизмы их лечебного действия у больных деструктивным туберкулезом легких с выраженным пневмофиброзом и патологией органов пищеварения. Создание в очаге туберкулезного поражения повышенной концентрации изониазида повышает эффективность химиотерапии туберкулеза легких в условиях выраженного пневмофиброза изученными методами на 18%. ...
19 06 2019 14:18:27
Статья в формате PDF 293 KB...
18 06 2019 12:20:41
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: