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 106 KB...
20 09 2020 3:23:11
Установлен факт защитного влияния нового бионического режима импульсно-гипоксических адаптаций на восстановительные процессы коры мозга после удаления внутричерепных опухолей у нейрохирургических больных. Механизмом протекции мозга от рецидива злокачественных опухолей может быть согласование ритмов энергопродукции и энергопотребления в процессе формирования адаптации. ...
19 09 2020 19:33:50
Статья в формате PDF 136 KB...
18 09 2020 4:57:39
Статья в формате PDF 345 KB...
17 09 2020 3:11:26
Статья в формате PDF 261 KB...
16 09 2020 16:22:39
Статья в формате PDF 135 KB...
15 09 2020 2:52:50
На материале 769 клинических наблюдений проведен анализ причин возникновения острого панкреатита после эндоскопической папиллотомии. Установлено, что основой их развития является прямое повреждение главного протока поджелудочной железы. Разработаны способы профилактики постманипуляционных панкреатитов. ...
14 09 2020 16:48:43
Статья в формате PDF 116 KB...
12 09 2020 15:16:12
Статья в формате PDF 96 KB...
11 09 2020 19:10:22
Статья в формате PDF 140 KB...
10 09 2020 21:50:45
Статья в формате PDF 133 KB...
09 09 2020 17:27:49
Статья в формате PDF 117 KB...
08 09 2020 23:23:22
Статья в формате PDF 129 KB...
07 09 2020 21:38:58
Статья в формате PDF 244 KB...
06 09 2020 21:20:25
Статья в формате PDF 125 KB...
05 09 2020 17:30:42
Статья в формате PDF 140 KB...
04 09 2020 2:40:32
Статья в формате PDF 143 KB...
03 09 2020 3:47:52
Статья в формате PDF 293 KB...
02 09 2020 17:36:23
Статья в формате PDF 109 KB...
01 09 2020 11:29:26
Статья в формате PDF 250 KB...
31 08 2020 20:49:56
Статья в формате PDF 120 KB...
30 08 2020 15:55:14
Статья в формате PDF 267 KB...
29 08 2020 4:29:39
Статья в формате PDF 148 KB...
28 08 2020 16:58:40
Статья в формате PDF 113 KB...
27 08 2020 16:32:49
Статья в формате PDF 97 KB...
26 08 2020 6:47:38
Статья в формате PDF 355 KB...
25 08 2020 18:52:35
Статья в формате PDF 110 KB...
24 08 2020 7:20:10
Целью данной работы был анализ психофизиологических показателей студентов очной формы обучения, разработка мер по оптимизации учебного процесса и по предотвращению развития хронического стресса. Испытуемыми были 62 студента Института декоративно-прикладного искусства (средний возраст 25±3,7 лет) и 24 студента других высших учебных заведений, занимающихся в группе Айкидо (средний возраст 20,5±2,2 лет). Психофизиологическое состояние здоровья студентов расценивается как «функциональное перенапряжение». знание психофизиологических механизмов восприятия улучшает усвоение нового лекционного непрофильного материала. занятия восточными спортивными практиками способствуют нормализации исследуемых функций ...
23 08 2020 23:30:20
В статье дано определение техническому состоянию техники, представлены виды технических состояний и процессы изменения технического состояния при эксплуатации. Бытовая техника при эксплуатации может принимать исправное и неисправное состояние, а также работоспособное и неработоспособное состояние. Показана взаимосвязь видов технических состояний в виде графа переходов технических состояний, позволяющий проводить технологию восстановления работоспособности техники. Определен порядок восстановления бытовой техники и сформулирован критерий отказа техники. Рассмотрены признаки восстановления бытовой техники по отношению к восстанавливаемой и невосстанавливаемой техники. Показано, что к невосстанавливаемой технике относится техника, нахоящаяся в предельном состоянии или в результате ресурсного отказа. Рассмотрены признаки предельного состояния для восстанавливаемой и невосстанавливаемой техники. ...
22 08 2020 2:38:22
Статья в формате PDF 108 KB...
21 08 2020 5:28:16
Статья в формате PDF 107 KB...
20 08 2020 23:24:13
Статья в формате PDF 115 KB...
19 08 2020 13:18:55
Статья в формате PDF 294 KB...
17 08 2020 9:42:24
Статья в формате PDF 117 KB...
16 08 2020 3:38:53
Статья в формате PDF 131 KB...
14 08 2020 10:40:30
Статья в формате PDF 121 KB...
13 08 2020 15:14:37
Статья в формате PDF 352 KB...
12 08 2020 12:12:52
Статья в формате PDF 112 KB...
11 08 2020 21:28:25
Статья в формате PDF 112 KB...
10 08 2020 21:19:48
Статья в формате PDF 683 KB...
09 08 2020 19:59:20
Статья в формате PDF 133 KB...
08 08 2020 0:31:36
Статья в формате PDF 95 KB...
07 08 2020 17:13:22
Статья в формате PDF 99 KB...
06 08 2020 21:22:35
Статья в формате PDF 106 KB...
04 08 2020 16:50:59
Статья в формате PDF 151 KB...
03 08 2020 14:40:58
Измерена подъемная сила, создаваемая скошенным экранированным кольцевым крылом. Показано, что экспериментальные результаты удовлетворяют свойству автомодельности. ...
02 08 2020 22:46:56
Статья в формате PDF 91 KB...
01 08 2020 23:36:10
Статья в формате PDF 119 KB...
31 07 2020 4:14:38
Статья в формате PDF 85 KB...
30 07 2020 6:29:28
Статья в формате PDF 92 KB...
29 07 2020 17:26:50
Статья в формате PDF 114 KB...
27 07 2020 3:55:46
Статья в формате PDF 277 KB...
26 07 2020 8:40:53
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%. ...
25 07 2020 1:22:19
Статья в формате PDF 106 KB...
24 07 2020 3:45:53
Исследовано влияние вегетативной нервной системы на нелинейную динамику сердечного ритма. С этой целью рассмотрены две модели: первая основана на изучении нелинейных показателей у лиц с различным вегетативным балансом, который является важнейшим показателем состояния вегетативной нервной регуляции сердечно-сосудистой системы. Вторая модель – это возрастные особенности нелинейной динамики сердечного ритма. Показано, что наибольшая сложность и «хаотичность» ритма сердца наблюдается у лиц с преобладающим влиянием парасимпатического отдела В Н С. Наоборот, смещение вегетативного баланса в сторону симпатического отдела приводит к упорядочению последовательности кардиоинтервалов, Однако конечный результат не является просто суммой данных воздействий, поскольку интегрированные влияния обеих отделов В Н С имеет форму нелинейных взаимосвязей. ...
22 07 2020 18:35:58
Статья в формате PDF 86 KB...
20 07 2020 5:28:19
Статья в формате PDF 92 KB...
19 07 2020 19:53:56
Статья в формате PDF 125 KB...
18 07 2020 4:57:19
Статья в формате PDF 114 KB...
17 07 2020 15:42:16
Статья в формате PDF 110 KB...
16 07 2020 17:37:54
Статья в формате PDF 219 KB...
15 07 2020 17:34:22
Статья в формате PDF 311 KB...
14 07 2020 18:57:17
Статья в формате PDF 82 KB...
13 07 2020 5:57:19
Статья в формате PDF 270 KB...
11 07 2020 10:12:28
В настояще время весьма актуальной является задача поиска, отбора, поддержки и развития интеллектуально одарённых детей. « Трёхкольцевая модель одарённости» Рензулли включает следующие компоненты: высокий уровень интеллекта, креативность и усиленную мотивацию. Такие дети требуют дифференцированных учебных программ и особой педагогической поддержки. В современной практике обучения используются педагогические стратегии и программы, которые предусматривают высокий уровень развития мыслительных процессов, совершенствование творческих способностей и быстрое усвоение знаний, умений и навыков. Процесс обучения одарённых детей требует создания особой образовательной среды. Ключевой фигурой в создании такой среды является учитель. Функция педагога состоит в сопровождении и поддержке, развитии личности ученика. Продуктивность взаимодействий обеспечивается включённостью ученика и учителя в общую целенаправленную деятельность. ...
10 07 2020 2:10:12
Статья в формате PDF 94 KB...
09 07 2020 20:15:19
Статья в формате PDF 122 KB...
08 07 2020 16:15:15
Статья в формате PDF 98 KB...
07 07 2020 9:24:39
Статья в формате PDF 147 KB...
06 07 2020 22:34:11
Статья в формате PDF 151 KB...
05 07 2020 3:34:14
Статья в формате PDF 139 KB...
04 07 2020 6:31:55
Статья в формате PDF 119 KB...
03 07 2020 2:42:36
Статья в формате PDF 114 KB...
02 07 2020 21:32:55
Статья в формате PDF 308 KB...
01 07 2020 23:36:27
Статья в формате PDF 110 KB...
29 06 2020 15:42:12
Статья в формате PDF 88 KB...
28 06 2020 11:50:57
Статья в формате PDF 251 KB...
27 06 2020 2:39:24
Статья в формате PDF 127 KB...
26 06 2020 20:11:11
Статья в формате PDF 275 KB...
25 06 2020 13:36:20
Рассмотрена экономико-математическая модель конкуренции двух фирм на однородном рынке сбыта. Приводится формулировка соответствующей задачи Коши для системы обыкновенных дифференциальных уравнений первого порядка, описывающей динамику развития системы, которая может быть легко обобщена на случай произвольного количества конкурирующих предприятий. Дана экономическая интерпретация полученных результатов. ...
24 06 2020 7:34:23
Статья в формате PDF 142 KB...
23 06 2020 7:10:14
Статья в формате PDF 97 KB...
22 06 2020 9:31:56
Статья в формате PDF 331 KB...
21 06 2020 9:57:23
Статья в формате PDF 396 KB...
20 06 2020 13:32:11
В результате проведенного исследования установлено, что одними из ведущих патогенетических факторов течения половых инфекций являются нарушения в деятельности иммунной системы. В процессе исследования выявлены изменения в клеточном иммунитете, свидетельствующие о наличии супрессии Т - клеточного звена и наличии диссиммуноглобулинемии. Выявлено, что наиболее выраженные изменения в системе клеточного и гуморального иммунитета обнаружены у больных с хроническим течением инфекционного процесса. ...
19 06 2020 11:31:52
Статья в формате PDF 127 KB...
18 06 2020 19:28:57
Статья в формате PDF 98 KB...
17 06 2020 11:33:55
Статья в формате PDF 127 KB...
16 06 2020 7:12:50
Статья в формате PDF 91 KB...
15 06 2020 22:54:19
Статья в формате PDF 102 KB...
13 06 2020 11:23:12
Статья в формате PDF 107 KB...
11 06 2020 22:29:25
Статья в формате PDF 109 KB...
09 06 2020 6:14:52
Статья в формате PDF 125 KB...
08 06 2020 18:48:38
Статья в формате PDF 110 KB...
07 06 2020 0:47:56
Статья в формате PDF 119 KB...
06 06 2020 9:25:38
Статья в формате PDF 126 KB...
05 06 2020 13:29:47
Статья в формате PDF 280 KB...
04 06 2020 23:24:58
Статья в формате PDF 198 KB...
02 06 2020 1:45:21
Статья в формате PDF 125 KB...
01 06 2020 5:50:13
Статья в формате PDF 103 KB...
31 05 2020 22:28:48
Статья в формате PDF 120 KB...
29 05 2020 1:56:19
Статья в формате PDF 115 KB...
27 05 2020 14:20:40
Статья в формате PDF 266 KB...
25 05 2020 23:14:15
Статья в формате PDF 146 KB...
23 05 2020 10:53:56
Статья в формате PDF 105 KB...
22 05 2020 23:31:18
Статья в формате PDF 133 KB...
21 05 2020 23:32:22
Статья в формате PDF 303 KB...
20 05 2020 10:26:15
Статья в формате PDF 277 KB...
18 05 2020 8:39:37
Статья в формате PDF 116 KB...
17 05 2020 21:19:10
Статья в формате PDF 105 KB...
16 05 2020 2:48:57
Статья в формате PDF 104 KB...
15 05 2020 23:20:19
Статья в формате PDF 132 KB...
14 05 2020 19:34:16
Статья в формате PDF 306 KB...
13 05 2020 9:35:33
Статья в формате PDF 109 KB...
12 05 2020 21:43:21
Статья в формате PDF 104 KB...
11 05 2020 4:59:50
Статья в формате PDF 134 KB...
10 05 2020 8:57:29
Статья в формате PDF 263 KB...
09 05 2020 13:49:38
Статья в формате PDF 300 KB...
08 05 2020 22:53:33
Статья в формате PDF 100 KB...
07 05 2020 14:16:45
Статья в формате PDF 109 KB...
06 05 2020 3:35:55
Статья в формате PDF 120 KB...
05 05 2020 9:37:57
Статья в формате PDF 183 KB...
04 05 2020 7:25:34
Статья в формате PDF 100 KB...
03 05 2020 15:39:48
Статья в формате PDF 295 KB...
01 05 2020 11:20:26
Статья в формате PDF 117 KB...
30 04 2020 8:21:48
Статья в формате PDF 244 KB...
29 04 2020 9:37:31
Статья в формате PDF 283 KB...
27 04 2020 4:40:38
Статья в формате PDF 214 KB...
26 04 2020 21:44:31
Статья в формате PDF 274 KB...
25 04 2020 0:24:43
Статья в формате PDF 124 KB...
24 04 2020 21:25:10
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: