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 308 KB...
30 05 2020 21:43:51
Статья в формате PDF 105 KB...
29 05 2020 2:10:41
Статья в формате PDF 105 KB...
28 05 2020 17:42:10
Статья в формате PDF 138 KB...
27 05 2020 5:22:47
Статья в формате PDF 88 KB...
26 05 2020 13:18:51
Статья в формате PDF 108 KB...
25 05 2020 20:45:51
Статья в формате PDF 102 KB...
24 05 2020 9:37:10
Статья в формате PDF 138 KB...
23 05 2020 12:55:42
Статья в формате PDF 101 KB...
22 05 2020 20:12:55
Статья в формате PDF 113 KB...
21 05 2020 15:40:45
Понятие время является важнейшим понятием, как физики, так и философии. Актуальность этой проблемы обусловлена тем, что до сих пор, несмотря на широкий круг исследований, не сложилось твердо закрепленного представления о времени. В статье делается попытка раскрыть сущность понятия времени и связать меру времени с движением. За меру времени механического движения предлагается выбрать путь, пройденный, например, концом стрелки часов, участвующей не только в собственном движении относительно циферблата, как это принято, но и в сложном движении, включающем движение часов как целое относительно внешнего наблюдателя. Синхронизация хода часов производится по периодам их движений в соответствие с принятым эталоном времени. Рассматривается случай, когда часы движутся относительно внешнего наблюдателя с постоянной скоростью. Такой подход к проблеме времени позволяет понять его непрерывность и бесконечность. ...
20 05 2020 7:30:15
Статья в формате PDF 257 KB...
19 05 2020 2:44:23
Статья в формате PDF 118 KB...
18 05 2020 0:47:45
В статье описываются математические модели в виде уравнения регрессии, которое позволяет по клиническим признакам хронической сердечной недостаточности со статистической достоверностью предсказать результаты 6-минутного теста. ...
17 05 2020 14:54:39
Статья в формате PDF 106 KB...
15 05 2020 13:26:44
Статья в формате PDF 100 KB...
14 05 2020 21:20:13
Статья в формате PDF 252 KB...
13 05 2020 16:59:33
Статья в формате PDF 212 KB...
12 05 2020 16:22:15
Статья в формате PDF 107 KB...
11 05 2020 7:19:53
Статья в формате PDF 103 KB...
10 05 2020 17:40:15
Статья в формате PDF 108 KB...
09 05 2020 3:36:55
Статья в формате PDF 105 KB...
08 05 2020 14:12:12
Статья в формате PDF 205 KB...
07 05 2020 2:33:50
Измерена подъемная сила, создаваемая скошенным экранированным кольцевым крылом. Показано, что экспериментальные результаты удовлетворяют свойству автомодельности. ...
06 05 2020 11:49:37
Статья в формате PDF 138 KB...
05 05 2020 12:57:10
Статья в формате PDF 134 KB...
04 05 2020 6:44:52
Статья в формате PDF 122 KB...
03 05 2020 12:43:49
Статья в формате PDF 107 KB...
02 05 2020 22:59:41
Статья в формате PDF 124 KB...
01 05 2020 12:26:56
Статья в формате PDF 133 KB...
30 04 2020 14:42:18
Статья в формате PDF 108 KB...
28 04 2020 23:27:54
Статья в формате PDF 104 KB...
27 04 2020 8:26:30
Статья в формате PDF 112 KB...
25 04 2020 22:18:36
Статья в формате PDF 92 KB...
24 04 2020 13:31:26
Статья в формате PDF 113 KB...
23 04 2020 15:59:35
Статья в формате PDF 114 KB...
22 04 2020 22:53:34
Статья в формате PDF 114 KB...
21 04 2020 6:46:27
Статья в формате PDF 120 KB...
20 04 2020 10:54:52
В миниобзоре приведены современные тренды изучения роли окислительного стресса в патогенезе хронической обструктивной болезни легких ( Х О Б Л). Показано, что развитие окислительного стресса происходит синхронно с дисбалансом в системе протеазы/антипротеазы и взаимосвязано с нарушением обмена железа. Приведены данные, демонстрирующие нарушение регуляции антиоксидантной защиты при Х О Б Л. Показана взаимосвязь между развитием окислительного стресса и воспалением. Обсуждается гипотеза о взаимосвязи окислительного стресса, хронического воспаления и старения в механизме патогенеза Х О Б Л. ...
19 04 2020 3:34:29
Статья в формате PDF 102 KB...
18 04 2020 2:17:52
Озонированный (5х10 -7 г/мл) раствор Кребса не влиял на базальный тонус продольных полосок (n=21) трахеи 5 коров, а также на их тонус, вызванный ацетилхолином (10 -6 г/мл), но в 43% опытов достоверно уменьшал релаксирующий эффект адреналина (10 -7 г/мл), т.е. проявлял β-адреноблокирующий эффект. Это свойство озона необходимо учитывать при нормировании условий труда в производствах с повышенным образованием озона и при озонотерапии. ...
16 04 2020 15:41:33
Статья в формате PDF 348 KB...
15 04 2020 13:30:21
Статья в формате PDF 127 KB...
13 04 2020 19:15:56
Статья в формате PDF 202 KB...
12 04 2020 3:33:47
Статья в формате PDF 109 KB...
11 04 2020 21:53:39
Статья в формате PDF 116 KB...
10 04 2020 16:10:50
Статья в формате PDF 290 KB...
09 04 2020 9:49:42
Впервые было изучено интерлейкина – 8 – 251 Т А среди женщин Азербайджана больными эндометриозом. 50 практически здоровых и 70 женщин больных эндомертиозом находились под нашем наблюдением. Исследование показали что, генетический полиморизм интерлейкина – 8 А/ Т 251 играет роль в потогенезе эндометриоза. ...
08 04 2020 12:12:59
Исследовано распространение нелинейных поверхностных гравитационных электрокапиллярных волн на поверхности жидкого проводника. Библиогр. 6 назв. ...
07 04 2020 9:36:31
Статья в формате PDF 293 KB...
06 04 2020 11:50:49
Статья в формате PDF 111 KB...
05 04 2020 1:25:19
Изучение иммунитета при стрессе является правомерным в оценке адаптивных систем организма и его резервных возможностей. На основании анализа функциональных возможностей иммунитета можно воздействовать на адаптивные системы и прогнозировать течение стресс-реакции. ...
04 04 2020 3:53:11
Статья в формате PDF 136 KB...
03 04 2020 20:56:12
Статья в формате PDF 251 KB...
02 04 2020 0:47:26
Статья в формате PDF 103 KB...
01 04 2020 12:12:22
Статья в формате PDF 396 KB...
31 03 2020 2:33:26
Статья в формате PDF 96 KB...
28 03 2020 9:46:24
Статья в формате PDF 104 KB...
27 03 2020 15:27:28
Статья в формате PDF 114 KB...
26 03 2020 15:25:21
Статья в формате PDF 166 KB...
25 03 2020 0:41:26
Статья в формате PDF 188 KB...
24 03 2020 22:46:50
Статья в формате PDF 185 KB...
23 03 2020 13:33:28
Статья в формате PDF 123 KB...
22 03 2020 15:41:45
Статья в формате PDF 266 KB...
21 03 2020 0:47:17
Статья в формате PDF 131 KB...
20 03 2020 10:15:17
Статья в формате PDF 112 KB...
19 03 2020 18:40:50
Статья в формате PDF 110 KB...
18 03 2020 23:20:27
Статья в формате PDF 113 KB...
17 03 2020 4:16:55
Статья в формате PDF 109 KB...
16 03 2020 12:46:56
Статья в формате PDF 529 KB...
15 03 2020 23:30:36
Статья в формате PDF 125 KB...
14 03 2020 10:28:50
Статья в формате PDF 164 KB...
13 03 2020 9:40:25
Статья в формате PDF 263 KB...
12 03 2020 1:50:32
Статья в формате PDF 123 KB...
11 03 2020 0:16:56
Статья в формате PDF 121 KB...
10 03 2020 3:44:19
Статья в формате PDF 129 KB...
09 03 2020 12:49:49
Статья в формате PDF 82 KB...
08 03 2020 20:33:43
Статья в формате PDF 106 KB...
07 03 2020 21:26:23
Статья в формате PDF 118 KB...
06 03 2020 20:50:45
Статья в формате PDF 129 KB...
05 03 2020 6:41:52
Статья в формате PDF 320 KB...
04 03 2020 20:30:49
Статья в формате PDF 103 KB...
03 03 2020 19:18:55
Статья в формате PDF 139 KB...
02 03 2020 6:25:45
Статья в формате PDF 109 KB...
01 03 2020 10:52:16
Статья в формате PDF 135 KB...
29 02 2020 2:50:10
Статья в формате PDF 269 KB...
28 02 2020 11:19:46
Статья в формате PDF 241 KB...
27 02 2020 21:16:11
Статья в формате PDF 100 KB...
26 02 2020 17:57:18
Статья в формате PDF 167 KB...
25 02 2020 3:41:34
Статья в формате PDF 279 KB...
24 02 2020 2:30:54
Статья в формате PDF 126 KB...
21 02 2020 4:30:27
Статья в формате PDF 131 KB...
20 02 2020 12:41:41
Статья в формате PDF 172 KB...
19 02 2020 19:21:15
Статья в формате PDF 274 KB...
18 02 2020 2:13:28
Статья в формате PDF 162 KB...
17 02 2020 0:48:15
Современный этап развития мирового и отечественного языкознания характеризуется антропоцентрической направленностью лингвистических исследований. Антропоцентризм является одним из фундаментальных свойств человеческого языка, так как взаимосвязь и взаимообусловленность языка и человека очевидна и не может вызывать никаких сомнений. « Идею антропоцентричности языка в настоящее время можно считать общепризнанной: для многих языковых построений представление о человеке выступает в качестве естественной точки отсчета» [1, 5]. Антропоцентрический подход в изучении языка или антропоцентрическая парадигма предполагает анализ человека в языке и языка в человеке. В. А. Маслова пишет, что «…антропоцентрическая парадигма выводит на первое место человека, а язык считается конституирующий характеристикой человека, его важнейшей составляющей. Человеческий интеллект, как и сам человек, немыслим вне языка и языковой способности как способности к порождению и восприятию речи. Если бы язык не вторгался во все мыслительные процессы, если бы он не был способен создавать новые ментальные пространства, то человек не вышел бы за рамки непосредственно наблюдаемого. Текст, создаваемый человеком, отражает движении человеческой мысли, строит возможные миры, запечатлевая в себе динамику мысли и способы ее представления с помощью средств языка» [1, 8]. ...
16 02 2020 22:22:50
Статья в формате PDF 153 KB...
15 02 2020 5:47:30
Статья в формате PDF 214 KB...
14 02 2020 23:57:16
В эксперименте на половозрелых крысах Wistar исследованы особенности регенерации суставного хряща коленного сустава после имплантации в зону повреждения гранулированного минерального компонента костного матрикса ( М К К М), полученного по оригинальной технологии. Установлено, что М К К М имеет упорядоченную высокопористую структуру, близкую к естественной архитектонике костного матрикса и химический состав, соответствующий минеральному составу кости. М К К М обладает выраженными хондро- и остеиндуктивными свойствами, обеспечивает пролонгированную активизацию репаративного процесса, ускоренное органотипическое ремоделирование и восстановление поврежденного суставного хряща. ...
13 02 2020 23:48:27
Статья в формате PDF 114 KB...
12 02 2020 0:38:42
Статья в формате PDF 133 KB...
11 02 2020 18:25:16
Статья в формате PDF 299 KB...
10 02 2020 20:21:48
Статья в формате PDF 99 KB...
08 02 2020 22:23:11
В статье говорится о видах парадействий в языке и исследованиях невербальных элементов в языкознании. ...
07 02 2020 21:32:51
Статья в формате PDF 91 KB...
05 02 2020 17:18:35
Статья в формате PDF 183 KB...
04 02 2020 23:29:51
Статья в формате PDF 104 KB...
03 02 2020 1:28:18
Статья в формате PDF 163 KB...
02 02 2020 3:19:48
Статья в формате PDF 117 KB...
01 02 2020 0:25:39
Статья в формате PDF 132 KB...
31 01 2020 8:28:36
Статья в формате PDF 97 KB...
30 01 2020 19:51:35
Статья в формате PDF 278 KB...
29 01 2020 7:58:33
Статья в формате PDF 105 KB...
28 01 2020 23:24:54
Статья в формате PDF 299 KB...
27 01 2020 14:50:10
Статья в формате PDF 119 KB...
26 01 2020 2:53:46
Статья в формате PDF 92 KB...
25 01 2020 20:17:11
Статья посвящена решению проблемы сварки металлов, имеющих на поверхности тугоплавкие окисные пленки. Были проведены исследования дугового разряда обратной полярности, горящий между соплом плазменной горелки и изделием, возбуждаемый и стабилизируемый с помощью факела плазмы, в ходе экспериментов были получены сваренные образцы из цветных металлов и алюминия. ...
24 01 2020 1:19:57
Статья в формате PDF 121 KB...
23 01 2020 12:11:37
Статья в формате PDF 271 KB...
22 01 2020 10:54:15
Статья в формате PDF 196 KB...
21 01 2020 2:13:57
Статья в формате PDF 111 KB...
20 01 2020 19:50:41
Статья в формате PDF 104 KB...
19 01 2020 18:11:32
Статья в формате PDF 270 KB...
18 01 2020 8:28:43
Статья в формате PDF 103 KB...
17 01 2020 9:11:38
Статья в формате PDF 102 KB...
16 01 2020 14:48:39
Способ глазомерного учета выхода сортиментов из деревьев лесного древостоя широко применялся в дореволюционное время под названием коммерческая таксация. Исходя из биотехнического принципа в лесной экономике показана возможность выполнения коммерческой таксации древостоя моделированием стоимостных и возрастных распределений лесных деревьев по текущим рыночным ценам на круглые лесоматериалы. ...
15 01 2020 9:31:10
Статья в формате PDF 122 KB...
14 01 2020 6:13:43
Статья в формате PDF 101 KB...
13 01 2020 23:50:50
Статья в формате PDF 170 KB...
12 01 2020 4:37:18
Статья в формате PDF 300 KB...
11 01 2020 18:55:55
Статья в формате PDF 250 KB...
10 01 2020 15:31:35
Статья в формате PDF 114 KB...
09 01 2020 10:40:49
Статья в формате PDF 311 KB...
08 01 2020 5:23:11
Статья в формате PDF 102 KB...
06 01 2020 18:31:48
Статья в формате PDF 149 KB...
04 01 2020 18:36:36
Статья в формате PDF 495 KB...
03 01 2020 16:32:44
Статья в формате PDF 151 KB...
02 01 2020 17:28:15
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: