Реальный эксперимент

КУРС ЛЕКЦИЙ

Волгодонский инженерно-технический институт - филиал НИЯУ МИФИ

по дисциплине «Технологии обработки информации»

Волгодонск 2012

УДК 519.683(076.5)

Рецензент д.т.н, профессор В. В. Кривин

Составитель: к.т.н., доцент И.О. Ишигов

Технологии обработки данных: Курс лекций / ВИТИ НИЯУ МИФИ, 2012. 38 с.

Предназначен для обучения студентов по профилю «Автоматизация технологических процессов и производств (по отраслям)» направления подготовки бакалавров 140100 «Теплоэнергетика и теплотехника».

ã ВИТИ НИЯУ МИФИ, 2012

ã Ишигов И.О. 2012

ТЕМА 1. РЕАЛЬНЫЙ И ВИРТУАЛЬНЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТЫ

Эксперимент – многократное воспроизведение явления с целью его изучения. Типовая измерительная схема эксперимента приведена на рис.1.

Рис.1 Процессорная измерительная система

Измерение в такой системе производится по схеме рис.2.

Рис.2 Схема измерений

Основным уравнением является:

, где

- результат измерения.

- входное воздействие;

- преобразование, выполняемое в аналоговой форме;

К – оператор АЦП – преобразования;

- преобразования, выполненные в цифровой форме;

z - случайная помеха;

Основу (ядро) измерительной процедуры при измерении сигналов составляет аналого-цифровое преобразование, представленное в уравнении оператором К. При АЦП – преобразовании возникают две основные погрешности. Первая погрешность называется погрешностью дискретизации (цена младшего разряда). Вторая погрешность – погрешность квантования, она определяется быстродействием АЦП и частотой опроса. Цена младшего разряда должна быть меньше предельной точности определяемыми требованиями эксперимента. А быстродействие и частота опроса должны превышать верхние частоты в спектре сигнала.

Существуют прямые и косвенные измерения.

Прямые измерения определяются как измерения, выполняемые при воздействии на вход измерительного устройства самой измеряемой величины. Прямую измерительную процедуру можно записывать в следующем виде:

При этом операторы и являются взаимно обратными . С учётом поразрядного представления оператора К уравнение для прямого измерения имеет вид:

,

где Dkf - характеризует разрядную сетку АЦП; - точность числовых преобразований.

При косвенных измерениях входное воздействие преобразуется в измеряемую величину через некоторую функцию т.е.

Передаточный канал представляет собой последовательность звеньев, на которые действует помеха. Результатом этого воздействия является:

1. Нелинейность функций передаточных звеньев (обусловленная вольтамперными характеристиками элементов, гистерезисных явлений или старения).

2. Случайные помехи (шумы, наводки, искажение переданных сигналов).

3. Инерционность сигналов (задержки и появление зон нечувствительности).

Обычно все эти эффекты сводят к ошибкам 2 видов:

1. Систематическая ошибка.

2. Случайная ошибка.

Систематическая ошибка является постоянной обуславливает неточность измерений она имеет знак, поэтому ее можно выделить за счет калибровки и компенсации сдвигов метрологических характеристик.

Случайная ошибка не устраняется она обуславливает ненадёжность измерений. Отклонение результатов в ту или иную сторону невозможно предугадать. Обычно ограничиваются проверкой данных на достоверность, подбором частоты опроса, выпадающие значения отфильтровываются.

При сборе и первичной обработке данных необходимо решить следующие задачи:

1. Обеспечить сбор сигналов благодаря считыванию измеряемых значений конкретного состояния процесса.

2. Контроль достоверности измеренных значений и коррекция помех.

3.Предобработка данных и их архивация.

Процесс сбора и первичной обработки данных ведётся под управлением программ. Программное обеспечение измерительных комплексов обычно предусматривает наличие следующих компонентов:

1) управляющая программа;

2) программа сбора и регистрации данных;

3) программа синхронизации процесса измерения с состояниями контролируемого объекта (формирование команд управления циклом опроса АЦП;

4) программа предобработки данных.

Если при работе программы обработки обнаруживаются отклонения данных от заданных номинальных значений то предусматривается:

1) выдача оптических и акустических сигналов;

2) печать протокола;

3) изменение граничных значений.