скачать ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «РОСТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» Факультет высоких технологий
^ Учебной дисциплины «ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ» вузовского компонента цикла ОПД по специальности ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ Составитель Кандидат физико-математических наук, доцент Сучков А.А. Ростов-на-Дону 2006 ^ Цели и задачи дисциплины Целью данной дисциплины является приобретение студентами знания:
Основная задача изучения дисциплины:
Место в учебном процессе Дисциплина «Измерительные информационные системы» основывается на знаниях, полученных студентами в процессе изучения курса «Электроника и микропроцессорная техника», «Цифровые измерительные устройства», «Теоретические основы измерительных и информационных технологий» и является одной из завершающих в курсе обучения. Требования к уровню освоения содержания дисциплины В результате изучения дисциплины студент должен знать:
уметь:
Федеральное Агентство по образования Российской Федерации Ростовский государственный университет
^ по дисциплине «Измерительные Информационные Системы» для специальности «Информационно-измерительная техника и технологии»
Объем дисциплины и виды учебной работы
Содержание дисциплины 1. Роль множественных измерений в производстве и научном эксперименте. Роль информационных процессов в развитии человеческого общества. Назначение и основные функции измерительно-информационных систем (ИИС). Поколения ИИС. Взаимосвязь ИИС с системами автоматического управления, связи, хранении информации и с вычислительными системами. Применение ИИС в промышленном производстве, научных экспериментах, медицине и т.п. 2. Виды и структуры измерительных информационных систем (ИИС). Способы организации передачи информации между функциональными блоками ИИС. Цепочечная, радиальная и магистральная структуры ИИС. Основные компоненты измерительных информационных систем. Обобщенная структурно - функциональная схема ИИС. Методы описания структур и алгоритмов работы ИИС. Основные типы ИИС ближнего и дальнего действия: измерительные, контрольные, диагностические и распознающие системы. Классификация ИИС. 3. Измерительные системы. Разновидности измерительных информационных систем. ИС для прямых измерений. Выбор структуры и функциональных узлов. Алгоритмы работы. Многоканальные ИС параллельного действия. Сканирующие ИС. Пассивный и активный поиск. Многоточечные ИС с коммутаторами. Мультиплицированные ИС. Погрешности ИС. ИС для косвенных, совместных и совокупных измерений. Выбор структуры и режима функционирования. Статистические ИС (измерения параметров законов распределения вероятностей, корреляционных функций, частотных спектров). Погрешности ИС. 4. Системы автоматического контроля. Функции систем контроля. Ошибки контроля. Объем выборки при контроле. Дискретизация контролируемой величины. Оценка эффективности контроля. Компоненты систем контроля: виды каналов контроля; устройств формирования норм и сравнения установок с контролируемыми величинами. Структуры, алгоритмы, характеристики систем контроля параллельного, последовательного и параллельно-последовательного действия. Системы автоматического допускового контроля. Системы спорадического контроля. 5. Системы технической диагностики. Структуры, алгоритмы и характеристики систем технической диагностики. Сигнатурные анализаторы. Системы распознавания образов. Обобщенные структурно функциональная схема системы распознавания. 6. Телеизмерительные системы. Классификация систем телеизмерения (ТИ) и телеконтроля (ТК). Особенности построения, выбор структурных схем и основные характеристики систем. Каналы связи в системах ТИ, ТК и их характеристики /проводные и радиоканалы/. Помехи в каналах связи. Аналоговые одноканальные системы ТИ. Принцип действия, виды модуляции, оценка помехоустойчивости. Характеристики и примеры систем ТИ. Цифровые одноканальные ТИ системы. Повышение помехоустойчивости путем применения избыточных кодов и способов передачи кодов. Погрешности цифровых систем. Примеры систем. Многоканальные ТИ системы. Аналоговые и цифровые многоканальные системы. Синхронизация в системах. Погрешности ТИ. ТИ системы для рассредоточенных объектов. ТИ по вызову. Системы ТК. Адресные передачи и система приоритетов информации как метод адаптации в сложных многофункциональных комплексах. Сравнительная оценка систем ТИ. 7. Принципы разделения измерительных каналов. Теоретические основы способов разделения каналов и сигналов. Многоканальное разделение. Частотное разделение. Временное разделение. Кодовое (цифровое) разделение. Ортогональное разделение сигналов. 8. Интерфейсы ИИС. Определение, характеристики, алгоритмы, структуры. Модульный принцип построения. Стандартные интерфейсы ИИС. Приборный интерфейс МЭК (IEEE-488), интерфейс КАМАК (CAMAC). Периферийные интерфейсы ЭВМ. Машинные интерфейсы, интерфейсы аналоговой части ИИС. 9. Обеспечение точности, быстродействия и помехоустойчивости ИИС. Методы повышения (обеспечения) точности измерений. Классификация методов уменьшения погрешностей. Компенсация и коррекция статистической и динамической погрешности. Методы повышения быстродействия ИИС. Структурные схемы и алгоритмы повышения быстродействия без снижения точности систем. Виды и источники помех. Способы защиты от помех. Повышение помехоустойчивости средств статистических и динамических измерений. 10. Особенности проектирования ИИС. Стадии проектирования ИИС. Предпроектные, проектные, стадии реализации. Технико-экономическая эффективность. Системы автоматизированного проектирования: технического, математического, программного, информационного и организационного обеспечения ИИС. Эксплуатация ИИС. 11. Метрологический анализ. Общие положения. Состав метрологического обеспечения. Метрологические характеристики ИИС. Принципы регламентации метрологических характеристик. Нормируемые, расчетные и экспериментально определяемые метрологические характеристики измерительных информационных систем. Метрологическая аттестация ИИС. Установление продолжительности межпроверочных интервалов, объема представительной выборки количества исследуемых точек, количества наблюдений в исследуемых точках. Комплексная проверка измерительных информационных систем. Государственные испытания ИИС. Метрологическое обеспечение измерительно-вычислительных комплексов. Контроль метрологических характеристик ИИС встроенными средствами контроля (ВСК). Распределение погрешностей между звеньями ИИС. Оценка полной погрешности ИИС. Автоматизация поверки ИИС. 12. ИИС на основе процессорных средств. Структуры, алгоритмы и характеристики систем. Виртуальные системы. Интеллектуальные системы. Ближайшие перспективы развития. 13. Управляющие вычислительные комплексы. Принципы построения управляющих вычислительных комплексов (УВК). Общие принципы построения промышленных контроллеров. Структуры промышленных контроллеров. Шины обмена информации, применяемые в УВК – CompactPCI, USB. Интерфейсы УВК – RS232, RS422/485. Основные особенности операционных систем реального времени, применяемых в УВК. Основные понятия об ОСРВ Usix. Автоматизированная система управления производственными процессами SCADA – основные понятия, характерные особенности, примеры применения. Примерный перечень лабораторных работ
Темы практических занятий
Темы курсовых работ 1. Разработать ИИС для автоматизированного измерения параметров пьезокерамических элементов – fр, fа, |Z(f)|, Rр, Rа, C0. 2. Разработать ИИС для автоматизированного измерения температурных параметров сегнетокерамики – C0(T), σ(T), ρ(T). 3. Разработать ИИС для использования на ТЭЦ (распределение температуры, давления, вибрации по блокам).
4. Разработать ИИС для сбора информации жилого дома для учета коммунальных платежей: расход горячей и холодной воды, расход тепла (используются датчики температуры воды), расход электроэнергии.
5. Разработать ИИС для охранных устройств: датчики открывания окон и дверей, датчики движения, температуры (пожарная сигнализация).
6. Разработать ИИС для сбора данных и управления АЭС (распределение давления, температуры, уровеней радиации).
7. Разработать ИИС для управления уличным освещением и экологическими параметрами (уровень естественного освещения, контроль загазованности и запыленности, уровень радиации, видеонаблюдение).
Самостоятельная работа Вопросы для самоконтроля по дисциплине «Измерительные информационные системы» Раздел 1. Роль множественных измерений в производстве и научном эксперименте
Раздел 2. Виды и структуры измерительных информационных систем (ИИС).
Раздел 3. Измерительные системы.
Раздел 4. Системы автоматического контроля.
Раздел 5. Системы технической диагностики.
Раздел 6. Телеизмерительные системы.
Раздел 7. Принципы разделения измерительных каналов.
Раздел 8. Интерфейсы ИИС.
Раздел 9. Обеспечение точности, быстродействия и помехоустойчивости ИИС.
Раздел 10. Особенности проектирования ИИС.
Раздел 11. Метрологический анализ.
Раздел 12. ИИС на основе процессорных средств.
Раздел 13. Управляющие вычислительные комплексы.
Учебно-методическое обеспечение а) основная литература
б) дополнительная литература
|