Новые технологии измерений на основе виртуальных измерительных систем icon

Новые технологии измерений на основе виртуальных измерительных систем



НазваниеНовые технологии измерений на основе виртуальных измерительных систем
Дата конвертации10.08.2012
Размер94.69 Kb.
ТипРеферат
Новые технологии измерений на основе виртуальных измерительных систем


ОГЛАВЛЕНИЕОГЛАВЛЕНИЕ 11.Введение.Новые технологии измерений и МО на основе ВиртуальныхИзмерительных Систем (ВИС). 2 1.1.Программные компоненты ВИС: 32. Что представляет из себя LabVIEW? 43.Как работает LabVIEW? 5 3.1.Структура VI. 5 3.2.Передняя панель 7 3.3.Блок-схема 8 3.4.Пиктограммы и Разъёмы входа/выхода 104.Заключение 11 1.Введение.Новые технологии измерений и МО на основе Виртуальных Измерительных Систем (ВИС). Буквально за последние 5 лет на западе произошла революция в созданиии разработке измерительных средств. Это в первую очередь связано с активнымразвитием компьютерных технологий применительно к технологиям измерений. Основными достижениями революции в измерительных технологиях стали:. Так называемые DAQ - boards ( Data Acquisition Boards - Платы сбор данных) - измерительные модули, встраиваемые непосредственно в компьютер(ПК).. Специализированные измерительные интегрированные программные оболочки для сбора, обработки и визуального представления измерительной информации(например - LabVIEW). Под Виртуальными Измерительными Системами понимается средствоизмерений, построенные на базе персональных компьютеров (ПК), встраиваемыхв компьютер многофункциональных и многоканальных АЦ - плат, внешнихпрограммно-управляемых модулей предварительной обработки сигналов иприборов и специализированных измерительных интегрированных программныхоболочек для сбора, обработки и визуального представления измерительнойинформации. В отличие от традиционных средств, их функции, пользовательскийинтерфейс, алгоритмы сбора и обработки информации определяютсяпользователем а не производителем. Эти средства называются Виртуальными по2м основным причинам: С помощью одного и того же аппаратного и программного обеспечения можносконструировать систему, выполняющую совершенно различные функции и имеющуюразличный пользовательский интерфейс. Управление такими системами, как правило, осуществляется через графическийпользовательский интерфейс (Graphics User Interface - GUI) при помощитехнологии Drag-and-Drop(“Перенёс и положил”) с использованиемманипулирования мышью через виртуальные элементы управления, расположенныена виртуальных приборных панелях.Такие системы компонуются с помощью Графического Программирования.ВИС строятся на следующих типах аппаратного обеспечения:1. Платы сбора данных (встраиваемые). Характерно наличие нескольких входов: 2-24,выходов:2-4, счётчиков/таймеров:1-2.Такие платы имеют программно управляемые коэффициенты усиления по различным каналам, частоте, напряжению и т.д.. Процессоры сбора данных: DAP - boards - те же платы но со встроенными :. Собственным процессором (Intel 80486, Intel Pentium)4. Также сигнальные процессоры.5. Внешние программно-управляемые модули предварительной обработки сигналов - SCXI-модули (обмен данными по шинам ISA, EISA).6. Законченные программно-управляемые приборы, работающие в различных интерфейсах:. RS-232. IEEE488(2). VXI. VME. Q-bus12.
Кабели, терминалы и другие сетевое и вспомогательное оборудование.13. ПК 1.1.Программные компоненты ВИС:1. Сетевые суперсреды - для функционирования на распределённых ИС.2. Интегрированные измерительные оболочки. Их основные функции - сбор, обработка и визуальное представление информации. Существуют оболочки большой, средней и малой мощности.3. Проблемно-ориентированные оболочки - для решения ограниченного круга измерительных задач.4. Прикладные проблемно-ориентированные пакеты. Для расширения функциональных возможностей программных оболочек в конкретной предметной области.5. Инструментальные пакеты - для расширения функциональных возможности виртуальных инструментов в той же среде.6. Библиотеки драйверов. Часто поставляются в виде расширения обычных языков программирования.7. Экспертные системы и БД.8. Интерактивные проблемно-решающие средства( например - Math Lab).9. Демонстрационно-обучающие программы.10. Автоматизированные проектировщики ИС(DAQ Designer).Необходимо отметить, что большим недостатком ВИС является то, что этисистемы не оценивают погрешности. Проблема метрологического сопровожденияне решена на сегодняшний день, но может быть реализована при помощипрограммных средств.В данном реферате мы для понимания принципа построения ВИС более подробнорассмотрим инструментальный пакет LabVIEW фирмы National Instruments. 2. Что представляет из себя LabVIEW? LabVIEW - прикладная программа разработки пользовательскихприложений, очень схожая с языками C или БЕЙСИК, или National InstrumentsLabWindows/CVI. Однако, LabVIEW отличается от этих прикладных программ водном важном отношении. Другие системы программирования используют текстово- ориентированные языки, для создания строк исходного кода программ, в товремя как LabVIEW использует графический язык программирования, под кодовымназванием "G", для создания программ в форме блок-схемы. LabVIEW, подобно C или БЕЙСИКУ, является универсальной системойпрограммирования с мощными библиотеками функций для различных задачпрограммирования. LabVIEW включает в себя библиотеки инструментов для: . сбора данных, . обмен данными с устройства по GPIB (Многофункциональный Интерфейс фирмы HP) , . обмен данными с устройства по стандарту RS-232, . анализа данных, . представления данных, . хранения обработанных данных на носителях различного типа. LabVIEW также включает стандартные средства автоматическогопроектирования приложений, такие, что Вы можете устанавливать контрольныеточки, представлять в виде стендовой модели выполнение Вашей программы,так, чтобы видеть, как данные проходят через программу шаг за шагом, чтобыупростить понимание происходящих процессов. 3.Как работает LabVIEW? LabVIEW - универсальная система программирования, но также включаетбиблиотеки функций и средств проектирования, разработанных определенно длясбора данных и инструментов управления и обработки данных. ПрограммыLabVIEW названы виртуальными приборами (VIs), потому что их действия ивнешний вид может имитировать реальные приборы. В тоже время, VIs подобныфункциям стандартных языков программирования. Однако, VIs имеют рядпреимуществ перед функциям стандартных языков программирования:. VIs более наглядны,. просты для конструирования измерительных модулей и взаимодействия с оператором,. Внутренняя структура VIs является для пользователя “чёрным ящиком” с известными входами и выходами, что упрощает применение VIs и обеспечивает автоматическую совместимость различных VIs. Однако в этом можно обнаружить существенный недостаток. Из за того, что неизвестна внутренняя структура VIs, то не известны и погрешности, возникающие внутри VIs. Соответственно, в случае если погрешности не документированы их приходится принимать равными нулю. 3.1.Структура VI. VI состоит из интерактивного интерфейса пользователя, диаграммыпрохождения данных, которая служит исходным текстом, и пиктограммысоединения (входы и выходы), которые позволяют VI быть вызванными из VIsболее высокого уровня. Более определенно, проектируемый VI структурирован следующим образом:. Интерактивный интерфейс пользователя VI назван Передней Панелью, потому что он моделирует панель реального прибора. Передняя панель может содержать кнопки, переключатели, индикаторы, диаграммы, графики, и другие средства отображения и управления. Вы вводите данные, используя мышь и клавиатуру (имитируя действия с реальной передней панелью ) , и затем просматриваете результаты на экране компьютера.. VI получает команды от блок-схемы,(состоящей из VIs более низкого уровня и примитивов), которую Вы создаете в языке визуального проектирования “G”. Блок-схема - это иллюстрированный алгоритм действий VI, одновременно являющийся исходным текстом VI.. Пиктограммы соединений VI и связи между ними работают подобно разъёмам и соединяющей шине в реальных приборах, и необходимы для того, чтобы VIs могли обмениваться данными друг с другом. Пиктограммы соединений и связи между ними позволяют Вам использовать свои VIs как модули в других VIs. При наличии всех этих свойствами, LabVIEW однозначно являетсясредством визуального модульного проектирования. Вы разбиваете своюприкладную алгоритм на ряд субалгоритмов, которые Вы также можете разбитьещё раз, до тех пор, пока сложный прикладной алгоритм не превратиться вряд простых подзадач. Вы формируете VI, чтобы выполнить каждую подзадачу, азатем объединять эти VIs на другой блок-схеме, чтобы выполнить глобальнуюзадачу. В заключение, ваш основной VI содержит совокупность субVIs, которыеявляются совокупностями функций LabVIEW. Отладка алгоритма намного облегчается тем, что Вы можете выполнятькаждый субVI отдельно от кроме остальной части прикладной задачи. Крометого, многие субVIs низкого уровня часто выполняют типовые действия, общиедля различных прикладных задач, так, что Вы можете разработатьспециализированный набор субVIs хорошо подходящий для нужных вам задач. 3.2.Передняя панель Интерфейс пользователя VI подобен интерфейсу пользователя реальногоприбора. Передняя панель VI может выглядеть примерно так, как на рис.1: [pic] Рисунок 1. Возможный вариант передней панели VI. Передняя панель VI - прежде всего комбинация средств управления ииндикаторов. Средства управления моделируют реальные устройства вводаданных и обеспечивают их поступление в блок-схему VI. Индикаторы,моделируют реальные устройства вывода, которые отображают данные,полученные на выходе блок-схемы VI. Вы добавляете средства управления и индикаторы на переднюю панель,выбирая их из т.н. “всплывающей палитры средств управления”(из спискаимеющихся в наличии компонент), показанной на рис.2: [pic] Рисунок 2."Всплывающая палитра компонент LabVIEW" Вы можете изменять размер, форму, и позицию переключателей илииндикаторов. Кроме того, каждый переключатель или индикатор имеетвсплывающее меню, которое Вы можете использовать, чтобы изменить различныесвойства или выбрать различные параметры редактируемого объекта. 3.3.Блок-схема Окно диаграммы содержит блок-схему VI, которая является графическимисходным текстом VI для LabVIEW. Вы создаете блок-схему путем объединениявместе объектов, которые выдают или принимают данные, выполняют необходимыефункции, и управляют процессом выполнения задачи. [pic] Рисунок 3.Блок-схема и часть передней панели VI сложения и вычитания двух чисел. На рис .3. приведены передняя панель и блок-схема простого VI,который вычисляет сумму и разность между двумя числами. На блок-схемеприведены базисные объекты, необходимые для решения задачи - узлы, выходыэлементов управления и набора исходных данных, входы индикаторов, ипровода. Когда Вы помещаете элемент управления и набора исходных данных, илииндикатор на переднюю панель, LabVIEW помещает соответствующий емупиктограмму входа/выхода в блок-схему. Вы не можете удалить пиктограммувхода/выхода, которая принадлежит элементу управления или индикатору.Пиктограмма исчезнет сама тогда, когда Вы удалите элемент управления илииндикатор. Функции Add(Добавить) и Subtract(Уменьшить) также имеют пиктограммывхода/выхода. Их можно воспринимать как порты(разъёмы) выхода и входа.Данные, которые Вы вводите в элементах управления на передней панели (вданном случае это “a” и “b”) передаются через пиктограммы входа/выхода вблок-схему. Затем данные поступают в функции Add и Subtract. Когда функцииAdd и Subtract завершают свои внутренние вычисления, они выдаютобработанные данные в свои пиктограммы выхода. Данные поступают напиктограммы входа у индикаторов и повторно выводятся на переднюю панель. Узлы - это выполнимые элементы программы. Они аналогичны инструкциям,операторам, функциям, и подпрограммам в стандартных языкахпрограммирования. Функции Add и Subtract являются одним и тем же типомузла. LabVIEW имеет мощную библиотеку функций для математическихвычислений, сравнений, преобразований, Ввода/вывода, и других действий.Другой тип узлов - структура. Структуры - это графические представленияциклов и операторов выбора традиционных языков программирования, которыеповторяют блоки исходного текста или выполняют их в зависимости от условия.LabVIEW также имеет специальные узлы для компоновки с внешним текстово-основанным кодом и для обработки текстово-основанных формул. Провода - линии данных между источником и приемником. Вы не можетеприсоединить пиктограмму выхода к другой пиктограмме выхода, илипиктограмму входа к пиктограмме входа. Вы имеете возможность присоединятьодин источник к нескольким приемникам. Каждый провод имеет различный видили цвет, в зависимости от типа данных, которые передаются по этомупроводу. Предыдущий пример показывает вид провода для числового скалярногозначения - тонкая, сплошная линия. Принцип, который управляет выполнением программы LabVIEW, названПринципом Передачи Данных :. Узел выполняется только тогда, когда все на все его входы поступили данные;. Узел выдаёт данные на все выходы, только тогда, когда заканчивает выполняться заложенный в нем алгоритм;. Данные передаются от источника к приёмнику без задержки. Этот принцип заметно отличается от методов выполнения стандартныхпрограмм, в которых команды выполняются в той последовательности, в которыйони написаны. 3.4.Пиктограммы и Разъёмы входа/выхода Когда пиктограмма VI “A” помещена в диаграмму VI “B”, то VI “A”становится субVI, (в LabVIEW аналог подпрограммы). Элементы управления ииндикаторы субVI получают и возвращают данные из/в VIs, которые произвелиих вызов . Разъём входа/выхода - набор пиктограмм, через который происходитприсоединение VI к элементам управления или индикаторам. Пиктограмма - этоиллюстрированное представление алгоритма VI, или текстовое описание этогоVI. [pic] Рисунок 4.Пример пиктограммы VI. Каждый VI имеет заданную по умолчанию пиктограмму, котораяотображается в области “Окна Пиктограммы” в верхнем правом углу “Окна блок-схемы” и “Окна передней панели”. Такая пиктограмма приведена на рис.4.: Каждый VI также имеет разъем входа/выхода, который можно найти выбрав, “Show Connector” в области окна пиктограммы на передней панели. Когда Вы определяете разъём входа/выхода впервые, LabVIEW предлагает Вам образец такого разъёма. Вы можете выбрать необходимое вам число входов и выходов в разъёме . 4.ЗаключениеВ заключении стоит упомянуть о том, что ВИС являются подклассом такназываемых Интеллектуальных Измерительных Систем(ИИС). Ниже приведенатаблица с перечислением характерных для ИИС и ВИС признаков и возможностей:|Характеристика |Есть ли |Есть ли || |в ИИС? |в ВИС? ||Возможность восприятия и активного использования | Да|Да ||априорной и текущей информации об измеряемом | | ||объекте в процессе измерения величины. | | ||Возможность выполнения предварительной |Да |Да ||идентификации объекта, процесса или величины с | | ||целью выбора адекватной измерительной процедуры и | | ||соответствующих аппаратных и программных средств. | | ||Предварительное автоматическое планирование |Да |Нет ||измерительного эксперимента путём оптимизации | | ||заданных показателей качества результатов | | ||измерений при заданных ограничениях. | | ||Возможность автотестирования, самокалибровки и |Да |Нет ||метрологического автосопровождения результатов | | ||измерений, т.е. оценки их погрешности в реальном | | ||масштабе времени с учётом реализованного алгоритма| | ||измерений | | ||Возможность параметрической адаптации выбранного |Да |Нет ||измерительного алгоритма к условиям внешней и | | ||внутренней ситуации. | | ||Способность к самообучению. |Да |Нет ||Наличие интеллектуального пользовательского |Да |Да ||интерфейса между системой и оператором. | | ||Возможность сжатия информации, содержащейся в |Да |Да ||результатах измерений и представление её | | ||пользователю в компактном и наглядном виде. | | ||Возможно также принятие некоторых решений. | | |




Похожие:

Новые технологии измерений на основе виртуальных измерительных систем iconО типизации виртуальных сетевых сообществ
Бондаренко С. В. О типизации виртуальных сетевых сообществ образовательной направленности. / Новые инфокоммуникационные технологии...
Новые технологии измерений на основе виртуальных измерительных систем iconМодуль 9 «Информационно-измерительные системы (Lab View)»
Ознакомление с организацией распределенных измерительных систем и освоение популярных методов решения измерительных задач с использованием...
Новые технологии измерений на основе виртуальных измерительных систем iconОтчет о научно-исследовательской работе «Способы нормирования метрологических характеристик измерительных каналов измерительных систем асу тп металлургических производств»

Новые технологии измерений на основе виртуальных измерительных систем iconДокументи
1. /3. Программы дисциплин/Б1/Введение в метр обеспечение.doc
2. /3....

Новые технологии измерений на основе виртуальных измерительных систем iconЛабораторная работа №6 «исследование генераторов измерительных сигналов»
Цель работы: Изучить назначение, принципы построения и метрологические характеристики генераторов измерительных сигналов. Освоить...
Новые технологии измерений на основе виртуальных измерительных систем iconРеферат на тему "Влияние среды распространения на точностные характеристики оптических измерительных систем"
Влияние среды распространения на точностные характеристики оптических измерительных систем”
Новые технологии измерений на основе виртуальных измерительных систем iconКурсовая работа По предмету: «Организация и технология коммерческой деятельности»
Ведь большинство о новых товарах, где применены новые технологии и решения, узнают именно из рекламы. Соответственно новые товары...
Новые технологии измерений на основе виртуальных измерительных систем iconВнутренний предиктор СССР
Способы управления: структурный, в суперсистемах — безструктурный и на основе виртуальных структур 93
Новые технологии измерений на основе виртуальных измерительных систем iconВлияние среды распространения на точностные характеристики оптических измерительных систем

Новые технологии измерений на основе виртуальных измерительных систем iconВлияние среды распространения на точностные характеристики оптических измерительных систем

Разместите кнопку на своём сайте:
Документы


База данных защищена авторским правом ©rushkolnik.ru 2000-2015
При копировании материала обязательно указание активной ссылки открытой для индексации.
обратиться к администрации
Документы