Файл: Каверкин, И. Я. Анализ и синтез измерительных систем.pdf

Рис. 3-4. Классификационная схема измерительных информационных систем

76

структуры последних целесообразно разделить на два типа: без обратной связи по воздействию, с обратной связью по.воздействию.

В соответствии с принятыми на структурных схемах (рис. 3-5) обозначениями Sx [А,] — поток информации, воспринимаемый от объекта X системой без учета автоматического воздействия системы на объект и содержащий сведения о характеристике объекта АД*];

S'bM

воздействие, направленное на создание условий проведения экспе­ римента в случае систем без обратной связи; S B 0. с [х] — автома­ тическое воздействие на объект, формируемое системой с обратной связью; S n[A,] — поток информации, несущей сведения о характе­

ристиках АД*], [х] и их оценках А, [л:], А.р[лД, необходимых человеку-оператору для формирования решения о поведении объекта X.

В структурах первого типа воздействие SB[*], создаваемое системой, остается в процессе эксперимента неизменным или изме­ няется по определенной программе вне зависимости от информации об объекте, содержащей в качестве составляющей общего потока информации реакцию объекта Sp[A] на воздействие (рис. 3-5, а).

В структурах второго типа автоматическое воздействие может быть представлено двумя составляющими: независимой от инфор­

77

Всоответствии с тем, как осуществляются измерения, контроль

ипредставление параметров внешних воздействий на объект иссле­ дования, создаваемых активными системами, их структуры могут быть представлены в двух вариантах: с каналами измерения пара­ метров внешних воздействий (рис. 3-6,а); без каналов измерения параметров внешних воздействий (рис. 3-6, б).

Для схемы, показанной на рис. 3-6, а, обмен информацией про­ исходит не только по внешним цепям «объект — измерительная

средство формирования воздействий» с целью измерения парамет­ ров воздействий или их контроля (поток SB.H [х]). В этом случае измерительная часть системы реализует, в частности, оператор из­ мерительных преобразований Ря [5* [Я], 5 р [Я], 5 ВИ [х]], обес­

печивающий получение оценок Я* [х], Яр \х], ЯБ.И [х] в виде их

кодовых эквивалентов Як [х], Яр.к [х 1, Яв.и.к [х].

В структурной схеме, приведенной на рис. 3-6, б, измерений параметров воздействий S B [х] не происходит, а в средства пред­ ставления информации вводятся непосредственно кодовые эквива­

ленты оценок Явк [х] параметров воздействий 5 В [х], формируе­ мых в соответствии с программой задания этих воздействий средст­ вом управления. Оба варианта структурных схем относятся к ак­ тивным системам без обратной связи, в которых характер воздействия не зависит от реакции Sp [Я] объекта на эти воздействия. В то же время они могутбыть распространены и на системысобратной связью.

Возможен, наконец, промежуточный вариант структурной схемы

с кодовыми эквивалентами Яв к [х] оценки параметров воздействия S B [х], формируемого средством управления.

На всех схемах рис. 3-6 через S y [Y \ обозначен формируемый средством управления поток служебной информации, обеспечиваю­ щий организацию совместного функционирования элементов струк­ туры систем.

Структурные схемы первого и третьего типа могут найти приме­ нение при организации поверочных работ и аттестации цифровых измерительных приборов, в области исследования характеристик материалов, в частности, магнитных свойств сплавов и т. д. При­ менительно к подобным задачам эти схемы рассматриваются в § 3-2.

Эффективность научных исследований, испытательных, пове­ рочных работ и организации управления технологическими про­ цессами с применением измерительных информационных систем в значительной мере определяется процессами обработки измери­ тельной информации.

78

Увеличение требований к скорости реакции человека с развитием техники нередко совпадает со значительным количеством посту­ пающей к нему информации. Зачастую, особенно при испытаниях

Рис. 3-6. Структурные схемы активных систем: а — с каналом измерения воздействий; б — без канала измерения воздействий; в — комбинированного типа

сложных объектов либо при проведении многофакторных экспери­ ментов, оказывается необходимым принятие «мгновенных» решений, в то время как эти решения должны быть приняты на основе ана­

79

лиза информации, что практически невозможно без оперативной ее обработки.

Целью обработки может быть получение обобщенных характе­ ристик по результатам косвенных или совокупность измерений, законов распределения вероятностей, дисперсии, корреляционных функций, спектральных характеристик, линеаризация и масштаби­ рование и т. д. Статистическая обработка, например, результатов многократных измерений, выполняемых поверяемым прибором, или испытаний массовых приборов одного типа оказывается эффек­ тивной с точки зрения выявления и прогнозирования нарушений технологических процессов, сопровождающих изготовление прибо­ ров, и предупреждения брака в производстве. С необходимостью подобной обработки сталкивается производство любых массовых изделий, качество которых определяется их электрическими па­ раметрами, измеряемыми (контролируемыми) непосредственно, или же неэлектрическими параметрами, преобразуемыми предвари­ тельно в электрические величины, например, радиотехнические из­ делия. Аналогичные задачи возникают, в частности, и при изготов­ лении интегральных схем (монолитных и гибридных), поскольку оценка соответствия изделий предъявляемым к ним требованиям и стабильности технологического процесса может быть произведена лишь по результатам обработки данных измерений характеристик партии микросхем одного типа и сопоставления этих характеристик с нормируемыми значениями. Если учесть при этом, что о качестве каждой микросхемы можно судить лишь по совокупности характе­ ристик, число которых достигает нескольких десятков, то стано­ вится очевидной непригодность «ручных» способов обработки.

К числу распространенных задач, решаемых посредством обра­ ботки получаемых при измерениях результатов, следует отнести:

определение функциональных зависимостей между отдельными характеристиками объекта эксперимента или между характеристи­ ками объекта и воздействиями на него;

исключение влияния на результаты измерения реакции объекта эксперимента на воздействия, не являющиеся определяющими в данном эксперименте, например температура при измерении де­ формации и наоборот и т. д.;

исключение влияния на результаты измерения воздействия внеш­ них факторов на средство измерения или учет этих влияний, что

вчастном случае может рассматриваться как косвенный метод по­ вышения помехоустойчивости применяемого средства измерения.

Необходимость выполнения операций, связанных с обработкой результатов измерения, предопределяет в структурах как активных, так и пассивных систем наличие устройств обработки информации,

вкачестве которых используются специализированные или уни­ версальные ЭЦВМ.

Функции обработки могут осуществляться и собственно изме­

рительными устройствами, т. е. в измерительном тракте. Для струк­ турных схем с обработкой информации в измерительном тракте

80