Введение к работе
;-;
Актуальность темы. В информационно-измерительных систо-
'лах, системах автоматизации научного эксперимента основная часть измерительной и управляющей информации представляєтоя в непрерывной форме и ее обработка может выполняться аналоговыми, цифровыми и аналого-цифровыми (гибридными) методами.
ИВК является составной частью вышеназванных систем и их современное развитие не может полностью удовлетворять потребности целого ряда отраслей промышленности, связанных с решениями разнотипных задач, например по производству строительных материалов, текстильного производства, геофизики, ядерной фізики, химической технологии, космической навигации и т.д.
В большинстве случаев потоки измерительной информации на-эбходимо подвергать сложной математической обработке практиче-зки на всех ступенях ее передачи в ИВК.
В свете сказанного особое значение приобретают функцио-яальные расширители (ФР) ИВК, о помощью которых решаются задачи выполнения различных математических операцкйпо переработке измерительной информации в соответствии с зацщшой функцией треобразования, внешней и внутренней линеаризации, преобразования нелинейных зависимостей одного вида в нелинейные зависи-лости другого вида. Включение таких ФР в состав ИБК позволяет расширить функциональные возможности последних, делая возможном реализовать измерительную процедуру в реальном времени, эбрабатывая измерительную информацию в аналоговой, цифровой и. гибридной форме.
ФР позволяют повысить такие показатели ИВК, как быстродействие, точность v. достоверность измерений, за счет усредне-гая и статистической обработки измерительных данных с учетом злияния внешних факторов.
Использование микропроцессоров (lj для построения ФР іает возможность существенно улучшить технико-экономические и рехігачесісіе характеристики ИВК, повысить их быстродействие л идейность, точность измерений, обеспечить автоматизацию обработки из icp'rH:t''i, рационально распределить обработку данных юз.7 гюіг-'уальпїгл процессором ИВК, и процессором ФР, чю также
ведет к сокращению времени измерения характеристик объекта.
Таким образом совершенствование существующих и разработкі новых ФР и ИВК с использованием новых современных микросхем, к кропроцессорных комплектов, анализ составляющих полной погрешности их реализации и алгоритмическое обеспечение построения структур на их основе является актуальной задачей.
Работа выполнена в соответствии с планом важнейших научно-исследовательских работ Ленинградского электротехнического института им.В.И.Ульянова (Ленина) в рамках комплексной научно-технической программы "Научные приборы".
Цель работы. Разработка и исследование принципов построе ния функциональных расширителей, воспроизводящих обратную нелинейную функцию преобразования измерительных датчиков и преоС разователей с выходным сигналом представленным в виде частоты.
Основные задачи исследования;
разработка способа воспроизведения нелинейной функциональной зависимости от частоты;
разработка алгоритма функционирования и структуры ФР, воспроизводящих нелинейную функциональную зависимость от частоты;
создание инженерной методики проектирования ФР;
техническая реализация ФР.
Методы исследований. Исследования базируются на алгоритмической теории измерений, методах численного анализа, вцчислі тельных методах и методах имитационного моделирования на ЭВМ.
Научная новизна выполненных исследований заключается в следующем:
предложен новый способ воспроизведения нелинейной функциональной зависимости от частоты с применением операций многократного суммирования;
получены аналитические выражения, описывающие этот способ, дающие основу для построения ФР разрабатываемого класса;
получены аналитические выражения, позволяющие проьести анализ составляющих погрешностей от реализации ФР, предъявить
требования к реализации;
- исследованы характеристики погрешности от реализации ФР
разрабатываемого класса.
Практическая ценность работы заключается в следующем:
разработан алгоритм работы ФР, воспроизводящего нелинейную функциональную зависимость от частоты;
разработаны структурные схемы ФР, расчиташше на реализацию с помощью современной электронной базы;
разработана инженерная методика проектирования ФР;
проведено моделирование ФР на ЭЕМ, позволяющее оценить погрешности от реализации ФР;
исследованы инструментальные погрешности от реализации ФР.
Внедрение -результатов работы. Основные результаты диссертационной работы использованы при выполнении научно-исследовательских работ, проводимых на кафедре информационно-измерительной техники ЛЭТИ им.В.И.Ульянова fЛенина}. Разработанный измерительный ФР внедрен в систему динамического контроля температуры для выпечки хлебобулочных изделий при ПО "Ошхлебпром" (г.Ош, республика Кыргызстан,) , другой ФР внедрен в составе ШЖ для контроля параметров асфальто-бетонной смеси в тресте "Па-мирдорстрой" (г.Ош) . Разработанный в соавторстве с членами кафедры измерительно-вычислительный канал внедрен в Ошском про-мыгалэино-торговом шелковом объединении для контроля технологических параметров процесса крашения и сушки шелковых тканей (г.ОиJ . Суммарный экономический эффект от внедрения составил более 260 тыс.рублей..
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались: на Всесоюзной научно-технической конференции "ШС-91" (г,Санкт-Петербург, 1991 г.} , Всесоюзной научно-техішческой конференции "Метрологические проблемы микроэлектроники" (г.Москва,1991 г.} , Приволжском региональном семинаре "Микропроцессоры в системах контроля и управления" (г.Пенза, 1991 г.J , общегородских научно-технических семинарах НТО "Приборостроение" (г.Санкт-Петербург, 1990,1991 г.г.) , научно-технических семинарах кафедры инфор-
мациошю-измерительной техники ЛЭТИ им.В.И.Ульянова (Ленина).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 8 печатных работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав с выводами, заключения, и списка литературы, включающего ИЗ наименований. Основная часть работы изложена на 132 страницах машинописного текста. Работа содержит б таблиц, 26 ри сунков, 3 приложения.