Программное обеспечение серверной и клиентской частей ИИС написано на языке графического программирования G в среде LabVIEW

Некоторую сложность представляет ограниченное быстродействие ЦАП и для исключения влияния дискретного характера генерируемых сигналов работу виртуальных инструментов, управляющих ЦАП и АЦП необходимо синхронизировать. Такая система представляет комплекс технических, программных и методических средств, обеспечивающих автоматизированное проведение лабораторных работ на исследуемых объектах. Реконфигурируемая ИИС на базе единой платы АЦП: + большая точность измерений за счет высокого быстродействия платы АЦП; + открытая архитектура ИИС для модернизации; + возможность сохранения данных на жесткий диск ЭВМ непосредственно с АЦП; + наличие свободных каналов АЦП для увеличения контролируемых параметров; + меньшие затраты на разработку программного обеспечения при использовании LabVIEW; + возможность переориентирования ИИС для решения научных задач; - высокая стоимость АЦП/ЦАП и модулей согласований. Описание решения Для достижения поставленных целей необходимо решить следующие задачи: - изучение метрологических характеристик измерительных модулей NI; - изучение рекомендованных схем включения; - создание измерительного канала; - реализация функций обратного преобразования в среде графического программирования LabVIEW; - генерация сигналов с заданными характеристиками; - построение ИИС для проведения измерительного эксперимента в соответствии с заданием. Настоящее посвящено анализу возможностей применения аппаратных и программных средств фирмы National Instruments для обучения студентов направления «Приборостроение». В настоящее время разрабатывается новая версия программного обеспечения ИИС, учитывающая накопленный опыт. Использование технологии виртуальных инструментов NI позволило создать учебные лаборатории, оснащенные современным оборудованием. Важной характеристикой ИК является межповерочный интервал, для увеличения которого создаются средства автокалибровки. В процессе выполнения работ студенты знакомятся с основными видами сигналов и помех, спецификой аналого-цифрового преобразования, источниками погрешностей, их видами, причинами появления, способами оценки, исследуют влияние шума на отсчеты мгновенных значений, а также способами борьбы с помехами. Основная направленность -разработка измерительных систем для проведения научных исследований, мониторинга состояний технологических процессов, применение аппаратных и программных средств National Instruments. Возможно использование плат сбора данных, подключаемых через USB порт. Преимуществом данного метода является то, что определение собственных значений и векторов матрицы уже реализовано в стандартной библиотеке функций LabVIEW, что упрощает реализацию виртуального прибора для решения поставленной задачи. В первую очередь, инициатива исходит от представителей учебных заведений, реализующих на своей базе президентскую программу «Инновационные вузы». Цифровой спектральный анализ и его приложения: Пер. Лабораторный комплекс включает в себя: экспериментальные установки по исследованию механических передач, механических соединений, роторно-опорных узлов и информационно-измерительную систему. При построении ИИС на базе АЦП/ЦАП рисунок 4 в качестве первичных преобразователей используются аналоговые датчики, которые преобразуют измеряемую физическую величину в определенном диапазоне в пропорциональный электрический сигнал.

Таблица 1 - Элементная база ИИС №Наименование, модельПроизводительХарактеристика 1Плата АЦП/ЦАП PCI-6052ENational InstrumentsЧастота оцифровки сигнала: ЗЗЗкГц, разрешение 16бит, входной диапазон +-10В, 8 дифференциальных входных каналов, 2 выходных, 8 цифровых . Они используются в учебном процессе с 2004 года. Качала Использование методов нечеткой логики для определения классификационных характеристик случайных процессов Вестник МГТУ. Объектами внедрения лабораторного комплекса являются технические вузы, техникумы и училища, а именно кафедры, преподающие базовый инженерный курс «Детали машин и основы конструирования» и смежные с ним дисциплины «Основы проектирования машин», «Прикладная механика», «Динамика машин», «Экспериментальная механика» и др. Лобачевского Исследование эффективности решателей обыкновенных дифференциальных уравнений инструментальных систем моделирования Опыт разработки LabVIEW лабораторных практикумов на кафедре информационных систем МИРЭА Проблемы повышения качества образования и подготовки преподавателей для работы в ИКТ насыщенной среде Развитие LabVIEW лабораторного практикума по электронике кафедры информационных систем МИРЭА Разработка виртуальной лаборатории по электротехнике в среде MULTISIM Усовершенствованные алгоритмы частотного анализа для LabWindows/CVI и LabVIEW Об опыте работы учебного центра «Технологии NATIONAL INSTRUMENTS» в ростовском колледже связи и информатики Технологии NI в магистерской программе «Прикладная физика и физическая информатика» инновационного образовательного проекта РУДН Система диагностики двигателей постоянного тока Автоматизированный стенд формирования электромагнитного поля для испытаний изделий авионики Лабораторный практикум по курсу ИИС на базе оборудования NI CompactDAQ . Поскольку для полного решения данной задачи нужен небольшой технологический процесс, приходится имитировать объект исследования с помощью модулей аналогового и дискретного вывода, а также функциональных генераторов. Наиболее просто организовать исследование метрологических характеристик измерительного канала, работающего с резистивным датчиком по четырехпроводной схеме включения, имитируя изменение температуры с помощью магазина сопротивлений 1,2. Уэбстер Сопряжение датчиков и устройств ввода данных с компьютерами IBM-PC. Структура измерительного канала В процессе обучения необходимо показать возможности ИИС для улучшения метрологических характеристик ИК. В частности необходимо знать метод наименьших квадратов, решение системы линейных уравнений, решение степенных уравнений, функции комплексной переменной, связь z-преобразования для разностных уравнений с преобразованием Фурье и Лапласа. Экспериментальная установка по исследованию механических соединений представляет собой различные виды модельных соединений шпоночное, клеммовое, соединение с натягом, заклепочное, сварное и резьбовое и нагрузочное устройство.

Наряду с прочими базовыми основами обучения инженера, соответствие его уровня подготовки в области информационных технологий зачастую становятся решающим фактором трудоустройства на предприятия, руководство которых ориентировано, прежде всего, на внедрение наукоемких технологий производства. Модуля согласования может и не быть в составе ИИС, если сигналы совпадают; но ввиду сложности подбора датчиков в соответствии с данным, условием, подобное встречается редко.

Качественное инженерное образование предполагает знание природы изучаемых процессов, теоретических основ расчета, конструкторских решений, экспериментальных методов исследования и средств обработки опытных измерений технических параметров. Технология виртуальных инструментов позволяет создавать на базе персонального компьютера измерительные приборы, технические характеристики которых определяются характеристиками используемых плат сбора данных.

Рисунок 2 - Экспериментальная установка по исследованию механических соединений а сборка для исследования клеммовых соединений; б сборка для исследования резьбовых соединений; Экспериментальная установка по исследованию роторно-опорных узлов представляет собой модельный роторно-опорный узел, позволяющий изменять виды и типоразмеры опорных узлов подшипники качения, подшипники скольжения, величину и место приложения Внешней нагрузки, величину возмущающей центробежной силы и положение опор вдоль оси ротора рисунок 3. Использование для каждого измерительного канала или группы однотипных каналов отдельных модулей АЦП/ЦАП, а также включение ряда измерительных приборов непосредственно к персональному компьютеру по цифровой линии связи позволяет отказаться от АЦП и согласующего устройства, как правило, достаточно высокой стоимости. Внедрение и развитие решения Описанные решения применяются на кафедре Информационно-измерительных систем и технологий Санкт-Петербургского электротехнического университета.

Методика измерения основных параметров на этих установках предполагает использование первичных преобразователей механического типа и ручной сбор информации. Рисунок 5 - Схема информационно-измерительной системы с использованием модулей удаленного ввода-вывода и датчиков со встроенным АЦП По результатам сравнительного анализа по трудоемкости и другим показателям были выявлены достоинства и недостатки обоих схем ИИС: 1. Преобразование Прони в задаче измерения параметров гармонических сигналов в шумах // Датчики и системы, 2007. Программное обеспечение серверной и клиентской частей ИИС написано на языке графического программирования G в среде LabVIEW. Лабораторный практикум по курсу ИИС на базе оборудования NI CompactDAQ Одной из новых тенденций развития современной информационно-измерительной техники является развитие и совершенствование виртуальных измерительных приборов, построенных на базе персонального компьютера и стандартной плате ввода-вывода аналоговых сигналов АЦП/ЦАП или микропроцессора с аналоговым вводом информации.

Исследования

Продолжение справочного пособия