Новые технології вимірів з урахуванням віртуальних вимірювальних систем

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Информатика, программирование


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

ОГЛАВЛЕНИЕ 1

1. Введение. Новые технології вимірів і МО з урахуванням Віртуальних Вимірювальних Систем (ВИС). 2

1.1. Программные компоненти ВИС: 3

2. Чим є з себе LabVIEW? 4

3. Як працює LabVIEW? 5

3.1. Структура VI. 5 3.2. Передняя панель 7 3.3. Блок-схема 8 3.4. Пиктограммы і Разъёмы входа/выхода 10

4. Заключение 11

1. Введение. Новые технології вимірів і МО з урахуванням Виртуальных

Вимірювальних Систем (ВИС).

Буквально протягом останніх 5 років ніяких звань відбулася революція у створенні та розробки вимірювальних коштів. Це першу чергу пов’язане з активним розвитком комп’ютерних технологій стосовно технологіям измерений.

Основними досягненнями Революції вимірювальних технологіях стали:. Так звані DAQ — boards (Data Acquisition Boards — Плати збір даних) — вимірювальні модулі, встраиваемые у компьютер (ПК). Спеціалізовані вимірювальні інтегровані програмні оболонки для збору, оброблення і візуального уявлення вимірювальної информации (например — LabVIEW).

Під Віртуальними Вимірювальними Системами розуміється засіб вимірів, побудовані з урахуванням персональних комп’ютерів (ПК), які вбудовуються в комп’ютер багатофункціональних і багатоканальних АЦ — плат, зовнішніх программно-управляемых модулів попередньої обробки сигналів і приладів та спеціалізованих вимірювальних інтегрованих програмних оболонок для збору, оброблення і візуального уявлення вимірювальної информации.

На відміну від традиційних коштів, їх функції, користувальницький інтерфейс, алгоритми збирання та опрацювання інформації визначаються користувачем, а чи не виробником. Ці цифри називаються Віртуальними по 2 м основним причин: З допомогою однієї й тієї ж апаратного та програмного забезпечення можна сконструювати систему, виконує зовсім різні функції і має різний користувальницький інтерфейс. Управління такими системами, зазвичай, здійснюється через графічний користувальницький інтерфейс (Graphics User Interface — GUI) з допомогою технології Drag-and-Drop («Перенёс і поклав») з допомогою маніпулювання мишею через віртуальні елементи управління, розташовані на віртуальних приладових панелях. Такі системи компонуються з допомогою Графічного Програмування. ВИС будуються наступних типах апаратного забезпечення: 1. Плати збирання цих (встраиваемые). Характерно наявність кількох входів: 2−24,выходов: 2−4, счётчиков/таймеров: 1−2. Такие плати мають програмно керовані коефіцієнти посилення різними каналами, частоті, напрузі тощо. Процесорам збирання цих: DAP — boards — самі плати але з умонтованими:. Власним процесором (Intel 80 486, Intel Pentium) 4. Також сигнальні процесори. 5. Зовнішні программно-управляемые модулі попередньої обробки сигналів — SCXI-модули (обмін даними по шинам ISA, EISA). 6. Закінчені программно-управляемые прилади, працюють у різних інтерфейсах:. RS-232. IEEE488(2). VXI. VME. Q-bus 12. Кабелі, термінали та інші мережне і допоміжне устаткування. 13. ПК

1.1. Программные компоненти ВИС:

1. Мережні суперсреды — для функціонування на распределённых ІВ. 2. Інтегровані вимірювальні оболонки. Їх основні функції - збір, обробка і візуальне надання інформації. Існують оболонки великий, середній і малої потужності. 3. Проблемно-ориентированные оболонки — на вирішення обмежене коло вимірювальних завдань. 4. Прикладні проблемно-ориентированные пакети. Для розширення функціональних можливостей програмних оболонок у певній предметної області. 5. Інструментальні пакети — належала для розширення функціональних можливості віртуальних інструментів у тій середовищі. 6. Бібліотеки драйверів. Часто поставляються як розширення звичайних мов програмування. 7. Експертні системи та БД. 8. Інтерактивні проблемно-решающие кошти (наприклад — Math Lab). 9. Демонстрационно-обучающие програми. 10. Автоматизовані проектувальники ИС (DAQ Designer).

Необходимо відзначити, що великим недоліком ВИС і те, що це системи не оцінюють похибки. Проблема метрологічного супроводу не вирішена нині, але, можливо реалізована з допомогою програмних засобів. У цьому рефераті ми розуміння принципу побудови ВИС докладніше розглянемо інструментальний пакет LabVIEW фірми National Instruments.

2. Чим є з себе LabVIEW?

LabVIEW — прикладна програма розробки користувальних додатків, дуже схожа з мовами З чи БЕЙСИК, чи National Instruments LabWindows/CVI. Проте, LabVIEW відрізняється від цих коштів прикладних програм, у в одному важливому відношенні. Інші системи програмування використовують текстово — орієнтовані мови, до створення рядків вихідного коду програм, у те час як LabVIEW використовує графічний мову програмування, під кодовим назвою «G », до створення програм, у формі блок-схемы.

LabVIEW, подібно З чи БЕЙСИКУ, є універсальною системою програмування з потужними бібліотеками функцій щодо різноманітних завдань програмування. LabVIEW включає у собі бібліотеки інструментів для:

. збору данных,

. обмін даними з облаштування по GPIB (Многофункциональный

Інтерфейс фірми HP) ,

. обмін даними з облаштування за стандартом RS-232,

. аналізу данных,

. уявлення данных,

. зберігання опрацьованих даних на носіях різного типа.

LabVIEW також включає стандартні кошти автоматичного проектування додатків, такі, що ви можете встановлювати контрольні точки, представляти як стендової моделі виконання Вашої програми, те щоб бачити, як дані проходять через програму крок по кроку, щоб спростити розуміння що відбуваються процессов.

3. Як працює LabVIEW?

LabVIEW — універсальна система програмування, але й включає бібліотеки функцій і коштів проектування, розроблених точно для збирання цих і інструментів управління і методи обробки даних. Програми LabVIEW названі віртуальними приладами (VIs), що їх дії і зовнішній вигляд може імітувати реальні прилади. У водночас, VIs подібні функцій стандартних мов програмування. Проте, VIs випливає низка переваг перед функцій стандартних мов програмування:. VIs більш наочні,. прості для конструювання вимірювальних модулів і взаємодії з оператором,. Внутрішня структура VIs для користувача «чорним ящиком» з такими відомими входами і виходами, що спрощує застосування VIs і відданість забезпечує автоматичну сумісність різних VIs. Але цього можна знайти недолік. З за те, що невідома внутрішню структуру VIs, то ми не відомий і похибки, виникаючі всередині VIs. Відповідно, якщо похибки не документовані їх приймати рівними нулю.

3.1. Структура VI.

VI складається з інтерактивного інтерфейсу користувача, діаграми проходження даних, яка служить вихідним текстом, і піктограми сполуки (входи і виходи), що дозволяють VI бути викликаними з VIs вищого уровня.

Більше точно, проектований VI структурований так:. Інтерактивний інтерфейс користувача VI названо Передньої Панеллю, оскільки він моделює панель реального приладу. Передпокій панель може містити кнопки, перемикачі, індикатори, діаграми, графіки, й інші засоби відображення та управління. Ви вводите дані, використовуючи миша і клавіатуру (імітуючи дії з реальною передній панеллю), і далі переглядаєте результати на екрані комп’ютера. VI отримує команди від блок-схемы,(состоящей з VIs нижчого рівня життя та примітивів), яку Ви створюєте у мові візуального проектування «G». Блок-схема — це ілюстрований алгоритм дій VI, котрий є вихідним текстом VI. Піктограми сполук VI та зв’язку з-поміж них працюють подібно разъёмам та поєднує шині у реальних приладах, і у тому, щоб VIs могли обмінюватися даними друг з одним. Піктограми сполук та зв’язку з-поміж них дозволяють Вам вживати свої VIs як модулі за іншими VIs.

За наявності всіх таких властивостями, LabVIEW однозначно є засобом візуального модульного проектування. Ви розбиваєте свою прикладну алгоритм на цілий ряд субалгоритмов, які Ви також можете розбити вкотре, до того часу, поки складний прикладної алгоритм не перетворитися на ряд простих подзадач. Ви формуєте VI, аби виконати кожну подзадачу, а потім об'єднувати ці VIs в інший блок-схеме, аби виконати глобальну завдання. На закінчення, ваш основний VI містить сукупність субVIs, які є сукупностями функцій LabVIEW.

Налагодження алгоритму набагато полегшується тим, що ви можете виконувати кожен субVI окремо від крім решти прикладної завдання. Крім того, багато субVIs низького рівня часто виконують типові дії, загальні щодо різноманітних прикладних завдань, отже Можете розробити спеціалізований набір субVIs добре придатний потрібних вам задач.

3.2. Передняя панель

Інтерфейс користувача VI подібний до інтерфейсу користувача реального приладу. Передня панель VI може бути приблизно таке, як у рис. 1:

[pic]

Малюнок 1. Можливий варіант передній панелі VI.

Передня панель VI — передусім комбінація коштів управління і індикаторів. Засоби управління моделюють реальні устрою введення даних, і забезпечували вступ у блок-схему VI. Індикатори, моделюють реальні устрою виведення, які відбивають дані, отримані не вдома блок-схемы VI.

Ви додаєте засоби управління і індикатори на передню панель, обираючи їх із т. зв. «всплывающей палітри коштів управления"(из списку наявних компонент), показаної на рис. 2:

[pic]

Малюнок 2. «Всплывающая

палітра компонент LabVIEW «

Можете змінювати розмір, форму, і позицію перемикачів чи індикаторів. З іншого боку, кожен перемикач чи індикатор має всплывающее меню, яке Можете використовувати, щоб змінити різні властивості чи вибрати різноманітним параметрам редагованого объекта.

3.3. Блок-схема

Вікно діаграми містить блок-схему VI, що є графічним вихідним текстом VI для LabVIEW. Ви створюєте блок-схему шляхом поєднання разом об'єктів, які видають чи приймають дані, виконують необхідні функції, та керують процесом виконання задачи.

[pic]

Малюнок 3. Блок-схема і частина передній панелі VI складання і вирахування двох чисел.

На рис .3. наведено передня панель і блок-схема простого VI, який обчислює суму і між двома числами. На блок-схеме наведено базисні об'єкти, необхідних виконання завдання — вузли, виходи елементів управління і набору вихідних даних, входи індикаторів, і провода.

Коли Ви поміщаєте елемент управління і набору вихідних даних, чи індикатор на передню панель, LabVIEW поміщає відповідний йому піктограму входа/выхода в блок-схему. Ви можете видалити піктограму входа/выхода, що належить елементу управління чи індикатору. Піктограма зникне сама тоді, коли ви приберіть елемент управління чи индикатор.

Функції Add (Добавить) і Subtract (Уменьшить) також мають піктограми входа/выхода. Їх можна як порты (разъёмы) виходу і входу. Дані, які Ви вводите в елементах управління на передній панелі (в даному випадку це «a» і «b») передаються через піктограми входа/выхода в блок-схему. Потім дані вступають у функції Add і Subtract. Коли функції Add і Subtract завершують своїх внутрішніх обчислення, вони видають оброблені дані до своєї піктограми виходу. Дані надходять на піктограми входу у індикаторів і повторно виводяться на передню панель.

Вузли — це здійсненні елементи програми. Вони аналогічні інструкціям, операторам, функцій, і підпрограмам в стандартних мовами програмування. Функції Add і Subtract є тим самим типом вузла. LabVIEW має потужну бібліотеку функцій для математичних обчислень, порівнянь, перетворень, Ввода/вывода, та інших дій. Інший тип вузлів — структура. Структури — це графічні уявлення циклів і операторів вибору традиційних мов програмування, які повторюють блоки вихідного тексту або виконують в залежність від умови. LabVIEW також має спеціальні вузли для компонування з зовнішнім текстово- заснованим кодом й у обробки текстово-основанных формул.

Проводу — лінії даних між джерелом і приймачем. Ви можете приєднати піктограму виходу в іншу піктограмі виходу, чи піктограму входу до піктограмі входу. Ви маєте можливість приєднувати одне джерело до кількох приймачам. Кожен провід має різний вид чи колір, залежно від типу даних, що передаються у цій дроту. Попередній приклад показує вид дроти для числового скалярного значення — тонка, суцільна линия.

Принцип, який управляє її виконанням LabVIEW, названо Принципом Передачі Даних:. Вузол виконується тільки тоді ми, коли всі попри всі його входи надійшли дані;. Вузол видає дані попри всі виходи, тільки тоді ми, коли закінчує виконуватися закладений ньому алгоритм;. Дані передаються джерела до приёмнику без задержки.

Цей принцип різний від методів виконання стандартних програм, у яких команди виконуються у тому послідовності, куди вони написаны.

3.4. Пиктограммы і Разъёмы входа/выхода

Коли піктограма VI «A» вміщена в діаграму VI «B», то VI «A» стає субVI, (в LabVIEW аналог підпрограми). Елементи управління і індикатори субVI отримують користь повертають дані із/у VIs, які справили їх виклик.

Разъём входа/выхода — набір піктограм, з якого відбувається приєднання VI до елементам управління чи індикаторами. Піктограма — це ілюстроване уявлення алгоритму VI, чи текстове опис цього VI.

[pic]

Малюнок 4. Пример піктограми VI.

Кожен VI має задану за умовчанням піктограму, яка відображається у сфері «Вікна Піктограми» у верхній правом розі «Вікна блок- схеми» і «Вікна передній панелі». Така піктограма приведено на рис. 4. :

Кожен VI також має розняття входа/выхода, що можна знайти обравши, «Show Connector» у сфері вікна піктограми на передній панелі. Коли Ви визначаєте разъём входа/выхода вперше, LabVIEW пропонує Вам зразок такого разъёма. Можете вибрати необхідне вам число входів і виходів в разъёме.

4. Заключение

В укладанні варто згадати у тому, що ВИС є подклассом так званих Інтелектуальних Вимірювальних Систем (ИИС). Нижче приведено таблиця з переліком притаманних ИИС і ВИС ознак і можливостей: |Характеристика |Чи є |Чи є | | |в ИИС? |в ВИС? | |Можливість сприйняття й активного використання | Да|Да | |апріорній й поточної інформацію про вимірюваному | | | |об'єкті у процесі виміру величини. | | | |Можливість виконання попередньої |Так |Так | |ідентифікації об'єкта, процесу чи величини з | | | |метою вибору адекватної вимірювальної процедури і | | | |відповідних апаратних і програмних засобів. | | | |Попереднє автоматичне планування |Так |Ні | |вимірювального експерименту шляхом оптимізації | | | |заданих показників якості результатів | | | |вимірів при заданих обмеженнях. | | | |Можливість автотестирования, самокалибровки і |Так |Ні | |метрологічного автосопровождения результатів | | | |вимірів, тобто. оцінки їхньої похибки у реальному | | | |масштабі часу з урахуванням реалізованого алгоритму| | | |вимірів | | | |Можливість параметричної адаптації обраного |Так |Ні | |вимірювального алгоритму до місцевих умов допомоги ззовні й | | | |внутрішній ситуації. | | | |Здатність до самонавчання. |Так |Ні | |Наявність інтелектуального користувальницького |Так |Так | |інтерфейсу між системою та оператором. | | | |Можливість стискування інформації, котра міститься в |Так |Так | |результатах вимірів і помилкове уявлення її | | | |користувачеві в компактному і наочному вигляді. | | | |Можливе також прийняття деяких рішень. | | |

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой