В зависимости от области деятельности, в которой проводятся экспериментальные
исследования, конфигурация экспериментальной установки будет различной, но во
всяком экспериментальном исследовании можно выделить несколько основных
функциональных частей.
Во-первых, имеется экспериментальная установка с
объектом, воспроизводящая исследуемый процесс или явление. Это могут быть,
ускоритель элементарных частиц с мишенью, аэродинамическая труба с моделью
самолета, математическая модель, реализованная ЭВМ и т.п. Процесс должен
воспроизводиться при определенных значениях определяющих его параметров. Для
задания и удерживания заданных значений этих параметров объект снабжается
системой управления.
Следующей обязательной частью любого автоматизированного
экспериментального комплекса является измерительная система. Измеряемыми
величинами в экспериментальных исследованиях являются физические величины
(напряжение, ток, температура, давление, линейные и объемные перемещения и др.).
Первоначальными источниками информации о значении измеряемых величин служат
датчики. Их основная задача состоит в преобразовании измеряемого параметра в
электрический сигнал. Датчики чаще всего выдают сигнал в аналоговой форме. В
случае большого числа датчиков может быть использован коммутатор. Для
обеспечения работы последующих блоков комплекса сигналы с датчиков могут быть
усилены в усилителе - масштабаторе и подаются на измерительное устройство.
Измерительные устройства используемые в АСНИ имеют, как правило, цифровую
индикацию и цифровое представление результатов на выходе. Узел, переводящий
аналоговую информацию в цифровую, носит название аналого-цифрового
преобразователя (АЦП).
Для управления экспериментальными установками цифровая информация ,как правило,
преобразуется в аналоговую цифро-аналоговыми преобразователями
(ЦАП).
Следующей частью системы является узел обработки. Он включает в себя
процессор, запоминающее устройство и систему математического
обеспечения.
Современные ЭВМ, в частности персональные компьютеры (ПК),
обладая высокими техническими характеристиками, позволяют использовать их в
таких приложениях, как измерительные приборы, осциллографы и т.д., путем
простого программирования и подключения соответствующих дополнительных
устройства. На экране дисплея возможно формирование целой системы приборных шкал
(вольтметров, амперметров, омметров, фотометров и многих других измерительных
приборов), регистрирующих те или иные параметры экспериментального
объекта.
Таким образом, обмен информацией в графической форме является
исключительно эффективным средством для представления объектов со сложной
структурой. Высокая информативность графических форм представления информации
объясняется психофизиологическими свойствами восприятия человека: так, скорость
переработки графической информации зрительным анализатором оказывается в
десятки, а то и в сотни раз выше скорости переработки текстовых данных.
Одной
из сложных проблем, возникающих при автоматизации научных исследований, является
проблема формы вывода многомерных данных. Если количество взаимосвязанных данных
не превышает трех, то принципиальных затруднений не возникает, т.к. возможно
использование двух- или трехмерной машинной графики, например, в виде "горных
массивов". Сложнее обстоит дело при попытке отобразить на экране дисплея
зависимости высших порядков. Здесь существует много подходов, но наиболее
простым и удобным является преобразование многомерных данных в двух- или
трехмерную цветоформу, легко воспринимаемую человеком. При попытке отображения
многомерной информации приходится принимать во внимание и эргономические
факторы. Например, в одной из интересных реализаций предложено отображать
многомерные данные в виде человеческого лица, которое вы зависимости от
изменений данных может принимать печальное или радостное выражение. Особенно это
важно при управлении сложными и опасными экспериментами. Печальное выражение
лица будет предупреждать об отклонении в ходе эксперимента от заданных
параметров, и человек-экспериментатор сможет быстро вмешаться в ход эксперимента
- прекратить вообще, изменить один или несколько параметров и т.д. Ясно, то
изменение мимики лица воспринимается человеком гораздо естественнее и быстрее,
чем показания десятков приборов.
Типовые конфигурации АСНИ
- Категорія: Скарбничка