Разработка схемы модуля формирования сигналов опроса датчиков

Аннотация
В данном дипломном проекте рассматривается возможность применения современных компьютерных технологий для автоматизации наземных прочностных испытаний элементов конструкций летательных аппаратов. Техническими системами, на которые ориентирована данная работа, являются, прежде всего автоматизированные системы температурных испытаний и системы деформации механических изделий.
Основной целью проекта являлась разработка многоканальной информационно-измерительной системы для летных испытаний авиационной техники. Определение ограничений на информативные параметры системы. Для этого был разработан и реализован алгоритм выбора уточнённых частот опроса, количества каналов, а так же структурная схема информационно-измерительной системы, функциональная схема передающей части принципиальная схема модуля формирования сигналов опроса датчиков. Приведены практические результаты вычислений всех необходимых параметров для реализации.










Annotation
In this research project examines the use of modern computer technologies for automation of terrestrial strength tests of elements of constructions of aircrafts. Technical systems, which are focused on this work, are primarily automated system temperature testing and system deformation of mechanical products.
The main goal of the project was to develop a multi-channel information-measuring system for flight tests of aviation equipment. Definition of restrictions on the informative parameters of the system. For this purpose was developed and implemented the algorithm choice of the refined sampling frequency, number of channels, as well as structural scheme of the information-measuring system, the functional diagram of the transmitting part of the schematic diagram of the signal conditioning module survey of the sensors. The practical results of the calculation of all the necessary parameters for implementation.









Содержание:
Введение……………………………………………………………………………….7
1 Технико-экономическое обоснование…………………………………………12
2 Аналитический обзор методов и средств сбора измерительных сигналов, неоднородных по занимаемой полосе частот……..…………………………….....14
2.1 Методы с изменением частоты опроса………………………………………...14
2.2 Методы без изменения частот опроса…………………………………………18
2.3 Постановка задачи………………………………………………………………26
3 Информационный расчет………………..………………………………………43
3.1 Расчет требуемых частот опроса………………………………………………43
3.2 Определение ограничений на информативные параметры системы………..44
4 Алгоритм формирования заданной программы измерений……………………45
5 Выбор технических средств, для реализации многоканальной информационно-измерительной системы…………………………………………52
6 Разработка структурной схемы многоканальной информационно-измерительной системы……………………………………………………………..61
7 Разработка функциональной схемы передающей части многоканальной инфорамационно-измерительной системы………………………………………...64
8 Разработка принципиальной схемы модуля формирования сигналов опроса
датчиков……………………………………...…………...……………………….....65
9 Экспериментальная часть………………………………………………………...68
10 Экономическая часть……………………………………………………………70
10.1 Построение ленточного графика……………………………………………..71
10.2 Составление сметы затрат на разработку и определение проектной цены изделия……………………………………………………………………………….74
10.3 Расчет и выводы по эффективности предложений…………………………78
11 Безопасность и экологичность проекта………………………………………..80
11.1 Организация и оборудование рабочего места пользователя ПЭВМ……….81
11.2 Обеспечение пожарной безопасности при эксплуатации проектируемого объекта……………………………………………………………………………….83
Заключение…………………………………………………………………………..88
Список используемых источников…………………………………………………89
Приложение А………………………………………………………………………..91












Введение
Существует большое количество различных ограничений, нормативов, стандартов для материалов, из которых изготавливают те или иные конструкции, сооружения или фрагменты техники. Регламентируются не только граничные величины таких параметров, как допустимые температура эксплуатации и механическое напряжение, но и их градиентные значения. Космический корабль, проходящий через плотные слои атмосферы, взлетающий самолет или ледокол, прорубающий слои льда, испытывают колоссальные температурные и механические нагрузки. И от того, насколько точно была рассчитана реакция конструкций при возможных пиковых температурах и силовых воздействиях и насколько близки расчетные значения к реальной картине испытаний, напрямую зависит безопасность многих людей. Определить поведение материалов в тех или иных условиях позволяют теплопрочностные испытания (ТПИ). Они, как правило, являются многофакторными испытаниями, при проведении которых к материалу или конструкции прикладываются одновременно несколько типов воздействий: нагрев, силовое нагружение, давление. Такие испытания позволяют не только определить поведение материала в тех или иных условиях, но и выявить возможные скрытые дефекты, такие как пустоты, образующиеся при литье, или дефекты кристаллической структуры, возникшие при нарушении условий технологического процесса [3].
При создании автоматизированных систем испытаний (АСИ) содержание работ аналогично соответствующим этапам разработки автоматизированной системы управления технологическим процессом (АСУТП). Современная АСУТП представляет собой многоуровневую человеко-машинную систему управления. Создание АСУ (автоматизированной системы управления) является сложным технологическим процессом и осуществляется с использованием автоматизированных информационных систем сбора данных и вычислительных комплексов, которые постоянно совершенствуются по мере эволюции технических средств и программного обеспечения.
Непрерывную во времени картину развития АСУТП можно разделить на три этапа, обусловленных появлением качественно новых научных идей и технических средств. В ходе истории меняется характер объектов и методов управления, средств автоматизации и других компонентов, составляющих содержание современной системы управления.
• Первый этап отражает внедрение систем автоматического регулирования (САР). Объектами управления на этом этапе являются отдельные параметры, установки агрегаты; решение задач стабилизации, программного управления, слежения переходит от человека к САР. У человека появляются функции расчета задания и параметры настройки регуляторов.
• Второй этап – автоматизация технологических процессов. Объектом управления становится рассредоточенная в пространстве система; с помощью систем автоматического управления (САУ) реализуются все более сложные законы управления, решаются задачи оптимального и адаптивного управления, проводится идентификация объекта и состояний системы. Характерной особенностью этого этапа является внедрение систем телемеханики в управление технологическими процессами. Человек все больше отдаляется от объекта управления, между объектом и диспетчером выстраивается целый ряд измерительных систем, исполнительных механизмов, средств телемеханики, мнемосхем и других средств отображения информации (СОИ).
• Третий этап – автоматизированные системы управления технологическими процессами – характеризуется внедрением в управление технологическими процессами вычислительной техники. Вначале – применение микропроцессоров, использование на отдельных фазах управления вычислительных систем; затем активное развитие человеко-машинных систем управления, инженерной психологии, методов и моделей исследования операций и , наконец, диспетчерское управление на основе использования автоматических информационных систем сбора данных и современных вычислительных комплексов.
От этапа к этапу менялись и функции человека (оператора/диспетчера), призванного обеспечить регламентное функционирование технологического процесса. Расширяется круг задач, решаемых на уровне управления; ограниченный прямой необходимостью управления технологическим процессом набор задач пополнения качественно новыми задачами, ранее имеющими вспомогательный характер или относящиеся к другому уровню управления.
Диспетчер в многоуровневой автоматизиронной системе управления технологическими процессами получает информацию с монитора ЭВМ или с электронной системы отображения информации и воздействует на объекты, находящиеся от него на значительном расстоянии с помощью телекоммуникационных систем, контроллеров, интеллектуальных исполнительных механизмов.
Основным необходимым условием эффективной реализации диспетчерского управления, имеющего ярко выраженный динамический характер, становится работа с информацией, т. е. процессы сбора, передачи, обработки, отображения, представления информации.
Под микропроцессорной системой управления (МПСУ) понимается комплекс аппаратурных и программных средств, который под воздействием оператора или автоматически управляет состоянием какого-либо объекта. Работа МПСУ при управлении реальными объектами связана, как правило, с необходимостью обмена информацией с большим числом внешних устройств, с решением многих задач в реальном масштабе времени при их относительной неизменности в течение всего времени эксплуатации.
Системное программное обеспечение МПСУ должно быть ориентировано на:
1) выполнение вычислений в реальном масштабе времени;
2) обеспечение обмена информацией во время решения задач;
3) большой объем используемых данных и прикладных программ;
4) большое количество операций логического преобразования, поиски и упорядочения информации;
5) использование программно-логических способов защиты от сбоев и отказов входной информации.
Структура МПСУ, как правило, представляет собой системно-организованные контроллеры и модули, осуществляющие сбор данных и управление технологическим процессом.
С помощью таких систем обеспечиваются измерение, обработка, регистрация, анализ рабочих параметров, исследование надежности различных узлов и механизмов в условиях близких к реальным. По результатам исследований определяются фактические значения рабочих параметров, которые могут существенно отличаться от априорно принятых при проектировании технических изделий. Для получения полной картины технических характеристик исследуемого объекта на стадии проектирования проводятся стендовые испытания, для реализации которых используют многоканальные измерительные системы [1].
При исследовании прочностных свойств конструкций важнейшими параметрами являются деформации в различных точках объектов, вызываемые силовыми нагрузками. При проведении таких экспериментов широко применяются вибрационные стенды, стенды с гидравлическими усилиями и многоканальные тензометрические системы, обеспечивающие измерение деформаций конструкций во множестве точек. Повышение сложности испытываемых машин и оборудования предъявляют все более жесткие требования к измерительной аппаратуре по точности, достоверности результатов измерения, а также скорости проведения эксперимента. Это объясняется требованиями неразрушающего контроля при механических испытаниях. Современная вычислительная техника в составе с комплексами автоматизированных систем проведения эксперимента позволяет значительно улучшить качество эксперимента за счет усовершенствования процедуры обработки получаемых результатов измерений.
Промышленной основой построения таких систем являются измерительно-вычислительные, информационно-вычислительные, а также управляющие вычислительные комплексы (УВК).
Измерительно-вычислительный комплекс (ИВК) представляет собой автоматизированное средство измерения, предназначенное для исследования (контроля, испытаний, управления процессом) сложных объектов. В его состав входит комплекс программных, технических, организационно-методических средств, имеющих блочно-модульную (по функциям и исполнению) структуру, обеспечивающую прием, преобразование, хранение, обработку и выдачу измерительной, командной и другой информации в соответствующей форме, включая информацию для воздействия на объект исследования.
Информационно-вычислительные комплексы отличаются от измерительно-вычислительных тем, что предполагают подключение (прием) аналоговой измерительной информации в виде унифицированных (нормированных) сигналов, обычно в форме напряжения, измеряющегося в оговоренных пределах. Поэтому в них отсутствуют датчики (первичные преобразователи) и нормирующие устройства, непременно входящие в состав измерительно-вычислительных комплексов.
Основой любого современного ИВК или УВК является многоканальная система передачи измерительной информации. Под многоканальной системой понимается такая система, которая обеспечивает передачу большого количества независимых сообщений (сигналов) по одной линии связи.
Целью данной работы является разработка информационно-измерительной системы длялетных испытаний авиационной техники.






1 Технико-экономическое обоснование
Создание автоматизированных систем испытания (АСИ) по содержанию работ аналогичны соответствующим этапам разработки автоматизированной системы управления технологическим процессом (далее – АСУ ТП). Неотъемлемой частью АСУ ТП являются устройства связи с объектом (УСО), назначение которых заключается в сопровождении датчиков, аппаратуры и исполнительных механизмов контролируемого объекта и/или технологического процесса с вычислительными средствами системы.
Испытания устройств, конструкций, – это ответственный комплекс работ, обязательно проводимый в процессе проектирования и опытного производства любой сложной техники.
Особенно это относится к авиационной и космической технике, натурные испытания которой стоят очень дорого. Для обеспечения безаварийной работы изделий в испытательных полетах, все элементы конструкций и составляющие летательного аппарата проходят жесткие испытания на вибрационные и прочностные нагрузки. В наземных условиях наиболее часто прочностными испытаниями являются:
• статические испытания, во время которых нагрузки на конструкцию исследуемого объекта увеличиваются вплоть до разрушающих воздействий; в этом случае оценивается прочность конструкции;
• испытания на сопротивление усталости, при которых оценивается способность конструкции противостоять действующим в процессе эксплуатации повторяющимся нагрузкам;
• испытания на возможный резонанс конструкции изделия, при котором оценивается возможность разрушения объекта, при определенных вибрационных воздействиях.
При испытаниях тонкостенных конструкций приходиться обрабатывать информацию о нагрузках, возникающих во множестве точек изделия. Для проведения эксперимента в реальном времени требуется сложная информационно вычислительная система испытаний. Это объясняется, прежде всего, сложностью и трудоемкостью алгоритмов формирования и анализа спектра сигнала нагрузок. Кроме этого многоканальность (многоточечность) анализа вибронагрузок изделия требует использования специфического и сложного оборудования. При проведении прочностных испытаний получают большой объем измерительной информации, требующий значительных затрат времени на обработку как в ходе эксперимента, так и после его окончания. Для повышения достоверности результатов математической обработки измерительной информации, оперативности их получения и представления в форме, адаптированной для анализа и принятия решений (таблицы, эпюры, графики), в настоящее время широко используются автоматизированные системы сбора, обработки и представления измерительной информации. Одновременно с процессом обработки результатов измерения они, как правило, решают задачи управления экспериментом в режиме реального времени. Перспективным направлением автоматизации измерительно-вычислительных операций и управления прочностными испытаниями элементов конструкций летательных аппаратов является применение промышленных микроконтроллеров, конструктивно и программно совместимых с IBM PC.
Основные требования, предъявляемые к аппаратным средствам:
- открытая архитектура;
возможность программирования с помощью традиционных языков программирования (С, Ассемблер, Delphi и др);
- продолжительный жизненный цикл; среднее время наработки на отказ 50000-65000 часов (6-7 лет).
Основные требования, предъявляемые к программным средствам:
- легкий для освоения человеко-машинный интерфейс;
- многозадачный режим работы;
- объектно-ориентированная графика;
- поддержка механизмов ODBC, OLE, технологии ОРС;
- наличие средств обмена данными через сети Ethernet, Internet/Intranet.
2 Аналитический обзор методов и средств сбора измерительных сигналов, неоднородных по занимаемой полосе частот

В процессе проведения экспериментальных исследований и испытаний, связанных с обеспечением необходимой прочности и ресурса разнообразных конструкций в машиностроении, измерениям, как правило, подвергается ряд рабочих параметров (деформация, крутящий момент, температура и др.). для этих целей применяют многоканальные измерительные системы (МИС). Рассмотрим две обобщенные структуры их построения, включающие вращающуюся и стационарную части.

2.1 Методы с изменением частоты опроса

На рисунке 1.1, а представлена схема МИС с раздельной передачей канальных измерительных сигналов. В ней значения измеряемых физических величин преобразуются с помощью первичных измерительных преобразователей ПИП, именуемых на практике датчиками, в электрические сигналы. Последние из вращающейся части передаются по отдельным каналам через соответствующие устройства связи УС в стационарную часть системы. В качестве УС, органически входящих во вращающуюся и стационарную части, широко используются контактные токосъемные устройства, хотя арсенал устройств связи в настоящее время заметно расширился. В стационарной части производится нормализация электрических сигналов, т. е. приведение сигналов к единому уровню, с помощью нормирующих преобразователей НП. При проведении прочностных и ресурных испытаний или исследований вращающихся объектов в качестве первичных преобразователей широко используются тензорезисторы, с помощью которых определяют деформации в определенных точках объекта.
Нормированные измерительные сигналы могут поступать на устройства экспресс-анализа (осциллографы, устройства графического отобрания и др.) и устройства обработки (анализаторы спектра, коррелометры и др.).

Рисунок 2. 1 – Схема МИС с раздельной передачей канальных сигналов

В качестве универсальных средств обработки измерительной информации широко используются измерительно-вычислительные комплексы (ИВК) и управляющие вычислительные комплексы (УВК). В частности, для проведения механических испытаний в машиностроении предназначен ИВК-9. На базе широко известного стандарта КАМАК выполняются УВК различного назначения, которые обеспечивают не только обработку измерительной информации при проведении испытаний, но и управление его ходом. Заключительным этапом обработки измерительной информации является регистрация и хранение полученной информации на различных носителях (магнитные, бумажные и др.). рассмотренный процесс называют сбором измерительной информации.
В измерительных системах с раздельной передачей в стационарную часть отдельных канальных сигналов на вращающейся части остаются лишь первичные преобразователи. Однако при этом усложняется устройство связи, часто ограничивающее число каналов системы особенно при многопроводном подключении первичных преобразователей.
Контактные токосъемные устройства
Контактные токосъемные устройства (КТУ) относятся к наиболее ранним средствам связи между БВА и БСА и продолжают широко использоваться при лабораторных, стендовых, ходовых и других видах исследований и испытаний вращающихся и механизмов.
Контактные токосъемные устройства обычно используются в измерительных системах. Структурная схема которых приведена на рисунке 2.1, а. с помощью КТУ можно обеспечить передачу не только измерительных сигналов, но, при необходимости, и сигналов управления и сигналов питания. В настоящее время в основном применяют КТУ двух типов: щеточные и ртутные (жидкостные).
Щеточные токосъемные устройства (токосъемники). Такие устройства без серебрения и золочения трущихся поверхностей, как отечественные, так и зарубежные, обладают значительной нестабильностью переходного сопротивления между подвижными контактами щетка – кольцо, зависящей от частоты вращения и температуры. Кроме того, на подвижных контактах в силу специфических физико–химических процессов возникают труднокомпенсируемые термо–ЭДС и шумы.
В силу отмеченных особенностей щеточные токосъемники не обеспечивают высокой достоверности передачи наиболее распространенных тензометристики сигналов с вращающихся узлов и механизмов. Кроме того, характеристики щеточных токосъемников существенно ухудшаются во времени, приводя к ограниченности ресурса работы в измерительных цепях. Так, для отечественного 20-канального токосъемника типа ТС-13 ресурс работы составляет не более 30 ч. По имеющимся данным, зарубежные щеточные токосъемные устройства при частоте вращения в несколько десятков тысяч оборотов в минуту сохраняют свои характеристики в течение 20 ч.
Таким образом, щеточные токосъемные устройства не обеспечивают требуемой достоверности передачи измерительных сигналов при длительных испытаниях высокооборотных узлов и механизмов.
Ртутные (жидкостные) токосъемные устройства. Эти устройства состоят из набора подвижных и неподвижных колец, передача тока между которыми осуществляется через жидкий проводник – ртуть. Метрологические характеристики ртутных токосъемных устройств (РТУ), хотя и превосходят щеточные, тем не менее существенно зависит от частоты вращения, качества поверхности колец и зазоров между ними, вибраций и остаточных биений. Ртутные токосъемные устройства, как и щеточные, выполняются двух видов: проходные для крепления на вращающихся валах и концевые (торцевые) для установки на свободных концах (торцах) валов. Определенные трудности возникают при установке контактных токосъемников, особенно ртутных, на несвободные валы, например для съема сигналов с соосных воздушных авиационных винтов, когда требуется установить КТУ между винтами.
Серьезный недостаток ртутных токосъемных устройств связан с токсичностью паров ртути и ее соединений, создающей для персонала в процессе изготовления, применения и обслуживания РТУ.
При проведении длительных испытаний в тяжелых условиях окружающей среды (высокая температура, вибрации и т. д.), и особенно ходовых или летных, перспективными являются бесконтактные средства съема измерительной информации с высокооборотных и механизмов.


2.2 Методы без изменения частот опроса

Другой вариант построения многоканальной измерительной системы (рисунок 2.1б) предполагает использование одного общего для всех каналов устройства связи УС. В этом случае на вращающемся объекте приходится размещать не только первичные преобразователи, но и соответствующие виду физической величины нормирующие преобразователи НП и устройство уплотнения УУ канальных сигналов, а также обеспечить электропитание вращающейся части МИС. Следует заметить, что современная элементаная база позволяет реализовать достаточно экономичные измерительные преобразователи. Пригодные для длительных экспериментов в условиях вращения с линейными перегрузками более 1000 единиц.
Для удобства последующего изложения представим структуру МИС в виде двух соединенных устройством связи блоков: блока вращающейся аппаратуры (БВА), размещаемого на объекте, и блока стационарной аппаратуры (БСА). Информационная связь между ними в общем случае носит двунаправленный характер. При этом из БВА в БСА передается измерительная информация, которая может дополняться служебной информацией (синхронизация, калибровка и т.п.). из БСА в БВА, при необходимости воздействия на режим работы БВА или на объект испытания, передаются соответствующие сигналы управления. Наконец, для обеспечения работоспособности БВА из БСА могут передаваться сигналы электропитания БВА.
В условиях вращения устройства связи между БВА и БСА в значительной степени определяют не только структуру измерительной системы, но и ее основные метрологические и эксплуатационные характеристики. Поэтому остановимся более детально на средствах связи измерительных систем для вращающихся объектов, которые подразделяются на две большие группы: контактные и бесконтактные.


Трансформаторные токосъемные устройства
Трансформаторные токосъемные устройства, известные с середины 60-х годов, применяются при исследовании высокооборотных объектов, а также механизмов, расположенных в зоне воздействия высоких температур или радиации, с небольшим числом контролируемых параметров (точек контроля), поскольку не предполагают размещение на вращающемся объекте каких-либо элементов радиоэлектроники.


Рисунок 2.2-Схема простейшего одноканального трансформаторного устройства
На рисунке 2.2 представлена схема простейшего одноканального трансформаторного устройства, включающего и себе два трансформатора- питающий TVП и измерительный TVИ,, мостовую измерительную цепь МИЦ с тензорезистором ТР, генератор Г и регистрирующее устройство РУ. Принцип действия устройства основан на выявлении сигнала разбаланса МИЦ, возникающего из-за изменения под нагрузкой сопротивления тензорезистора. Питание МИЦ осуществляется от генератора через трансформатор TVП ,а съем выходного сигнала - через TVИ. В РУ производятся необходимая обработка амплитудно-модулированного сигнала и его регистрация.
Устройство работает на несущей частоте, значение которой должно соответствовать оптимальной рабочей частоте материала сердечников. Обычно частота несущей в таких устройствах не превышает нескольких килогерц. Передача через токосъемник сигналов с аналоговым видом модуляции приводит к его паразитной амплитудной модуляции и, следовательно, к высокой погрешности измерений. Сложность и нетехнологичность конструкции трансформаторов, особенно в многоканальном исполнении, также ограничивают возможности применения трансформаторных токосъемных устройств указанными выше рамками.
Бесконтактные промежуточные преобразователи
Другое направление развития устройств бесконтактного съема измерительной информации, не использующих электронных преобразователей на вращающихся механизмах, связано с применением бесконтактных промежуточных преобразователей реактивного типа. Из трех типов таких преобразователей: емкостных, магнитомодуляционных и индуктивных – последние находят наибольшее применение.



Рисунок 2.3 – схема одноканального устройства съема тензометрической информации
На рисунке 2.3 приведена схема одноканального устройства съема тензометрической информации с помощью бесконтактного индуктивного преобразователя (БИП). Принцип действия устройства основан на изменении вносимого в неподвижную обмотку БИП активного сопротивления тензорезистора ТР. Выделяемый в мостовой измерительной цепи МИЦ сигнал разбаланса подается в устройство обработки УО. Многоканальные БИП усложняются, когда в их состав включены многоканальный преобразователь, синхронизатор, коммутатор и блок управления (БУ). Необходимо отметить, что частота коммутации каналов будет определяться частотой вращения механизма, и это может затруднить измерение высокочастотных процессов на испытуемом объекте. Кроме того, в условиях изменения частоты вращения в рассматриваемых преобразователях могут возникнуть трудности с восстановлением исходных процессов. Из других недостатков таких преобразователей отмечается неизбежное влияние каналов из-за потоков рассеяния и влияние магнитных систем статорных канальных обмоток друг на друга, а также не идентичность канальных характеристик.
Таким образом, многоканальные БИП не обеспечивают высокой точности измерений и могут быть использованы в тех случаях, когда на вращающемся механизме по тем или иным причинам невозможно размещение электронных измерительных преобразователей сигналов и испытания являются длительными и непрерывными, исключающими применение контактных токосъемных устройств.
Радиотелеметрические системы
Первоначально для сбора измерительной информации на вращающихся узлах и механизмах использовались стандартные радиотелеметрические системы (РТС). В дальнейшем эти системы были более ориентированы на условия испытаний вращающихся узлов и механизмов. В частности, из их состава были исключены автономные химические источники питания, замененные бесконтактными устройствами электропитания вращающейся (передающей) аппаратуры от стационарной (приемной) аппаратуры специализированных РТС.
Сведения о некоторых отечественных и зарубежных специализированных РТС приведены в таблице 2.1. эти системы достаточно многоканальны, что является их важным достоинством. В РТС используется как временное, так и частотное уплотнение (разделение) каналов. В радиоканале в основном используется частотная модуляция (ЧМ), как известно, более помехозащищенная, чем амплитудная (АМ).
Таблица 2.1 Сведения о специализированных РТС
Название устройства,страна
Число каналов Уплотнение Вид модуляции Частотный диапазон
РТС «Динамика-8», СССР
8-64 ВРК ВИМ-АМ 40
Измерительная система для вращающихся криостатов, СССР

8
ВРК
АИМ-ЧМ
10
Бесконтактная система для тензометрирования турбомашин в кассетном исполнении, СССР


20

ЧРК

ЧМ-ЧМ

100-5000
РТС для передачи данных с вращающихся роторов газотурбинных двигателей, СССР


23*6

ВРК и ЧР блоков

АИМ-ЧМ

1000
РТС фирмы «Johne+Reilhofer», Германия

1-64
ВРК
КИМ-ЧМ
1200

Многоканальный сигнал, подаваемый на модулятор радиопередатчика, в приведенных РТС имеет как аналоговую модуляцию: времяимпульсную (ВИМ), амплитудно-импульсную (АИМ), частотную (ЧМ), так и кодоимпульсную (КИМ), являющуюся наиболее перспективной из-за высокой помехозащищенности и удобства согласования со средствами цифровой обработки и регистрации информации.
Специализированные РТС обладают высокими метрологическими характеристиками, обеспечивающими практически все виды испытаний вращающихся узлов и механизмов, в том числе и высокооборотных. Современная элементная база выдерживает большие линейные перегрузки (до нескольких тысяч единиц), что позволяет размещать измерительные преобразователи системы на высокооборотных узлах и механизмах.
К недостатку таких систем можно отнести их структурную избыточность, связанную, в частности, с использованием радиоканала, содержащего радиопередатчик, радиоприемник и антенны. В условиях вращения передача сигналов осуществляется на сравнительно небольшое расстояние, обычно не превышающее нескольких сантиметров и даже миллиметров. В этих условиях, как будет отмечено ниже, более просты и надежны каналы других типов.
Способы и устройства передачи измерительных сигналов с емкостной связью
Известно несколько способов организации передачи измерительных сигналов через емкостные элементы связи блоков вращающейся и стационарной аппаратуры. В настоящее время практически не иснользуют связь через один конденсатор, так как при этом цепь передачи сигналов замыкается через подшипник, что исключено по ТУ. Другой способ предполагает устройство связи с помощью двух конденсаторов. Известно также устройство, в котором осуществляется параллельная передача через соответствующие конденсаторы нескольких разрядных (канальных) сигналов. Хотя передаются как аналоговые, так и цифровые сигналы, предпочтение следует отдать последним. Поскольку емкость конденсатора связи имеет в реальных условиях ограниченное значение, рабочий диапазон передаваемых частот смещен в высокочастотную область. Для получения больших значений емкости используют специальные диэлектрические вставки. Наличие паразитных емкостных связей вынуждает вводить экранирущие элементы конструкции, что дополнительно снижает уровень полезного сигнала и усложняет устройство связи в целом. При передаче аналоговых сигналов возможно также влияние на результаты измерений заряда статического электричества, возникающего в процессе вращения на обкладках конденсаторов.
Устройство информационной связи на основе оптоэлектронных преобразователей
Использование оптоэлектронных преобразователей (ОЭП) для передачи измерительных сигналов с вращающейся аппаратуры на небольшие расстояния позволяет реализовать канал связи конструктивно более простым по сравнению с радиоканалом, включающим, как отмечалось, радиопередатчик, радиоприемник и антенны.
Канал связи на основе ОЭП содержит входящий в состав БВА малогабаритный полупроводниковый источник светового потока в диапазоне видимого спектра (400 – 1000 ГГц), инфракрасного (0.3 – 400 ГГц) и ультрафиолетового (1000 – 3000 ГГц) излучения, стационарный фотоэлектрический приемник светового потока (фотодиоды, фототранзисторы, фоторезисторы, фотоумножители и др.). в таком канале измерительная информация наиболее просто передается в импульсной форме: с ВИМ, КИМ, хотя возможна передача сигналов в непрерывной форме с АМ.в рассматриваемых каналах излучение светового потока может происходить не только в аксиальном (осевом), но и в тангенциальном и радиальном направлениях. Конструкция оптической части канала в двух последних случаях заметно усложняется, но расширяет возможности использования такого канала в условиях вращения.
К достоинствам этого перспективного канала следует отнести наличие гальванической развязки между БВА и БСА, приводящей к ослаблению некоторых видов помех в измерительной аппаратуре. Использование светового потока позволяет избавиться от помех, присущих – радиотелеметрическим системам и обусловленных теснотой радиоканалов.
Все достоинства каналов с использованием ОЭП наиболее полно реализуются в условиях оптически прозрачных сред. При наличии пыли, водяных и масляных паров и прочего, неизбежных при проведении многих видов испытаний, качество работы таких каналов будет снижаться и для его сохранения может потребоваться надежная герметизация тракта передачи светового потока, приводящая к усложнению канала и лишающего его при зтом отмечаемых выше достоинств по сравнению с радиоканалом.
Устройства связи на основе воздушного трансформатора
Первые разработки устройств связи блоков вращающейся и стационарной аппаратуры с помощью воздушного трансформатора (ВТ) появились в начале 70-х годов. Эти устройства, как и оптоэлектронные преобразователи, обеспечивают гальваническую развязку цепей БВА и БСА; обладая достаточной широкополосностью, они оказываются более простыми по сравнению с телеметрическими системами, благодаря отсутствию радиопередающей и радиоприемной аппаратуры. Как правило, обмотки воздушного трансформатора вместе с RC-элементами образуют индуктивно связанные контуры (ИСК). Через ИСК возможна передача многоканальных сигналов как с непрерывными АМ, ЧМ, так и с импульсивными видами модуляции.
Воздушные вращающиеся трансформаторы не содержат магнитных сердечников, что существенно упрощает и облегчает их конструкцию, позволяя реализовывать ее концевой и проходной варианты с возможностью разрезного исполнения, и расширяет область применения ВТ. Обмотки таких трансформаторов имеют вид дисковых катушек. А потому могут не только наматываться проводом, но и изготавливаться печатным способом. К достоинствам ВТ необходимо отнести слабую зависимость качества передачи измерительных сигналов от состояния окружающей среды (наличие пыли, водяных и масляных паров и т. п.), а при соответствующим конструктивном исполнении – от механических нагрузок (ударов, вибраций и др.). устройства связи на основе ВТ обеспечивают не только передачу измерительных сигналов из БВА в БСА, но и передачу сигналов управления из БСА в БВА, а также сигналов электропитания БВА.
В заключение данного раздела отметим, что при отсутствии ограничений на размещение части электронных измерительных устройств на вращающемся узле или механизме устройства связи на основе воздушных вращающихся трансформаторов, обмотки которых образуют индуктивно связанные контуры, следует, считать достаточно простыми, надежными и обладающими необходимой широкополосностью.
Вместе с тем такие устройства недостаточно исследованы, особенно при передаче через них измерительных сигналов в импульсивной форме, получившей широкое применение. Поэтому остановимся на более детальном рассмотрении свойств и характеристик, связанных с передачей импульсивных сигналов через индуктивно связанные контуры, образуемые обмотками воздушного трансформатора.

2.3 Постановка задачи
Измерительные сигналы, несущие информацию о состоянии объекта контроля или исследования, могут существенно различаться между собой по частотным свойствам. Например, для таких объектов, как узлы и агрегаты авиационной техники, частотный спектр сигналов, характеризующих статические напряженно-деформируемые состояния и температурные режимы, занимает полосу частот от нуля до долей герца. Частотный спектр сигналов, характеризующих динамические напряженно-деформируемые состояния, изменяющиеся с частотами, кратными частоте вращения авиационных винтов и турбин, составляет единицы — десятки герц, а частотный спектр сигналов, соответствующих вибрационным процессам, доходит до нескольких килогерц. То есть, измерительные сигналы являются неоднородными по частотным свойствам, в частности по ширине спектра. При сборе таких сигналов в многоканальных измерительных системах необходимо обеспечить согласование их спектральных характеристик с пропускной способностью группового тракта измерительной системы. И первым шагом на этом пути является представление каждого из исходных аналоговых сигналов соответствующей последовательностью дискретных по времени отсчетов. При этом скорость выдачи информации каждым датчиком определяется широкополосностью сигнала, формируемого этим датчиком.
Пусть имеется N датчиков. Считая все различимые состояния /-го датчика равновероятными, представим количество информации, приходящееся на один отсчет непрерывного сигнала, то есть энтропию сообщения этого датчика в виде:

(2.1)

где εi – предел допустимой погрешности представления сигнала i-го датчика,
log – логарифмирование здесь и далее, если не будет оговорено особо, по основанию 2.
Энтропия совокупности сообщений N независимых датчиков определяется как сумма энтропий сообщений всех датчиков
[дв. ед.], (2.2)
где - эквивалентный предел допустимой погрешности совокупности N датчиков.
Скорость R поступления информации в групповой тракт равна произведению энтропии H(X) на число отсчетов V, поступающих в секунду на вход группового тракта:
R=H(X)V. (2.3)
Пропускная способность группового тракта определяется известным соотношением :


(2.4)
где W - полоса частот пропускания группового тракта,
Рс - средняя мощность сигнала,
Рш - средняя мощность помехи.
Поскольку пропускная способность определяется как предел скорости передачи информации, то с учетом (2.3) и (2.4) должно выполняться условие
H(X)V≤ . (2.5)
Как правило, пропускная способность группового тракта ограничена частотными характеристиками технических устройств, образующих этот тракт. В многоканальных измерительных системах такими устройствами являются чаще всего усилитель группового сигнала и аналого-цифровой преобразователь (АЦП), осуществляющий преобразование дискретных по времени отсчетов непрерывных измерительных сигналов в двоичный код.
Таким образом, при известной скорости выдачи информации совокупностью датчиков можно, используя соотношение (2.5) и учитывая выражение (2.2), определить широкополосность устройств в групповом тракте, при которой обеспечивается согласование производительности датчиков с пропускной способностью многоканальной измерительной системы:


(2.6)
Из выражения (2.6) следует, что требуемая широкополосность устройств группового тракта существенно зависит от числа отсчетов V, поступающих в секунду на вход группового тракта. Таким образом, для уменьшения широкополосности устройств группового тракта при заданной производительности датчиков и известном отношении сигнал/шум необходимо уменьшать число отсчетов V, поступающих на вход группового тракта в единицу времени.
Число отсчетов V складывается из дискретных отсчетов сигналов всех датчиков, то есть определяется частотой дискретизации, называемой также частотой опроса, каждого измерительного сигнала. Исходя из этого, назовем V суммарным потоком отсчетов. V имеет размерность «отсчеты в секунду» (отс/с). Значение суммарного потока отсчетов зависит от организации опроса датчиков. При организации опроса источников информации различают:
1) простейший режим опроса, когда все датчики опрашивают с одинаковой максимальной для данной их совокупности частотой опроса;
2) опрос каждого датчика с индивидуальной частотой опроса;
3) режим опроса с сокращением избыточных отсчетов.
Наиболее распространен в силу простоты реализации опрос всех датчиков многоканальной измерительной системы с одинаковой максимальной частотой опроса, которую определяют, ориентируясь на самый широкополосный из всех измерительных сигналов:

(2.7)
где FcMАKC - максимальная частота в спектре самого широкополосного сигнала, А. - коэффициент, показывающий, во сколько раз увеличивается частота дискретизации сигнала по сравнению с ее значением, следующим из теоремы В. А. Котельникова, и зависящий от принятого метода последующего восстановления непрерывного сигнала по его дискретным отсчетам и требуемой точности восстановления .
Во втором случае частота дискретизации сигнала i-го датчика
,
(2.8)
где Fci – максимальная частота в спектре сигнала i-го датчика, λi - коэффициент, показывающий, во сколько раз увеличивается частота дискретизации i-го сигнала сообщения по сравнению с ее значением, следующим из теоремы В. А. Котельникова.
В третьем случае, анализируя скорость изменения сигнала сообщения, изменяют соответствующим образом частоту опроса либо устраняют из суммарного потока отсчетов, поступающих на вход группового тракта, незначащие отсчеты .
Сравним указанные режимы опроса датчиков по значению суммарного потока отсчетов V, поступающих на вход группового тракта многоканальной измерительной системы.
Суммарный поток отсчетов в первом случае имеет максимальное значение
Vмакс=NFД макс (2.9)
Суммарный поток отсчетов в первом случае имеет максимальное значение Как отмечалось выше, практическая ширина спектров измерительных сигналов, передаваемых по разным каналам многоканальной измерительной системы, может различаться в сотни раз. Поэтому суммарный поток отсчетов, определяемый выражением (2.9), содержит много избыточных отсчетов, что повышает требования к широкополосности устройств группового тракта и, кроме того, требует большего объема памяти для запоминания избыточных отсчетов в устройстве обработки.
Во втором случае суммарный поток отсчетов на входе группового тракта определяется соотношением

, (2.10)
и его значение близко к минимально возможному для данной совокупности измерительных сигналов.
В третьем случае при сокращении избыточных отсчетов наиболее распространены полиномиальные методы предсказания и интерполяции , причем для упрощения реализации этих методов зачастую ограничиваются полиномами первой степени. При этом в многоканальной измерительной системе все датчики опрашиваются с одинаковой частотой опроса макс, определяемой в соответствии с (2.7), а в цепь каждого датчика включается устройство сокращения избыточных отсчетов (УСО). Суть действия УСО заключается в том, что рассчитанное для каждого дискретного момента времени значение отсчета сравнивают со значением реального отсчета в этот момент времени. Если разность значений попадает в установленную зону допустимой погрешности представления отсчета, то реальный отсчет исключается из общего потока отсчетов как избыточный, при выходе разности за пределы зоны допустимой погрешности реальный отсчет признается значащим и передается на выход УСО и далее на вход группового тракта. Поток отсчетов на входе группового тракта, образуемый в данном случае оставленными отсчетами, обозначим 1о. Введение в каждый канал системы УСО усложняет систему в целом. Кроме того, поскольку нарушается регулярность последовательности отсчетов, то для последующего правильного восстановления исходных сигналов датчиков необходимо передавать дополнительную информацию о значениях моментов времени, соответствующих значащим отсчетам.
Рассмотрим, как изменяются требования к широкополосности группового тракта в зависимости от выбранного способа организации опроса датчиков.

Назовем коэффициентами уменьшения широкополосности группового тракта отношения
(2.11)
и
, (2.12)
где Wмакс, Wo и Wu - значения полосы частот пропускания группового тракта, полученные из (2.6) подстановкой вместо V соответственно значений Vмакс из (2.9), Vu из (2.10) и значения Vo суммарного потока отсчетов на входе группового тракта, полученного после устранения незначащих отсчетов.
Эти коэффициенты показывают, во сколько раз снижаются требования к широкополосности устройств группового тракта многоканальной измерительной
системы при уменьшении суммарного потока отсчетов со значения 1макс Д° значений 1и и 1о.
Количество отсчетов /о, оставленных после устранения незначащих отсчетов, зависит от допустимой погрешности представления отсчетов. На примере показано, что при повышении требований к точности представления отсчетов эффективность устранения незначащих отсчетов с применением методов экстраполяции первого порядка и интерполяции первого порядка снижается. Это значит, что значение Ко (см. 2.12) приближается к единице.
Кроме этого, количество оставленных отсчетов зависит от наличия шумовой составляющей, неизбежно присутствующей в отсчетах измерительных сигналов. Ослабить эту составляющую при представлении сигналов сообщений в виде дискретных отсчетов, то есть импульсных сигналов, с помощью фильтрации не всегда возможно. Например, в многоканальных измерительных системах, применяемых при исследовании вращающихся узлов и агрегатов авиационной техники (воздушные самолетные и вертолетные винты, турбины и т. п.) в качестве датчиков широко используются тензорезисторы. Для повышения выходного сигнала тензодатчиков осуществляют питание их импульсами напряжения или тока. При импульсном питании датчика его выходной сигнала становится импульсным, то есть широкополосным, поэтому применение фильтрации для уменьшения шумовой составляющей малоэффективно.
В свою очередь, значения Vмакс и Vu зависят только от числа измерительных каналов и частот опроса датчиков (см. (2.9) и (2.10)).
Таким образом. Ко (см. 2.12)) меняется при изменении допустимой погрешности представления отсчетов и отношения сигнал-шум, а Ки (см. (2.11)) представляет собой некоторое постоянное число. Следовательно, при опросе датчиков с индивидуальными частотами степень сокращения широкополосности группового тракта не зависит от наличия шума в отсчете и от погрешности представления отсчета, а определяется только суммарным потоком отсчетов на входе группового тракта.
Были исследованы зависимости Ко и W от допустимой погрешности представления отсчетов и отношения сигнал/шум на примере трехканальной измерительной системы, входными сигналами различающимися между собой по занимаемой полосе частот. Исходная частота дискретизации всех сигналов принята равной частоте дискретизации самого широкополосного из них сигнала, Fonp=250 (отс/с), поэтому в соответствии с (2.9) 1макс=150 (отс/с). Устранение незначащих отсчетов осуществлялось с помощью полиномиального предсказания (экстраполяции) первого порядка. Значения 1о при различных отношениях сигнал- шум (Рс/Рш) и различных значениях допустимой погрешности представления отсчета Д приведены в таблице 2.2:

Таблица 2.2 Взаимосвязь числа оставленных отсчетов с допустимой погрешностью





Графически зависимости коэффициента уменьшения избыточности Ко от
изменения Рс/Рш и eД представлены на рисунке 2.4.
Рисунок 2.4- Зависимость Ко от допустимой погрешности представления отсчетов при различных отношениях сигнал/шум.
По оси абсцисс на рисунке 2.4 отложено число разрядов двоичного кода, в который может быть преобразовано число различимых уровней отсчета сигнала сообщения при заданной допустимой погрешности представления этого отсчета.
Из рисунка 2.4 следует, что повышение требований к точности представления отсчетов измерительных сигналов и уменьшение отношения сигнал-шум существенно снижают эффективность полиномиальных методов сокращения избыточных отсчетов, что приводит к необходимости увеличивать широкополосность (быстродействие) группового тракта. Этот факт иллюстрируется рисунком 2.5, на котором приведены зависимости требуемой широкополосности группового тракта, построенные на основании выражения (2.6) при I=Vo и еэ=£д, от значений Бд и Рс /Рш Для случая применения устройств сокращения избыточности в каждом измерительном канале.
Рассмотрим ту же многоканальную измерительную систему, но с такой организацией опроса датчиков, когда каждый датчик опрашивается со своей индивидуальной частотой опроса в соответствии с (2.8).

Рисунок 2.5 - Изменение широкополосности группового тракта при сокращении избыточных отсчетов на основе УСО В этом случае частота дискретизации сигнала составляет 60 (отс/с) и 30 (отс/с) соответственно.
Суммарный поток отсчетов Vu на входе группового тракта в соответствии с (2.10) равен 340 (отс/с). Коэффициент уменьшения широкополосности, определенный из (2.11), Ки=2.21. Требуемая в этом случае полоса частот пропускания Wu группового тракта при различных значениях допустимой погрешности 8д и соотношениях Рс /Рш также определялась по выражению (2.6) с учетом (2.9). Соответствующие зависимости приведены на рисунке 2.6.







Рисунок 2.6 - Изменение широкополосности группового тракта при индивидуальной частоте опроса для каждого датчика

Из сравнения графиков на рисунке 2.5 и рисунке 2.6 следует, что опрос датчиков с индивидуальными частотами опроса позволяет без дополнительных затрат существенно снизить требования к широкополосности группового тракта.
Для выявления области применения каждого из рассмотренных методов сокращения избыточных отсчетов на входе группового тракта многоканальной измерительной системы введем коэффициент
.
Изменение Кс в зависимости от погрешности представления отсчетов и соотношения Рс/Рш приведено на рисунке 2.7. Следует отметить, что значение Кс при прочих равных условиях возрастает с увеличением в совокупности датчиков данной многоканальной измерительной системы доли датчиков, формирующих низкочастотные сигналы сообщений.

Рисунок 2.7 - Сравнение методов уменьшения суммарного потока отсчетов
Зависимости, приведенные на рисунке 2.7 показывают, что метод уменьшения суммарного потока отсчетов на основе УСО в каждом измерительном канале эффективен только при достаточно больших допустимых погрешностях представления отсчетов измерительных сигналов и больших отношениях сигнал- шум. В переводе на цифровое представление отсчетов это 6-ти и менее разрядное двоичное число, что не всегда приемлемо в измерительных системах. Кроме этого, реализация полиномиальных методов сокращения избыточных отсчетов требует дополнительных аппаратных и вычислительных затрат, связанных с необходимостью введения УСО в каждый канал многоканальной измерительной системы, что приводит к увеличению ее массогабаритных параметров и делает затруднительным размещение на вращающемся объекте.
Применение индивидуальных частот опроса для каждого датчика позволяет существенно сократить суммарный поток отсчетов на входе группового тракта многоканальной измерительной системы, что обеспечивает снижение требований к широкополосности группового тракта, объему памяти устройств хранения принятых отсчетов измерительных сигналов перед их последующей обработкой, энергоемкости устройств питания пассивных датчиков (например резистивного типа на основе тензо- и терморезисторов). Все эго обеспечивается без дополнительных аппаратных и вычислительных затрат.
Необходимо отметить, что опрос датчиков в многоканальной измерительной системе с индивидуальными частотами опроса получает дополнительные преимущества перед методом устранения избыточных отсчетов в случаях, когда сигналы сообщений близки к гармоническим, для которых коэффициент сокращения избыточных отсчетов Ко близок к единице. Такими сигналами являются сигналы, характеризующие динамические напряженно-деформируемые состояния вращающихся воздушных самолетных и вертолетных винтов и являющиеся гармониками основной частоты вращения воздушного винта.
Анализ процесса формирования сигналов опроса с неодинаковыми периодами повторения
Выше было показано, что в многоканальных измерительных системах опрос датчиков, с выходов которых снимаются неоднородные по ширине спектра измерительные сигналы, целесообразно проводить с индивидуальными для каждого датчика частотами опроса. Физически процесс опроса датчиков представляет собой поочередное подключение выходов датчиков (D) к входу группового тракта с помощью соответствующих аналоговых ключевых устройств (ЛГУ) (рисунок 2.8). Ключевое устройство обеспечивает соединение входной цепи с выходной при поступлении на его управляющий вход соответствующего сигнала опроса. Частота повторения сигналов опроса для каждого ключевого устройства определяется частотой опроса датчика, подключаемого этим КУ к входу группового тракта. Сигналы управления ключевыми устройствами (сигналы опроса) формируются устройством формирования сигналов опроса.










Рисунок 2.8 - Реализация опроса датчиков
Устройство формирования сигналов опроса может быть реализовано аппаратно на основе счетчиков с различным коэффициентом счета и дешифраторов или программно с выводом сигналов опроса через соответствующий интерфейс на ключевые устройства.
Сигналы от каждого i-го датчика подключаются к входу устройств группового тракта (рисунок 2.9) на время Тк, называемое канальным интервалом, с периодичностью Тк. Период Тк называют периодом дискретизации или периодом опроса, и он связан с частотой дискретизации очевидным соотношением
(2.13)


Рисунок 2.9 - Последовательность отсчетов сигналов разных датчиков на входе группового тракта
Канальный интервал Тк определяется суммарным потоком отсчетов на входе группового тракта, рассчитанным по формуле (2.10),
(2.14)
Цепь, образуемую в течение каждого канального интервала Тк последовательностью «датчик-ключевое устройство-групповой тракт», называют измерительным каналом и при наличии N датчиков говорят о многоканальной измерительной системе.
При исследовании сложных объектов сигналы опроса всех датчиков можно разделить на группы, в каждой из которых частоты опроса FД j одинаковы для датчиков этой группы. Пусть число таких групп р, и в каждую j-ю группу входит nj датчиков, при этом .. Тогда выражение (2.10) можно представить в виде:
(2.15)

Периодически повторяющийся набор сигналов опроса заданного числа датчиков N с соответствующими периодами опроса Tj отдельных датчиков или групп датчиков называют кадром многоканальной измерительной системы. Период повторения кадров, являющийся длительностью кадра, обозначим ТКАДР. Очевидно, что длительность кадра должна быть кратна каждому периоду опроса, то есть быть наименьшим общим кратным всех периодов опроса

(2.16)
В примере на рисунке 2.9 период опроса первого датчика (D1) равен 4Тк, второго (D2) – 6Тк, семи остальных датчиков (D3,…, D9) – 12Тк. Соответственно длительность кадра равна 12Тк, то есть является наименьшим общим кратным всех периодов опроса.
В пределах одного кадра канальные интервалы, на которых расположены сигналы опроса с периодом Tj, занимают определенные позиции. В силу временного разделения каналов сигналы опроса разных датчиков не должны занимать одни и те же позиции.
Введем понятие относительного периода. Относительным периодом будем называть отношение периода опроса к длительности канального интервала
. (2.17)
Отношение длительности кадра к канальному интервалу назовем относительной длительностью кадра
. (2.18)
Из сопоставления (2.18), (2.17) и (2.16) следует, что относительная длительность кадра есть наименьшее общее кратное всех относительных периодов опроса:
m=[m1, m2,…, mj,…, mp]. (2.19)
Числа m и mj, определяющие относительные длительность кадра и периоды опроса, являются целыми числами.
Чем более разнообразный набор сигналов опроса с разными частотами (периодами) повторения можно сформировать с помощью устройства формирования сигналов опроса, тем полнее можно согласовать производительность данного набора датчиков с пропускной способностью группового тракта многоканальной измерительной системы и, значит, эффективнее использовать пропускную способность группового тракта. Кроме этого, разнообразие частот опроса, реализуемое в устройстве управления многоканальной измерительной системы, обеспечивает информационную гибкость этой системы, то есть возможность ее применения для исследования различных объектов. В связи с этим, вопросы построения устройства формирования сигналов опроса при разработке многоканальной измерительной системы находятся вместе с вопросами обеспечения требуемых метрологических характеристик и помехоустойчивости передаваемых сигналов в ряду важнеёших вопросов.





3 Информационный расчет
Информационный расчет для многоканальной информационно-измерительной системы для летных испытаний авиационной техникивключает в себя 2 этапа:
- расчет требуемых частот опроса;
- определение ограничений на информативные параметры системы.
3.1 Расчет требуемых частот опроса
Формула для расчёта частот опроса:

(3.1.1)
Где Fi-максимальная частота, -погрешность восстановления.
(3.1.2)

При выполнении поставленной задачи погрешность равна 0.01. Тогда:

В соответствии с исходными данными к проектированию число каналов равно 16,8 и 8
Число каналов измерения температуры, п3 равно 8, при F=40Гц.
Число каналов измерения деформации, п2 равно 8, при F=25Гц.
Число каналов измерения температуры, п1 равно 16, при F=6rц.
Рассчитаем частоты опроса и информативность по формулам (3.1) и (2.10):



I = F1 n1+ F2n2 + F3n3
I= 237x 16 + 148 x 8 + 37 x 8=5272 (отс/с)
3.2 Определение ограничений на информативные параметры системы

Исходными данными являются частоты опроса , ,…, , число каналов
, ,…, ,а также -максимальное значение информативности.
Реально полученные частоты опроса и число каналов могут отличаться от заданных, при этом должны удовлетворять следующим условиям:
(3.2.1)
(3.2.2)
(3.2.3)














4 Алгоритм формирования заданной программы измерений

Блок- схема алгоритма, показывающего общую последовательность действий при формирования допустимых наборов частот опроса, приведена на рисунке 4.1.
1. Начальным шагом является ввод исходных данных, которыми, как отмечалось выше, являются максимальные частоты сигнала Fj , число измерительных каналов каждой их этих частот опроса, i=1,2,3,
2. Определяются частоты опроса F, и предельное значение суммарного потока отсчетов на входе группового тракта.
3. На основании выражений (2.17), (2.18), (2.19) определяются границы диапазона возможных значений первого относительного периода Ту.
4. Выбирается начальный элемент m1 составляемого набора. Первое возможное значение этого начального элемента принимается равным минимальному из возможных значений: m1= m1мин.
5. Осуществляется проверка того, что значение начального элемента набора m1 не вышло за границы диапазона допустимых значений, определенных в блоке 3. При последующем обращении к блоку 5 ранее выбранное значение т, увеличивается на единицу: m1= m1+l.
В начале процедуры составления допустимого набора условие, проверяемое в блоке 5, выполняется, поэтому далее осуществляется переход к блоку 6. В конце процедуры составления допустимого набора, когда рассмотрены все возможные варианты сочетаний m1, возможности выбора очередного значения исчерпаны.
Это является критерием завершения поиска допустимых наборов, поэтому осуществляется переход от блока 5 к блоку 25.




Рисунок 5.1 -Продолжение


Рисунок 5.1 -Продолжение
6. Выбирается начальный элемент m3 составляемого набора. Первое
возможное значение этого начального элемента принимается равным минимальному из возможных значений: m3= m3мин.
7. Осуществляется проверка того, что значение начального элемента набора
m3 не вышло за границы диапазона допустимых значений, определенных в блоке 3. При последующем обращении к блоку 8 ранее выбранное значение m3
увеличивается на единицу: m3= m3+1.
8. Производится проверка на совместимость наборов m3 и m1 путем их деления и проверки остатка.
9. На основании выражения (2.15),определяются границы диапазона возможных значений относительного периода m3.
10. Выбирается начальный элемент m2 составляемого набора.
11. Первое возможное значение этого начального элемента принимается равным минимальному из возможных значений: m2= m2мин.
12. Осуществляется проверка того, что значение начального элемента набора
m3 не вышло за границы диапазона допустимых значений, определенных в блоке 3. При последующем обращении к блоку 12 ранее выбранное значение m2
увеличивается на единицу: m2= m2+1.
13. Производится проверка на совместимость наборов ш3 и m2 путем их деления и проверки остатка.
14. Определяется число допустимых значений каналов п2доп для второго набора значений.
15. Осуществляется проверка того, что допустимое значение каналов п2доп не превысило начальное значение числа измерительных каналов n2
16. Определяется число допустимых значений каналов n3доп для второго набора значений.
17. Осуществляется проверка того, что допустимое значение каналов п3доп не превысило начальное значение числа измерительных каналов n3
18. Вычисляются информативность I, во всех допустимых наборах.
19. Среди полученных значений Ii выбирается максимальное.
20. Для выбранного набора относительных периодов mj уточняются значения частот опроса, с которыми реально будут опрашиваться соответствующие датчики. Для этого из каждого элемента m определяются суммарные потоки отсчетов I = Fi mi. Среди всех значений It выбирается максимальное значение и для каждого m уточняются значения частот опроса.
Так же определяются уточненные значения измерительных каналов п* значения п*1 и п*2 принимаются равными заданным значениям, а значение п*3 уточняется.

21. При завершении рассмотрения всех разных относительных периодов от m1МИН до m1макс производится запись сформированного допустимого набора относительных периодов, обеспечивающего реализацию сигналов опроса многоканальной измерительной системы с заданными параметрами ( частотами опроса F и числом каналов пi) и удовлетворяющего условиям (4.3) - (4.5), а так же определенные в предыдущем блоке уточненные значения частот опроса F*i и число измерительных каналов n*j.
Поскольку возможности формирования допустимого набора при данном диапазоне значений m2 могут быть не до конца исчерпаны, следует вернуться к рассмотрению оставшихся неиспользованных значений m2. .Для этого далее идет возвращение к блоку 21.
22. К текущему значению m2 прибавляется единица и далее идет проверка на допустимость этого значения набора. Если в этом случае значение m2 вышло за границы диапазона допустимых значений, определенных в блоке 10 то следует переход к блоку 22.
23. К текущему значению m3 прибавляется единица и далее идет проверка на допустимость этого значения набора. Если в этом случае значение m3 вышло за границы диапазона допустимых значений, определенных в блоке 6 то следует переход к блоку 23.
24. К текущему значению m2 прибавляется единица и далее идет проверка на допустимость этого значения набора. Если в этом случае значение m2 вышло за границы диапазона допустимых значений, определенных в блоке 3 то следует переход к блоку 25.
25. Вывод всех допустимых наборов относительных периодов, обеспечивающих реализацию сигналов опроса многоканальной измерительной системы с заданными параметрами (частотами опроса F и числом каналов ni) и удовлетворяющего условиям (3.3) - (3.5), а так же уточненных значений частот опроса F*i и число измерительных каналов п*




























5 Выбор технических средств, для реализации многоканальной информационно-измерительной системы

Для технической реализации данной многоканальной информационно-измерительной системы нам потребуются такие устройства как: микроконтроллер, АЦП,дешифратор и несколько коммутаторов каналов.
В качестве коммутаторов возьмем полупроводниковую интегральную микросхему 590КН6.
Полупроводниковая интегральная микросхема 590кн6 - восьмиканальный аналоговый коммутатор с дешифратором для коммутации напряжения от минус 15 до 15В. Т= -45°С/85°С

Рисунок 5.1 - Микросхема 590КН6





Таблица 5.1 Назначения выводов 590КН6
Номер вывода Наименование вывода Номер вывода Наименование вывода
1 Логический вход 2° 9 Аналоговый вход 8
2 Вход “Разрешение” 10 Аналоговый вход 7
3 Un 2 11 Аналоговый вход 6
4 Аналоговый вход 1 12 Аналоговый вход 5
5 Аналоговый вход 2 13 Uni
6 Аналоговый вход 3 14 Общий
7 Аналоговый вход 4 15 Логический вход 22
8 Аналоговый выход 16 Логический вход 21
1. При напряжениях питания Uni от 13,5 до 16,5В, Un2 от минус 16,5 до минус 13,5В, входном напряжении низкого уровня от 0 до 0,8В, входном напряжении высокого уровня от 4В до Un!, коммутируемом напряжении от минус 15 до 15В. Величина входного напряжения высокого уровня не должна превышать величину Uni а величина коммутируемого напряжения не должна превышать величин} Uni и не должна быть меньше величины U„2-
2. При сопротивлении нагрузки не более 10 кОм, емкости нагрузки не более 40 пФ.
3. При коммутируемом токе 1 мА[5].
В качестве микросхемы АЦП, выберем микросхему 10-разрядного АЦП сопрягаемого с микропроцессором 1113ПВ1. Функциональная схема представлена на рисунке 5.2, технические характеристики - в табл. 5.2.


Рисунок 5.2 - Функциональная схема АЦП 1113ПВ1.
Таблица 5.2 электрические параметры 1113ПВ1
Номинальное напряжение питания
Uп1
Uп2
5 В 5 %
-15 В 5 %
Выходное напряжение низкого уровня не более 0,4 В
Выходное напряжение высокого уровня не менее 2,4 В
Напряжение смещения нуля в однополярном и биполярном режимах от полной шкалы 0,3%
Ток потребления
от источника питания Uп1
от источника питания Uп2 не более 10 мА
не более 18 мА
Входной ток высокого (низкого) уровня 40 мкА
Ток утечки на выходе 40 мкА
Время преобразования не более 30 мкс
Нелинейность от полной шкалы
1113ПВ1А
1113ПВ1Б
1113ПВ1В
К1113ПВ1А
К1113ПВ1Б
К1113ПВ1В
0,075%
0,2%
0,075%
0,1%
0,2%
0,4%
Абсолютная погрешность преобразования в конечной точке шкалы от полной шкалы 0,4%
Таблица 5.3 Предельно допустимые режимы эксплуатации
Напряжение питания
Uп1
Uп2
4,75...5,25 В
-15,75...-14,25 В
Диапазон входного напряжения
однополярного
биполярного
-0,5...+10,5 В
-5,5...+5,5 В
Входное напряжение
высокого уровня
низкого уровня
2...4,5 В
0...0,6 В
Выходной ток
высокого уровня
низкого уровня
0...0,5 мА
0...3,2 мА
Температура окружающей среды
К1113ПВ1(A-B)
1113ПВ1(A,Б)
1113ПВ1В
-10...+70 ° C
-45...+85 ° C
-60...+125 ° C

Назначение выводов:
1 - девятый разряд;
2 - восьмой разряд;
3 - седьмой разряд;
4 - шестой разряд;
5 - пятый разряд;
6 - четвертый разряд;
7 - третий разряд;
8 - второй разряд;
9 - первый разряд;
10 - напряжение питания Uп1;
11 - гашение и преобразование;
12 - напряжение питания -Uп2;
13 - вход аналоговый;
14 - аналоговая "земля";
15 - управление сдвигом нуля;
16 - цифровая "земля";
17 - готовность данных;
18 - десятый разряд (младший);

Цикл АЦП выполняется при нулевом значении сигнала на входе start . По истечении 3 мкс. на выводе READY формируется сигнал готовности низкого уровня, а на выводы D10 – D1 выставляется цифровой код, эквивалентный значению входного сигнала, в остальное время выходы находятся в импедансном состоянии. Цикл преобразования заканчивается при START =1, последующий цикл можно начать не ранее, чем через 2мкс.
В качестве микроконтроллера возьмем микросхему МК 1816 ВЕ751, изображенную на рисунке 5.3.

Рисунок 5.3 - Физический интерфейс МК 1816 ВЕ751
Назначение выводов:
Р1.0...Р1.7-двунаправленный 8-разрядный порт PI (параллельного интерфейса). При считывании внутреннего ПЗУ (резидентная память программ РПП) подается младший байт адреса ( АО -А7).

RST (restart) - сигнал общего сброса (входной).
BQ1, BQ2 (XTAL1, XTAL2) - выводы для подключения кварцевого резонатора или подачи внешнего тактового сигнала.
Р3.0...Р3.7 - 8-разрадный двунаправленный порт ввода-вывода с
альтернативными функциями линий ввода-вывода.
РЗ.О (R х D) - вход приемника УАПП (универсального асинхронного приемо¬передатчика) последовательного порта;
РЗ. 1 (Т х D) - выход передатчика последовательного порта;
Р3.2 (INT.0) - вход внешнего сигнала прерывания - нулевого;
РЗ.З (INT. 1) - вход внешнего сигнала прерывания - единичного;
Р3.4 (ТО), Р3.5 (Т1) - входы счетчиков внешних событий Т/С0-Т/С1;
Р3.6 (WR), Р3.7 (RD) - сигналы записи и чтения:
WR - выход строба при записи в ВПД (внешнюю память данных),
RD - выход стробирующего сигнала при чтении из РПД;
0 В - ноль Вольт источника питания;
Ucc - +5 В источника питания;
Р2.0...Р2.7 - двунаправленный порт ввода-вывода, либо вход старшего байта адреса А8-А14 в режиме чтения РПП , либо выход старшего байта адреса в режиме работы с внешней памятью.
В режиме проверки РПП на Р2.7 подается сигнал разрешения чтения;
PSEN - сигнал разрешения внешней памяти;
ALE (САВП) - выходной сигнал разрешения фиксации младшего байта адреса внешней памяти в специальном регистре;
Р0.0...Р0.7 - двунаправленный параллельный порт и мультиплексированная шина адреса (данных) при работе с ВПД. При проверке РПП - выход данных.
В качестве дешифратора используем схему 564ИД1, реальзованный при помощи технологии – КМОП 3мкм процесс.
Технические условия исполнения АЕЯР.431200.610-11 ТУ
Предназначеныдля применения в радиоэлектронной аппаратуре специального назначения.
Краткие основные характеристики:
Диапазон напряжений питания от 4,2 Вдо 15 В.
Предельное напряжение питания от -0,5 Вдо 18 В.
Номинальный диапазон рабочих температур от -60 °Сдо +125 °С.
Время задержки распространения сигнала при включении и выключении ≤580 нс при
UСС =5,0 В; UIL=0 В; UIH=5,0 В; CL=50 пФ, T=25 °C.
Выходное напряжение низкого уровня ≤0,01 В при UCC = 5,0 B, UIH = 5,0 B, UIL = 0 B, T=25 °C.
Выходное напряжение высокого уровня ≥4,99 Впри UCC = 5,0 B, UIH = 5,0 B, UIL = 0 B, T=25 °C.
Предельное значение входного и выходного напряжения от -0,5 Вдо (UСС + 0,5) В.
Стойкость к воздействию спецфакторов по группам исполнения: 7.И1 – 3Ус, 7.И6 – 4Ус,
7.И7 – 2 х 4Ус, 7.С1 – 10 х 1Ус, 7.С4 – 1Ус, 7.К1 – 0,4 х 1К, 7.К4 – 0,5 х 1К, 7.И8 - 0,02 х 1Ус.








На рисунке 5.4 представлено условное графическое обозначение

Рисунок 5.4 Обозначение дешифратора 564ИД1
Назначения выводов:
1 Выход
2 Выход
3 Выход
4 Выход
5 Выход
6 Выход
7 Выход
8 Общий
9 Выход
10 Вход
11 Вход
12 Вход
13 Вход
14 Выход
15 Выход
16 Питание
6 Разработка структурной схемы многоканальной информационно-измерительной системы

Система разработана для длительного измерения де¬формаций при летных испытаниях несущих и ру¬левых воздушных винтов, автоматов перекоса вертолетов. Схема измерительной системы приведена на рис. 6.1. В ней заложены основные принципы, направленные на сниже¬ние массогабаритных параметров БВА, а именно:
1. Сокращение состава БВА за счет рационального перене¬сения части функций измерительной системы в БСА
2. Использование МТП - основного измерительного преоб-разователя БВА, совмещающего функции коммутатора и многоканального нормирующего преобразователя.
3. Передача сигналов электропитания через ВТЭ, обмотки которого образуют индуктивно связанные контуры (ИСК).
4. Электропитание БВА осуществляется от генератора такто¬вых импульсов БСА, благодаря чему обеспечивается надеж¬ная и экономичная тактовая (символьная) синхронизация между БВА и БСА.
5. Применение режима "обратной” канальной синхрони¬зации.
6. Использование в качестве переносчика тензометрической информации ИССФ.
7. Передача измерительных сигналов через ИСК ВТИ в им-пульсной форме.

Рисунок 6.1 Структурная схема многоканальной ИИС


В данной системе для повышения помехозащищенности и увеличения эксплуатационной надежности для передачи ин¬формации через ВТИ используются импульсные сигналы с КИМ, которые по сравнению с импульсными сигналами с АИМ менее критичны к наводкам от энергетического тракта, а также к технологическим отклонениям изготовления ВТИ (бие¬ние, несоосность, изменение зазоров в процессе работы между вращающимися и неподвижными обмотками). Получение сигналов с КИМ осуществляется в БВА с помощью АЦП типа 1113 ПВ1.
Рациональное использование диапазона входного сигнала АЦП было обеспечено в МТП путем балансировки и изменения диапазона по отдельным каналам системы, что привело к уве¬личению числа необходимых команд, передаваемых из БСА в БВА. Для балансировки используется 9-разрядный код со знаком, для изменения диапазона - 2-разрядный код. Кроме того, передаются 4 позиционные команды для калиб¬ровки, а также 5-разрядный код адреса канала и 4-импульсный сигнал канальной синхронизации.
Многоканальный тензометрический преобразователь выпол¬нен на операционных усилителях типа 574УД2 и коммутаторах 590КН6. Питание тензорезисторов осуществляется от управляемого источника тока УИТ. Управление УИТ производится из БСА сигналами Баланс и Калибр, обеспечивающими балансировку и калибровку измери¬тельных каналов системы. Выходной сиг¬нал МТП представляет собой ИССФ, состоящий из 4 модули¬рованных по амплитуде импульсов. В АЦП каждый импульс преобразуется в двоичный код, символы которого через фор¬мирователь ФС, аналогичный ФС тракта управления, и ВТИ передаются в БСА. Полученный в преобразователе П из после¬довательной формы параллельный код обрабатывается в циф¬ровом нерекурсивном фильтре ЦФ второго порядка. На выхо¬де ЦФ формируется многоканальный цифровой сигнал, кото¬рый через выходной регистр ВР вместе с адресом измеритель¬ного канала поступает на выход системы.
Рассмотренная измерительная система обеспечивает изме¬нение информативности по отдельным группам каналов в зависимости от числа лопастей испытуемых воздушных винтов и частотного спектра процессов. Потребляемая мощ¬ность не превышает 57 В-А от сети 115 В при частоте 400 Гц. Мощность, потребляемая БВА по цепям питания, составляет 3,3 Вт.
При разработке измерительной системы для высокооборот¬ных ВО энергетических установок, в целях упрощения, из ее состава были исключены АЦП и ВТИ. Передача многоканально¬го сигнала через ВТИ производилась в форме ИССФ, согласо¬ванного с полосой частот пропускания ВТИ. В такой системе стало возможным передавать сигналы синхронизации, адреса канала и калибровки через ВТИ с применением ОФМ высокочастотного сигнала питания (1 МГц).


7 Разработка функциональной схемы передающей части многоканальной инфорамационно-измерительной системы

Функциональная схема передающей части ИИС представлена на рисунке 7.1.

Рисунок 7.1 Функциональная схема передающей части
многоканальной ИИС.

Устройство управления (УУ) формирует адрес коммутатора, в зависимости от того какая группа каналов нужна в данный момент. С коммутатора информация поступает в АЦП, из которого передаётся в шину.

8 Разработка принципиальной схемы модуля формирования сигналов опроса датчиков
.
Рисунок 8.1 Принципиальная схема модуля
Принципиальная схема модуля формирования сигналов опроса датчика представлена на рисунке 8.1
В принципиальной схеме мы используем 5 коммутаторов каналов 590КН6:
2 коммутатора для группы каналов с максимальной частотой 6Гц, по 1 для групп каналов с максимальными частотами 25 и 40 Гц, а также 1 для эталонных сигналов СИ,0,М,0.5М).
На входы коммутаторов поступают три разряда адреса, сформированных микроконтроллером и сигнал разрешения с дешифратора 564ИД1.
Выходные данные идут в АЦП 1113ПВ1, с выхода которого информация считывается микроконтроллером.
Данные (номер канала и соответствующий емуадрес) приведены в таблице 8.1.


















Таблица 8.1
0 00000000
M3 34 00100010 68 00000100
M3 1 000001 35 00100011 M3 69 00000101
2 000010 36 00100100 70 00000110
3 000011 37 00100101 71 00000111
4 000100 38 00100110 72 00001000
5 000101 39 00100111 73 00001001
6 000110 40 00101000 74 00001010
7 000111 41 00101001 75 00001011
8 001000 42 00101010 76 00001100
M1 9 001001 M1 43 00101011 M1 77 00001101
10 001010 44 00101100 78 00001110
M2 11 001011 M2 45 00101101 M2 79 00001111
12 001100 46 00101110 80 00010000
Не 13 001101 47 0101111 Не 81 00010001
исп 14 001110 Не 48 00110000 Исп 82 00010010
15 001111 исп 49 00110001 83 00010011
16 010000 50 00110010 84 00010100
17 010001 51 00110011 85 00010101
M3 18 010010 M3 52 00110100 M3 86 00010110
19 010011 53 00110101 87 00010111
20 010100 54 00110110 88 00011000
21 010101 55 00110111 89 00011001
22 010110 56 00111000 90 00011010
23 010111 57 00111001 91 00011011
24 011000 58 00111010 92 00011100
25 011001 59 00111011 M1 93 00011101
M1 26 011010 M1 60 00111100 M2 94 00011110
27 011011 61 00111101 95 00011111
M2 28 011100 M2 62 00111110 СИ 96 00100000
29 011101 63 00111111 97 00100001
30 011110 Не 64 00000000 98 00100010
Не 31 011111 Исп 65 00000001 0 99 00100011
Исп 32 100000 66 00000010 М 100 00100100
33 100001 67 000000011 0.5М 101 00100101
9 Экспериментальная часть
Программное обеспечение для испытаний авиационной техники разработано в среде программирования Delphi 7,которая обладает достаточными возможностями для реализации необходимых вычислений.
В данном пункте показана программа определения допустимого набора частот опроса с учетом исходных данных и введённых ограничений, написанная по алгоритму, указанному в пункте 4 данного проекта.
При запуске мы вводим наши данные из задания к проектированию используя максимальные частоты для набора каналов и нажимаем кнопку «Ок», как показано на рисунке 9.1.


Рисунок 9.1 Ввод начальных данных
Получаем результаты, указанные на рисунке 9.2.



Рисунок 9.2 Вывод результатов вычислений














10 Экономическая часть
Данный раздел дипломного проекта анализирует объект проектирования с точки зрения экономической эффективности его создания и внедрения.
В настоящем разделе строится ленточный график выполнения темы, а также составляется смета затрат на разработку программного продукта и определяется проектная цена изделия.
Выпуску той или иной продукции предшествует этапы:
1 научно - исследовательский (НИ);
2 опытно - конструктивных работ (ОКР);
3 промышленный выпуск.
На этапе НИ производится библиографический поиск. Он включает в себя патентный поиск .
На начальном этапе НИ формируется цель и задачи исследований в виде технического задания.
Техническое задание исходит от заказчика (предприятие, отрасль, фирма и т.д.)
После этапа теоретических исследований выполняется этап экспериментальных исследований или испытаний.
Эксперимент при проведении научных исследований выполняет роль практики. (Из философии: «Практика - критерий истинности» ).
Теоретические исследования и экспериментальные взаимно дополняют друг друга и одинаково важны при проведении исследований.
Теоретические исследования обычно проводятся специалистами соответствующей области. Экспериментальные исследования - это инженерная область.
Экспериментальные исследования и испытания делятся на три группы:
- исследовательские;
- опытные;
- серийные.
Исследования испытания могут проводится на объекте , его отдельных узлах, а так же на моделях. При исследовательских испытаниях оценивается влияние различных внешних и внутренних факторов на объект испытания.
Под объектом так же подразумеваем различные процессы и явления.
По результатам эксперимента методом расчета создаются новые расчетные соотношения.
Большинство исследовательских испытаний стараются проводить на моделях из экономических соображений.
Наиболее разнообразный вид испытаний - опытный, когда проверяются опытные изделия и производится их доводка (то есть вносятся изменения ). На доводку уходит 60-80% времени создания техники.
Заключительный этап доводки - государственные испытания.
Испытания подразделяют на :
- лабораторные;
- стендовые;
- летные и ходовые, полевые испытания.
Лабораторные испытания, как правило, выполняются на моделях, в том числе с использованием комплексного моделирования.
Стендовые испытания проводятся на специальных испытательных стендах, включающих в себя комплекс помещений и систем, обеспечивающих работу системы в различных режимах.
10.1 Построение ленточного графика
Для того, чтобы разработка системы проходила эффективно и организованно, без лишних затрат труда, материальных средств и в минимальные сроки, необходимо эффективное планирование.
Основной задачей планирования является распределение по срокам и исполнителям заданий на разработку объекта, а также определение общей продолжительности их проведения.
Так как объем исследований небольшой, то наиболее удобным, простым и наглядным является ленточный график проведения НИР. Предварительно составим таблицу, где будут перечислены наименования видов работ, исполнители и длительность выполнения каждого вида работ.
Планируемый срок разработки - 2,5 месяца.
В работе участвуют два человека: руководитель проекта и инженер.
Т1 - количество дней, затраченных инженером;
Т2 - количество дней, затраченных руководителем НИР (с.н.с.)

Таблица 10.1 Определение затрат времени по этапам разработки проекта
№
Работы Наименование работы Т1 Т2
1 Составление, оформление и
утверждение задания.
2
2
2 Подбор и изучение литературы
7
2
3 Изучение Delphi
21
4 Подготовка исходных данных
2
5
5 Написание программы 22
6 Отладка программы 5
7 Анализ полученных результатов 5 5
8 Проведение исследований 2 2
9 Согласование результатов с
Руководителем
3
3
10 Оформление графической и текстовой части 7

11 Сдача темы
1
Всего
77
20

На основании данных таблицы составляется ленточный график (рисунок 10.1), отражающий продолжительность каждого вида работ в виде отрезков времени, которые располагаются в соответствии с последовательностью выполнения работ.
Как видно из таблицы, на разработку данного дипломного проекта затрачено
77 дней.



Рисунок 10. 1 - Ленточный график
10.2 Составление сметы затрат на разработку и определение проектной цены изделия

Расчёт сметы затрат будет производиться условно, учитывая, что работа выполнялась студентом со стипендией 1600 руб., а заработная плата руководителя проекта (старшего научного сотрудника) составляет 20000 руб.
Сметная стоимость разработки складывается из следующих статей калькуляции:
1. Материальные затраты
Специальное оборудование и ПО для выполнения данной работы не приобреталось, поэтому в материальные затраты включаем только расходы на электроэнергию:
Зэл = Р * Цэл * Ти
где, Р – потребляемая мощность оборудования, кВт/ч;
Цэл – стоимость 1 кВт/ч, руб.;
Ти – время использования оборудования при проведении работ, ч.
Время работы ПЭВМ в данном примере составляет 70 дней по 4 часа в день.
Тэл = 2,89 руб. за 1 кВт/ч - тариф на электроэнергию;
Мпотр = 0,2 кВт - потребляемая ЭВМ мощность;
Зэл = 0,2*2.89*70*4 = 162 руб.
Следовательно, получаем, что материальные затраты составляют 162 рублей.
2. Затраты на оплату труда
В данном проекте эта статья складывается из затрат на заработную плату исполнителей (дипломника и руководителя). Дипломник получает стипендию, которая на 1.05. 2013 года составляет 1600 рублей, руководитель проекта имеет оклад 20000 рублей. Тогда фонд оплаты труда составляет:
Фзп = ЗПрук + ЗПисп,
где ЗПрук - расходы на оплату труда руководителя проекта;
ЗПисп - расходы на оплату труда студента.
Время работы руководителя над проектом - 20 дней, а студента - 77 дней, тогда расходы на оплату труда будут определяться следующим образом:
ЗПрук = 20000*20/22 = 18181 руб.;
ЗПисп = 1600*77/22 = 5600 руб.
Таким образом, основная заработная плата составит:
Фзп = 18181 + 5600= 23781 руб.
3. Амортизационные отчисления
В соответствии с НК РФ амортизации подлежит оборудование стоимостью более 40000 рублей (на 2013 год).
Амортизационные отчисления учитываются в сметной стоимости научно-исследовательской и опытно-конструкторской работы и рассчитывается по следующей формуле:
Анир = Фп  Tи  На / Фэф,
где Фп –балансовая стоимость оборудования;
Ти – время использования оборудования при проведении работ;
На– норма амортизации;
На = 1 / Тпи, где Тпи – срок службы оборудования, лет;
Фэф – годовой эффективный фонд времени работы оборудования, для односменной работы он составляет Фэф = 256 дней.
Время работы на ПЭВМ в данном примере составляет 70 дней.
Срок службы компьютера – 2-3 года (на 2013 г.), тогда норма амортизации:
На = 1 / 3 = 0,33
Амортизационные отчисления для компьютера стоимостью в 40000 рублей составят:
Анир = 40000  70  0,33 / 256 =3610 руб.
Общие прямые затраты составят следующую сумму:
Зпрям = 3м + Фзп + Анир= 162 + 23781 + 3610 = 27553 руб.
4. Прочие расходы
- страховые взносы берутся в размере 30,2 % (в 2013 году) от величины фонда оплаты труда. В нашем примере они составят:
Страх. взносы = 237810,302 =7181,9 руб.
- величина остальных прочих расходов берется от суммы прямых общих затрат в установленном размере. Для разработки устройства они составят (20%):
величина остальных прочих расходов = 27553  0,2 =5510,6 руб.
Прочие расходы составят:
Зпр = страховые взносы + величина остальных прочих расходов = 7181,9+5510,6 =12692,5 руб.
Общие затраты на разработку составят:
3 = 3прям + 3пр = 27553+12692,5 = 40245,5 руб.
Необходимые расходы сведены в таблице 10.2.
Таблица 10.2
Наименование калькуляционных статей расходов Сумма,
руб. Удельный вес, %
Материальные затраты, Зм 162 0,1
Затраты на заработную плату, Фзп 23781 59,5
Амортизация оборудования, Анир 3610 8,9
Прочие расходы, Зн 12692 31,5
Общие затраты, З 40245 100



10.3 Расчёт и выводы по эффективности предложения
Важнейшими экономическими показателями, характеризующими экономическую эффективность дипломного проекта в рыночных условиях, становятся :
- цена научно-технической продукции, созданной в ходе дипломного проектирования;
- ожидаемая прибыль от реализации результатов разработки;
- чистая приведенная стоимость (чистый приведенный доход) инвестиционного проекта (в данном случае от разработки и внедрения научно- технической продукции, созданной в результате дипломного проектирования) и другие показатели его эффективности.
Учитывая, что основная масса продукции, в том числе и научно-техническая, в настоящее время реализуется по свободным рыночным ценам, самостоятельно устанавливаемым производителями по согласования с потребителями, необходимо дать оценку ожидаемого уровня цены на результаты исследования (программного продукта, технологии и т.д.). При этом необходимо проанализировать:
- возможную сферу использования (потенциальных покупателей);
- возможные объемы реализации (число реализуемых копий и т.д.);
- имеющиеся на внутреннем и внешнем рынках аналоги и сложившийся уровень цен на них.
Разработанная информационно - измерительная система для лётных испытаний авиационной техники будет неоднократно использована в современной летной промышленности.
«Испытания авиационной техники — комплекс работ, проводимых в процессе создания, производства и эксплуатации летательного аппарата (ЛA) и его составных частей с целью проверки их работоспособности, выявления и устранения недостатков, проверки соответствия фактических характеристик расчетным данным и установленным требованиям, и подтверждения заданного уровня надежности. Различают наземные испытания и летные испытания, в которых, в свою очередь, могут быть выделены отдельные виды испытаний...»
Проведение испытаний позволяет оценивать способность конструкции противостоять действующим в процессе эксплуатации летательного аппарата повторяющимся нагрузкам. При проведении прочностных испытаний получают большой объем измерительной информации, требующий значительных затрат времени на обработку как в ходе эксперимента, так и после его окончания. Для повышения достоверности результатов математической обработки измерительной информации, оперативности их получения и представления в форме, адаптированной для анализа и принятия решений (таблицы, эпюры, графики), в настоящее время широко используются автоматизированные системы сбора, обработки и представления измерительной информации. Одновременно с процессом обработки результатов измерения они, как правило, решают задачи управления экспериментом в режиме реального времени. Перспективным направлением автоматизации измерительно-вычислительных операций и управления прочностными испытаниями элементов конструкций является применение промышленных микроконтроллеров, конструктивно и программно совместимых с IBM PC.





11 Экологичность и безопасность проекта
Для упрощения и ускорения процесса обработки оператором различного рода информации в настоящее время широко проектируются и используются прикладные программы. Создание одной из таких программ, предназначенной для предварительной обработки данных и представления их в удобном для пользователя виде, является основной частью данного дипломного проекта.
Целью разработки данного дипломного проекта является разработка информационно - измерительной системы, для лётных испытаний авиационной техники. Раздел безопасности посветим организации безопасной работы пользователя на ПЭВМ, так как основной задачей проекта является разработка для пользователя программы, отслеживающей проведение испытаний, что подразумевает использование электронно-вычислительной машины (далее ПЭВМ). Работа инженера с ПЭВМ должна быть безопасной. Для обеспечения безопасной работы с ПЭВМ введены ГОСТы и Санитарные правила и нормы (далее СанПиН).
Жизнедеятельность человека связана с большим числом вредных и опасных факторов, которые необходимо учитывать в процессе проектирования и эксплуатации любой научно-технической продукции. Рационально организовывать умственный труд, создавать благоприятные условия для повышения его эффективности - эти задачи приобретают сегодня особо важное значение.
Разработка рекомендаций по технике безопасности и организации труда является важным условием сохранения здоровья граждан и сокращения профессиональных заболеваний и производственного травматизма.
Важно произвести анализ отрицательного воздействия компьютера на человека, так как с массой достоинств, компьютер внес и отрицательные факторы в привычную среду обитания человека, принес те факторы, которые не были известны природе и организму человека.
Далее проводится анализ рабочего места инженера, профессиональная деятельность которого связана с ПЭВМ, где он производит анализ рынка и создает бизнес-план. Рассматриваются требования к ПЭВМ и организации рабочего места, соответствующие ГОСТам и СанПиНам. Приводится вариант организации и оборудования рабочего места инженера для того, чтобы повысить производительность труда, безопасность работы.
11.1 Организация и оборудование рабочего места пользователя ПЭВМ
Предлагается вариант организации рабочего оператора ПК по СанПиН 2.2.2. 2.4.1340-03 «Гигиенические требования к ПЭВМ и организации работы» БУВ видеомонитора равна 400 мм. БУК. клавиатуры равна 160 мм. Клавиатуру следует располагать на расстоянии 100-300 мм от края стола, обращенного к пользователю.
Тогда расстояние от края стола, обращенного к пользователю до тыловой стороны клавиатуры, находящейся на максимально допустимом расстоянии вычисляется по формуле: Ьмакс=300+Ьук=460мм.
При условии, что максимально • возможное приближение глаз пользователя к экрану видеомонитора ограничивается краем стола, обращенного к пользователю, то оптимальное удаление экрана видеомонитора от края стола примем 650мм>Бмакс. Согласно СанПиН 2.2.2.2.4.1340-03 «Гигиенические требования к ПЭВМ и организации работы» модульными размерами рабочей поверхности стола следует считать: ширину 800, 1000, 1200 и 1400. Удаление тыловой поверхности видеомонитора от края стола, обращенного к пользователю 650+Гув=1050мм.
Оптимальная ширина рабочего стола 1200мм. Рабочий стол должен иметь пространство для ног высотой не менее 600мм, шириной - не менее 500мм. Рабочий стул (кресло) с подъемно-поворотным и регулируемым по высоте и углам наклона сиденья и спинки, шириной и глубиной не менее 400мм. В целях снятия статического напряжения мышц рук следует использовать стационарные или съемные подлокотники (длиной не менее 250 мм, шириной 230 ±30). Регулирование каждого положения должно быть независимым, легко осуществимым и иметь надежную фиксацию. Рабочее место должно быть оборудовано подставкой для ног, имеющей ширину не менее 300мм, глубину не менее 400мм, регулируемой по высоте до 150мм и углу наклона опорной поверхности подставки до 20°. Поверхность подставки должна быть рифленой и иметь по переднему краю бортик высотой 10мм.
Оконные проемы в помещениях с ПЭВМ должны быть оборудованы регулируемыми устройствами типа: жалюзи, занавесей, внешних козырьков и другими. При отсутствии подсобных помещений допускается размещение шкафов, сейфов, стеллажей в помещениях непосредственного использования ПЭВМ при соблюдении требований площади помещений - на одно рабочее
место с ПЭВМ для взрослых пользователей не менее 6,0 м, а объем не менее
20,0 м. Конструкция рабочего стола должна обеспечивать оптимальное размещение на рабочей поверхности используемого оборудования. В помещениях с ПЭВМ ежедневно должна проводиться влажная уборка. Помещения с ПЭВМ должны быть оснащены углекислотными огнетушителями.
В качестве источников искусственного общего освещения использовать светильники типа ЛП036 с ВЧ ПРА. Светильник установить непосредственно над рабочим столом ближе к его переднему краю, обращенному к пользователю.
Периодически в процессе работы с дисплеями следует давать отдых мышцам глаз, а также осуществлять их активную тренировку. С этой целью применяют специальные упражнения для глаз, квазиочки и тренажеры. Широкое распространение получили очки «Лазер Вижн» и «Релякс». Отечественные очки выпускает медико-технический центр «Реабилитация». Для активной гимнастики глазных мышц предназначены аккомодотренеры серии ДАК. Во время регламентированных перерывов предлагается проводить следующие упражнения для снятия перенапряжения анализаторов и статического перенапряжения.



Для глаз:
1. Г олову держать прямо. Поморгать на счет 10-15.
2. Не поворачивая головы с закрытыми глазами посмотреть налево на счет 1-4, направо 1-4, прямо 1-6. Поднять глаза вверх на счет 1-4, опустить вниз 1-4 и перевести взгляд прямо на счет 1-6. Повторить 4-5 раз.
3. Посмотреть на указательный палец, удаленный от глаз на расстояние 25-30 см/ на счет 1-4, потом перевести взор вдаль на счет 1-6. Повторить 4-5 раз.
4. В среднем темпе проделать 3-4 круговых движения в правую, столько же в левую сторону, и посмотреть вдаль на счет 1-6. Повторить 1-2 раза.
11.2 Обеспечение пожарной безопасности при эксплуатации проектируемого объекта
В помещении с ПЭВМ источниками воспламенения могут быть:
• неисправное электрооборудование, неисправности в электропроводке, электрических розетках и выключателях. Для исключения возникновения пожара по этим причинам необходимо вовремя выявлять и устранять неисправности, проводить плановый осмотр и своевременно устранять все неисправности;
• неисправные электроприборы. Необходимые меры для исключения пожара включают в себя своевременный ремонт электроприборов, качественное исправление поломок, исключение из пользования неисправных приборов.
Для правильной организации рабочего места пользователя необходимо использовать следующее:
- при отсутствии подсобных помещений допускается размещение шкафов, стеллажей в помещениях непосредственного использования ПЭВМ при соблюдении требований площади помещений - на одно рабочее место с ПЭВМ для взрослых пользователей не менее 6,0 м2, а объем не менее 20,0 м3.
- оконные проемы в помещениях с ПЭВМ должны быть
оборудованы регулируемыми устройствами типа: жалюзи, занавесей и
другими.
Горючими компонентами в помещениях вычислительного центра (ВЦ) могут быть строительные материалы для акустической и эстетической отделки помещений, перегородки, рамы, двери, полы, мебель, изоляция кабелей, конструктивные элементы из пластмасс, жидкости для очистки элементов и узлов ЭВМ от загрязнения. Источником возгорания в ВЦ могут быть электрические искры, дуги, не изолируемые участки элементов и конструкций ЭВМ.
Пожары возникают из-за причин неэлектрического и электрического характера. К причинам неэлектрического характера (около 75% всех пожаров) относят:
> неосторожное и халатное обращение с огнем (бросание горящих окурков или спичек, оставление без присмотра электронагревательных приборов);
> неправильное устройство или неисправность отопления;
> неисправность оборудования и нарушение режима производственного процесса;
> неправильное устройство и неисправность систем вентиляции;
У самовоспламенение и самовозгорание отдельных веществ;
> взрывы пыли, газов, паров.
К причинам электрического характера (25% всех пожаров) относят:
■ > короткое замыкание (КЗ);
> перегрузки;
> большие переходные сопротивления;
> искрение и электрические дуги;
> статическое электричество.
Основными элементами рабочего места, оснащенного ПЭВМ, являются рабочий стол, рабочий стул, экран дисплея и клавиатура.
Пожары в электроустановках, находящихся под напряжением, относятся к классу «Е».
Материалы, применяемые для ограждающих конструкций и отделки рабочих помещений должны быть огнестойкими. Все виды кабелей от трансформаторных подстанций прокладывают в металлических газовых трубах вплоть до распределительных щитов и стоек питания. В компьютерных классах кабельные линии прокладывают под технологическими полами с пределом огнестойкости не менее 0,5. В здании обязательно наличие телефонной связи и пожарной сигнализации.
К первичным средствам пожаротушения относятся различные огнетушители, предназначенные для тушения загораний и пожаров в начальной стадии их развития.
Существует значительное многообразие огнетушителей, предназначенных для тушения пожаров различных классов.
Необходимо проводить пожарную профилактику, которая представляет собой комплекс организационных и технических мероприятий, направленных на обеспечение безопасности людей, на предотвращение пожара, ограничение его распространения, а также создание условий для успешного тушения пожара.
Предусматривают мероприятия организационного, эксплуатационного, технического и режимного характера:
1 . к организационным мероприятиям относят: обучение работающих
противопожарным правилам, проведение бесед, инструктажей:
■ назначить ответственного по пожарной безопасности в рабочем помещении;
■ вести журнал ознакомленных с требованиями по пожарной безопасности;
■ определен порядок обесточивания электрооборудования в случае пожара и по окончании рабочего дня;
■ определены и оборудованы места для курения;
Законом «О пожарной безопасности» на всех пользователей возлагаются следующие обязанности:
■ соблюдать требования пожарной безопасности, а также выполнять предписания, постановления и иные законные требования должностных лиц пожарной охраны;
■ осуществлять меры по обеспечению пожарной безопасности;
■ проводить противопожарную пропаганду, а также обучать своих работников мерам пожарной безопасности;
■ включать в коллективный договор (соглашение) вопросы пожарной безопасности;
■ содержать в исправном состоянии системы и средства противопожарной защиты, включая первичные средства тушения пожаров, не допускать их использования не по назначению;
■ оказывать содействие пожарной охране при тушении пожаров, установлении причин и условий их возникновения и развития, а также при выявлении лиц, виновных в нарушении требований пожарной безопасности и возникновении пожаров;
■ обеспечивать доступ должностным лицам пожарной охраны, при осуществлении ими служебных обязанностей на территории, в здания, сооружения и на иные объекты предприятий;
■ незамедлительно сообщать в пожарную охрану о возникших пожарах, неисправностях имеющихся систем и средств противопожарной защиты, об изменении состояния дорог и проездов.
2. к эксплуатационным мероприятиям - правильную эксплуатацию техники и оборудования, правильное содержание зданий и территорий (правильное расположение мебели в помещении, не загромождающей проход, в случае возникновения пожара);
3. к техническим мероприятиям - соблюдение противопожарных правил при устройстве отопления и вентиляции.
Для тушения пожара класса «Е» в помещениях с ПЭВМ площадью до 100м^ по ГОСТ 12.1.004-91 «Пожарная безопасность. Общие положения» целесообразно использовать порошковые огнетушители, выпускающиеся с зарядом для тушения, основным компонентом которого являются фосфорно-аммонийные соли, либо бикарбонат натрия или калия. Так же для тушения небольших очагов горения электроустановок под напряжением можно использовать углекислотные огнетушители.
В данном случае предусматриваем огнетушитель типа ОП-1. Он предназначен для тушения щелочных металлов, электрооборудования с напряжением до 5000 В. Огнетушители данного типа содержат баллон со сжатым газом, который выталкивает огнетушащий порошок.
Так как работа оператора ПК связана с документацией (бумага), то в качестве пожароизвещателей рекомендуется использовать датчики пожарной сигнализации теплового типа ИМ-103М-5АС. Количество таких датчиков определяется исходя из соотношения 1 датчик на 4м" . Поэтому для рассматриваемого помещения(8ПОМещения=15м ) требуется 15/4=3 датчика, срабатывающие при появлении дыма.
Требования по пожарной безопасности регламентируются ГОСТом 12.1.004.91., Законом “О пожарной безопасности” и Правилам пожарной безопасности.
Таким образом, разработанная информационная система может считаться экологически безопасным продуктом и ее использование не окажет вредного воздействия на окружающую среду














Заключение
В данном дипломном проекте рассмотрен один из вариантов применения компьютерных технологий для автоматизации испытаний конструкций авиационной техники. Основной особенностью системы является минимально возможный объём памяти для хранения программы измерений. В основу разработки лег принцип устранения незначащих отсчетов путем опроса групп датчиков с различными частотами.
Был выполнен информационный расчет: расчет частот опроса датчиков и определение ограничений на информативные параметры системы.
Разработаны алгоритм и программа определения допустимого набора частот опроса.
Выбраны технические средства для реализации многоканальной информационно-измерительной системы, с использованием которых разработана принципиальная схема модуля формирования сигналов опроса датчиков.
Экспериментальная часть работы посвящена описанию и отладке программного обеспечения.
Автор выражает благодарность сотрудникам регионального центра зондовой микроскопии коллективного пользования за консультации при выполнении дипломного проекта.









Список используемых источников
1. Карасев В.В., Михеев А.А., Нечаев Г.И. Измерительные системы для вращающихся узлов и механизмов Под. Ред.Г.И. Нечаева М.:Энергоатомиздат, 1996. 176с.
2. Измерительно-вычислительные и информационно-вычислительные
комплексы АСНИ и КИ: Методические указания к курсовому
проектированию. Сост.: Нечаев Г.И. Рязань: РГРТА, 1997. 32с.
3. Наумов В., Наумов А., Барбашов В., и др. Автоматизация прочностных испытаний несущей системы вертолетов. СТА №4 1999. 6с.
4. Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы: Справочник Якубовский С.В., Ниссельсон Л.И., Кулешова В.И. и др.; Под ред. Якубовского С.В. - М.: Радио и связь, 1990. 496 с.
5. Акимов П.С., Сенин А.И., Соленов В.. Сигналы и их обработка в информационных системах. М.: Радио и связь. 1994. 256с.
6. Борисов Ю.ГГ, Пеннин П.И. Основы многоканальной передачи информации.- М.: Связь, 1967.435с.
7. Варакин Л.Е. Теория сложных сигналов.- М.: Советское радио, 1970.376с.
8. Назаров М.В., Кувшинов Б.И., Попов О.В. Теория передачи сигналов.-М.: Связь, 1970. 368.
9. Зайцев Ю. В.. Кремнев В. И. Обеспечение безопасности пользователя при работе с ПЭВМ. Учебное пособие. РГРТА - Рязань, 2000. - 68с.
10. Морозов А,С. Микропроцессорные системы. Конспект лекций.. РГРТА - Рязань, 2004. - 152 с.
11. Локотков А. Устройства связи с объектом. Модули фирмы Advantech. СТА №2 1997. 6с.
12. Рабинер Л., Гоулд Б.Теория и применение цифровой обработки сигналов.-М.: Мир, 1978. 848с.
13. Бобровский С. И. Delphi 7. Учебный курс - СПб.: Питер, 2005. - 36с.
14. Фильчаков П.Ф. Справочник по высшей математике. - Киев: Наукова Думка, 1973.744с.
15. Теория автоматического управления (линейные непрерывные САУ): Методические указания к лабораторным работам / Рязан. гос. радиотехн. акад.; Сост.: Л.П. Карташева, Ю.А. Филатов; Под ред. А.И. Бобикова. Рязань, 1997 г. 60 с.
16. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А., - М: Наука, 1986. 544с.
17. Болтнев В. Е. Безопасность жизнедеятельности. Учебное пособие. Под общ. Ред. Зайцева Ю. В. РГРТА - Рязань, 2002. - 100с.
18. Белов С. В. Безопасность жизнедеятельности: Учебник для вузов. М.: Высшая школа, 1999. 448с.
19. Васина Л.В., Рыжкова А. В. Руководство к выполнению экономической части дипломного проекта. РГРТА - Рязань, 2004. - 41с.

















ПРИЛОЖЕНИЕ А
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Рязанский государственный радиотехнический университет»

Кафедра автоматизированных систем управления




Листинг программы реализации алгоритма формирования заданной программы измерений.












Аннотация
В данном приложении приведён текст программы реализации алгоритма заданной программы измерений, написанной в среде программирования Delphi 7.


























unit Unit1;

interface

uses
Windows, Messages, SysUtils, Variants, Classes, Graphics, Controls, Forms,
Dialogs, StdCtrls, Unit2;

type
TForm1 = class(TForm)
GroupBox1: TGroupBox;
Button1: TButton;
Button2: TButton;
Label1: TLabel;
Label2: TLabel;
Label3: TLabel;
Label4: TLabel;
Label5: TLabel;
Label6: TLabel;
Edit1: TEdit;
Edit2: TEdit;
Edit3: TEdit;
Edit4: TEdit;
Edit5: TEdit;
Edit6: TEdit;
procedure Button2Click(Sender: TObject);
procedure Button1Click(Sender: TObject);
private
{ Private declarations }
public
{ Public declarations }
end;

var
Form1: TForm1;
Fopr1,Fopr2,Fopr3,Fcmax1,Fcmax2,Fcmax3,
Imax,I,Iutmax,n2dop,n3dop,Fut1,Fut2,Fut3,nut1,nut2,nut3:real;
n1,n2,n3,m1,m1min,m1max,m2,m2min,m2max,m3,m3min,m3max,d12,x:integer;
Ix:array[1..3] of real;

function rndmin(x:real):integer;
function rndmax(x:real):integer;
function NOD(A,B:integer):integer;

implementation

{$R *.dfm}
function rndmin(x:real):integer;
begin
rndmin:=trunc(x);
end;

function rndmax(x:real):integer;
begin
if trunc(x)=x then rndmax:=trunc(x)
else rndmax:=trunc(x)+1;
end;

function NOD(A,B:integer):integer;
var
Lfactor:integer;

function max(num1,num2:integer):integer;
begin if num1>=num2 then max:=num1
else max:=num2;
end;

begin
if(A<1) or (B<1) then
begin
result:=-1;
exit;
end;
if A=B then
begin
result:=A;
exit;
end;
result:=1;
for Lfactor:=trunc(max(A,B)/2)downto 2 do
begin
if (frac(A/Lfactor)=0)and (frac(B/Lfactor)=0) then
begin
result:=Lfactor;
exit;
end;
end;
end;

procedure TForm1.Button2Click(Sender: TObject);
begin
form1.Close;
end;

procedure TForm1.Button1Click(Sender: TObject);
label L1,L2,L3;
begin
Fcmax1:=strtofloat(form1.Edit1.text);
Fcmax2:=strtofloat(form1.Edit2.text);
Fcmax3:=strtofloat(form1.Edit3.text);
n1:=strtoint(form1.Edit4.text);
n2:=strtoint(form1.Edit5.text);
n3:=strtoint(form1.Edit6.text);
Fopr1:=(2*Fcmax1)/(1.35*sqrt(0.00577));
Fopr2:=(2*Fcmax2)/(1.35*sqrt(0.00577));
Fopr3:=(2*Fcmax3)/(1.35*sqrt(0.00577));
I:=n1*Fopr1+n2*Fopr2+n3*Fopr3;
Imax:=100000;

m1min:=rndmin(I/Fopr1);
m1max:=rndmin(Imax/Fopr1);
m1:=m1min;
L1:if m1>m1max then
begin
showmessage(end);
exit;
end;
m3min:=rndmax(m1*(n1+n2+n3)/(m1-n1));
m3max:=rndmin(Imax/Fopr3);
m3:=m3min;
L2:if not(m3<=m3max) then
begin
inc(m1);
goto L1;
end;
if((m3 mod m1)<>0)then
begin
inc(m3);
goto L2;
end;
m2min:=rndmax((m1*n2)/(m1-n2));
m2max:=rndmin(Imax/Fopr2);
m2:=m2min;
L3:if m2>m2max then
begin
inc(m3);
goto L2;
end;
if (m3 mod m2)<>0 then
begin
inc(m2);
goto L3;
end;
d12:=NOD(m1,m2);
n2dop:=m2-rndmax((n1*d12)/m1)*m2/d12;

if n2dop<n2 then
begin
inc(m2);
goto L3;
end;

n3dop:=m3-m3*n1/m1;
if n3dop<n3 then
begin
inc(m3);
goto L2;
end;

Ix[1]:=Fopr1*m1;
Ix[2]:=Fopr2*m2;
Ix[3]:=Fopr3*m3;
Iutmax:=Ix[1];
for x:=2 to 3 do
if Ix[x]>Ix[x-1] then Iutmax:=Ix[x];
Fut1:=Iutmax/m1;
Fut2:=Iutmax/m2;
Fut3:=Iutmax/m3;
nut1:=n1;
nut2:=n2;
nut3:=m3-(m3*n1/m1+m3*n2/m3);

if (nut3>=n3)and(Iutmax<=Imax)then
begin
Form2.Memo1.Lines.Add(Значение первого набора,m1=+inttostr(m1));
Form2.Memo1.Lines.Add( Значение второго набора,m2=+inttostr(m2));
Form2.Memo1.Lines.Add( Значение третьего набора,m3=+inttostr(m3));
Form2.Memo1.Lines.Add(Наибольший общий делитель,d12=+inttostr(d12));
Form2.Memo1.Lines.Add(Уточненная частота опроса,F*1=+floattostr(Fut1));
Form2.Memo1.Lines.Add( Уточненная частота опроса,F*2=+floattostr(Fut2));
Form2.Memo1.Lines.Add( Уточненная частота опроса,F*3=+floattostr(Fut3));
Form2.Memo1.Lines.Add(Уточненное число каналов,n*1=+floattostr(nut1));
Form2.Memo1.Lines.Add( Уточненное число каналов,n*2=+floattostr(nut2));
Form2.Memo1.Lines.Add( Уточненное число каналов,n*3=+floattostr(nut3));
Form2.Memo1.Lines.Add(Уточненная информативность,I*max=
+floattostr(Iutmax));
Form2.ShowModal;
exit
end
else
begin
inc(m2);
goto L3
end;
end;
end.

unit Unit2;

interface

uses
Windows, Messages, SysUtils, Variants, Classes, Graphics, Controls, Forms,
Dialogs, StdCtrls;

type
TForm2 = class(TForm)
Memo1: TMemo;
Button1: TButton;
procedure Button1Click(Sender: TObject);
private
{ Private declarations }
public
{ Public declarations }
end;

var
Form2: TForm2;

implementation

{$R *.dfm}

procedure TForm2.Button1Click(Sender: TObject);
begin
form2.Close;
end;

end.