Шабатура Ю. В. Технологія вимірювання на основі представлення значень вимірюваних величин часовими інтервалами. Монографія

У монографії розроблені і науково обґрунтовані основні теоретичні засади і практичні аспекти застосування нової технології вимірювання фізичних величин на основі їх представлень часовими інтервалами, які формуються у вигляді тривалості імпульсних процесів, що визначається на фіксованих амплітудних рівнях. Розроблені нові принципи побудови вимірювальних каналів, методи та засоби проведення вимірювальних перетворень, які дозволяють здійснювати інженерне проектування вимірювальних систем на засадах запропонованої технології вимірювання.

Розрахована на науковців та фахівців з інформаційно-вимірювальної техніки. Буде корисною для студентів та аспірантів відповідних спеціальностей.

Рiк видання 2009

Сторiнок 324

Бiблiографiчних посилань 248

Тираж 100

УДК 681.317.39

ББК 30.10 Ш 12

ISBN 978-966-641-333-1

Інші публікації авторів цього видання

Шабатура Ю. В.

Змiст

Список умовних скорочень та позначень	7
Передмова	8
Вступ	10
1. Сучасний стан і основні тенденції у розвитку методів та засобів вимірювань у технічних пристроях і системах	14
1.1. Основні принципи і підходи в побудові інформаційно-вимірювальних системи, як основних засобів вимірювальної техніки сьогодення	14
1.2. Сигнали, як носії вимірювальної інформації. Аналіз і систематизація їх форм	22
1.3. Властивості часу як об’єкта вимірювання	30
1.4. Часові інтервали і їх використання в процедурах вимірювального перетворення	34
1.5. Системний аналіз технічного та метрологічного забезпечення вимірювань часу та часових інтервалів	39
Висновки	47
2. Теоретичні засади побудови вимірювальних каналів на основі застосування представлення вимірювальної інформації часовими інтервалами	49
2.1. Особливості представлення вимірювальної інформації часовими інтервалами в інформаційно-вимірювальних системах	49
2.2. Концептуальні положення методології створення вимірювальних каналів інформаційно-вимірювальних систем з часовим представленням інформації	52
2.3. Структурні і математичні основи побудови вимірювальних каналів з часовим представленням інформації на основі класичних вимірювальних схем	55
2.3.1. Імпульсні тестові сигнали та особливості їх використання в розроблених вимірювальних процедурах	59
2.3.2. Вимірювальний канал на основі потенціометричної вимірювальної схеми з резистивним сенсором	72
2.3.3. Вимірювальний канал на основі мостових вимірювальних схем з резистивними сенсорами	87
2.3.4. Вимірювальний канал на основі мостових вимірювальних схем з використанням імпульсних сигналів струму	97
2.3.5. Застосування прямокутних імпульсних тестових сигналів у вимірювальних каналах з додатковим інтегрувальним перетворенням та їх математичне моделювання	102
2.3.6. Підвищення чутливості вимірювальних схем за рахунок додаткового інтегрувального перетворення при використанні інших форм імпульсних тестових сигналів	115
2.3.7. Математичне моделювання вимірювальних перетворень у вимірювальних каналах з додатковим інтегрувальним перетворенням при використанні інших форм імпульсних тестових сигналів	115
2.4. Принципи побудови інваріантних вимірювальних каналів з часовим представленням вимірювальної інформації	131
Висновки	142
3. Нові методи і засоби вимірювальних перетворень для побудови вимірювальних пристроїв і систем з часовим представленням вимірювальної інформації	145
3.1. Вимірювальні перетворювачі значень фізичних величин у часові інтервали. Аналіз структур та класифікації	145
3.2. Індуктивно-резонансний вимірювальний перетворювач для вимірювальних каналів ІВС з часовим представленням інформації	156
3.2.1. Структурний та схемотехнічний синтез індуктивно-резонансного вимірювального перетворювача	159
3.2.2. Математичне моделювання індуктивно-резонансного вимірювального перетворювача	161
3.2.3. Комп‘ютерне моделювання роботи вимірювального перетворювача	163
3.2.4. Застосування індуктивно-резонансних вимірювальних перетворювачів у вимірювальних каналах ІВС для визначення товщини діелектричного покриття	165
3.3. Вимірювальний перетворювач для побудови вимірювальних каналів визначення характеристик обертальних рухів	170
3.3.1. Математична модель вимірювального перетворювача	172
3.3.2. Перспективні конструктивні та схемотехнічні вдосконалення перетворювача	177
Висновки	186
4. Математичне, метрологічне і критеріальне забезпечення вимірювальних систем, з часовим представленням вимірювальної інформації	188
4.1. Математичне забезпечення синтезу і аналізу ІВС з часовим представленням інформації	188
4.2. Інформаційна модель вимірювального каналу ІВС з часовим представленням інформації	194
4.3. Математичний аналіз динамічних властивостей вимірювальних каналів ІВС з часовим представленням інформації	203
4.4. Метрологічна декомпозиція вимірювальних каналів ІВС з часовим представленням інформації	211
4.5. Загальний аналіз похибок, які виникають в ІВС з часовим представленням інформації	214
4.6. Методичні та інструментальні похибки вимірювань. Статистичний аналіз похибок	217
4.7. Невизначеність у поданні результатів вимірювальних перетворень з часовим представленням інформації	228
4.7.1. Вибір і формування алгоритму оцінювання невизначеності	229
4.8. Критеріальний аналіз ефективності ІВС з часовим представленням інформації	231
Висновки	239
5. Приклади розробок інформаційно-вимірювальних систем та вирішення інших задач науки і техніки в яких використовується часове представлення інформації	242
5.1. Волоконно-оптична ІВС з часовим представленням вимірювальної інформації	242
5.1.1. Структурні особливості розробленої волоконно-оптичної ІВС	242
5.1.2. Математичне моделювання функціонування ІВС	245
5.2. ІВС для контролю за рівнем активності водія транспортного засобу	251
5.3. Інтервально-частотна ІВС для адаптивної оптимальної корекції стану серцево-судинної системи людини	258
5.4. Голосова ІВС для пасажирських вагонів залізничного транспорту	260
5.4.1. Інформаційні аспекти функціонування системи	261
5.4.2. Математичне моделювання метрологічних характеристик вимірювального каналу	264
5.5. Застосування вимірювань з часовим представленням вимірювальної інформації в Інтернет-технологіях	267
5.5.1. Математичні моделі функціонування системи EUREKA	270
5.5.2. ІВС для моніторингу динамічних характеристик сегментів мережі Internet	271
5.6. Кодування і вибір функцій управління з використанням часу в якості опорного інформаційного каналу	274
Висновки	278
Післямова	280
Додаток А. Алгоритм виконання процедури оцінки і подання невизначеності результату вимірювань з часовим представленням вимірювальної інформації	284
Додаток Б. Інтегрована в Internet інформаційна система EUREKA	287
Б.1. Функціональна та програмна структури системи	287
Б.2. Інтерфейс системи та методика роботи в ній	290
Б.3. Математичні моделі оцінки ефективності отриманих рішень	296
Додаток В. Програмна реалізація та експериментальні результати застосування ІВС для моніторингу сегментів Internet	297
Література	303