_{Лекция №1}

Тема программы: Введение. Содержание и задачи предмета.

Тема урока: Современное состояние и перспективы развития измерительной техники.

Цель урока: Ознакомиться с содержанием предмета и перспективами развития современной измерительной техники.

Тип урока: Лекция

Оснащение урока: 1. Лаборатория "Измерительной техники".

2. Основная литература по изучению данного предмета.

План урока.

1. Роль и значение измерительной техники.

2. Перспективы развития измерительной техники.

3. Порядок проведения измерений.

Роль и значение измерительной техники

Измерительная техника - один из важнейших факторов ускорения научно-технического прогресса практически во всех отраслях народного хозяйства.

При описании явлений и процессов, а также свойств материальных тел используются различные физические величины, число которых достигает нескольких тысяч: электрические, магнитные, пространственные и временные; механические, акустические, оптические, химические, биологические и др. При этом указанные величины отличаются не только качественно, но и количественно и оцениваются различными числовыми значениями.

Установление числового значения физической величины осуществляется путем измерения.

При реализации любого процесса измерения необходимы технические средства, осуществляющие восприятие, преобразование и представление числового значения физических величин.

На практике, при измерении физических величин, применяются электрические методы и неэлектрические (например, пневматические, механические, химические и др.).

Электрические методы измерения получили наиболее широкое распространение, так как с их помощью достаточно просто осуществлять преобразование, передачу, обработку, хранение, представление и ввод измерительной информации в ЭВМ.

Технические средства и различные методы измерений составляют основу измерительной техники. Любой производственный процесс характеризуется большим числом параметров, изменяющихся в широких пределах.

В настоящее время важной областью применения измерительной техники является автоматизация научно-технических экспериментов.

При этом задача получения и обработки измерительной информации усложняется настолько, что ее эффективное решение становится возможным лишь на основе применения специализированных измерительно-вычислительных средств.

Роль измерительной техники подчеркнул великий русский ученый Д.И. Менделеев: "Наука начинается с тех пор, как начинают измерять..."

Расширение номенклатуры и качественных показателей средств измерительной техники неразрывно связано с достижением радиоэлектроники. Одним из современных направлений развития измерительной техники, базирующейся на достижениях радиоэлектроники, являются цифровые приборы с дискретной формой представления информации. Такая форма представления результатов оказалась удобной для преобразования, передачи, обработки и хранения информации. Развитие дискретных средств измерительной техники в настоящее время привело к созданию цифровых вольтметров постоянного тока, погрешность показаний которых ниже 0,0001%, а быстродействие преобразователей напряжения - код достигает нескольких миллиардов измерений в секунду. Верхний предел измерения современных цифровых частотомеров достиг гигагерца; цифровые измерители временного интервала имеют нижний предел измерения до долей пикосекунды; электрические токи измеряются в диапазоне от 10^-16до 10⁵А, а длины - в диапазоне от 10^-12 (размер атомов) до 3,086х10¹⁶м.

Широкие возможности открылись перед измерительной техникой в связи с появлением микропроцессоров (МП) и микро ЭВМ. Благодаря им, значительно расширились области применения средств измерительной техники, улучшились их технические характеристики, повысились надежность и быстродействие, открылись пути реализации задач, которые ранее не могли быть решены.

По широте и эффективности применения МП одно из первых мест занимает измерительная техника, причем все более широко применяются МП в системах управления. Трудно переоценить значение МП и микро ЭВМ при создании автоматизированных средств измерений, предназначенных для управления, исследования, контроля и испытаний сложных объектов.

Перспективы развития измерительной техники

Массовое внедрение микропроцессорной техники способствовало переходу к проектированию нового класса децентрализованных систем управления, измерения, обработки и контроля. Здесь были объединены преимущества микропроцессорной техники, возможности новых СИ и магистрально-модульного принципа организации локальных вычислительных систем.

В связи с изложенным выше можно указать следующие основные перспективные направления развития измерительной техники.

1. Использование новых физических явлений и свойств материалов для создания современных СИ, особенно первичных преобразователей (датчиков). Однако как показывает научный прогноз опто-электроника займет важное и главенствующее место при создании (до 70-80%) всей датчиковой продукции.

2. Дальнейшее использование микропроцессорной техники для создания новых структур СИ, сочетающих рациональное распределение аппаратных и программных средств.

3. Создание СИ с текущей диагностикой и самоконтролем. Текущая диагностика и самоконтроль СИ во время их функционирования за счет использования встроенных элементов является ведущим направлением.

4. Создание новых СИ с адаптацией (что особенно важно для ИИС) обусловлено изменениями внешних условий, необходимостью изменения решаемых задач, связанных с повышением качества и достоверности информации по измерению, контролю и диагностике.

5. Внедрение САПР при проектировании все более сложных СИ в сжатые сроки вызывает необходимость интенсификации этих работ, цель которых состоит в обеспечении бездефектного проектирования, снижении материальных затрат, сокращении сроков проектирования.

6. Использование персональных компьютеров (ПК) при создании СИ, особенно ИИС, САК, СТД, РИС, ИВК.

В настоящее время ставится задача обеспечения функционально полной номенклатуры СИ, устройств получения, передачи, обработки и использования информации для выполнения различных задач контроля, регулирования и управления в различных отраслях народного хозяйства.