Розвиток теорії та принципів побудови інформаційно-вимірювальних систем з часовим представленням вимірювальної інформації

Принцип перетворення вимірювальної інформації, сформованої на виході вимірювального перетворювача у формі амплітудного сигналу до відповідного еквіваленту у формі часового інтервалу, відображений в таблиці 6.

Для цього достатньо вимірювати часові інтервали між моментами досягнення сигналом фіксованих рівнів. Застосування мікросхем TDC у розробленій структурі вимірювальних каналів для визначення характеристик обертальних рухів дозволяє одночасно вирішити задачу компарування вихідного сигналу перетворювача і задачу вимірювання часових інтервалів з високою роздільною здатністю. По відношенню до відомих вимірювальних засобів для визначення характеристик обертальних рухів розроблений вимірювальний канал відрізняється простою конструкцією, можливістю одночасного вимірювання кількох параметрів обертального руху та інваріантністю до дії завад.

Четвертий розділ присвячено розробці математичного, метрологічного і критеріального забезпечення ІВС з часовим представленням вимірювальної інформації. Вирішення задачі розробки математичного забезпечення для оптимального синтезу таких ІВС з позицій їх відповідності змісту конкретних вимірювальних задач та множини супутніх обмежень пов'язано з необхідністю розробки загального математичного тезаурусу вимірювального процесу в досліджуваних ІВС, який відображає зв'язки, співвідношення та взаємні включення елементів множини моделей. Такий тезаурус був розроблений у даному розділі.

Результатом процедури нормалізації множини моделей, які відображають процес вимірювань, є канонічна структура, що представляє собою мінімальну концептуальну схему і відображає найбільш суттєві властивості і характерні особливості ІВС з часовим представленням інформації. Типова канонічна структура такої ІВС з відображенням функцій перетворення подана на рис. 15.

З метою узагальненого представлення множини моделей вимірювальних перетворень в таких ІВС розроблена їх класифікація, яка подана в таблиці 7.

Для відображення перетворення інформації у досліджуваних ІВС розроблені інформаційні моделі вимірювальних каналів з активним і пасивним вимірювальними перетворювачами. З метою аналітичного моделювання вимірювального каналу з нелінійною функцією перетворення розроблено його математичне представлення рядом Вольтерра. Показано, що модель вимірювального перетворювача в загальному випадку доцільно визначати в класі моделей об'єктів типу Гаммерштейна. .

Структура моделі, що відповідає формулі (20), наведена на рис. 16.

Для дослідження динамічних характеристик вимірювального каналу з врахуванням впливу лінії зв'язку була побудована еквівалентна схема і отримані передаточна та перехідні характеристики, які відображені такими формулами:

де - еквівалентний опір, - еквівалентна ємність, і - постійні часу.

Проведені розрахунки показали, що при застосуванні типових середніх значень параметрів: лінії зв'язку, протяжність якої не перевищує 10-20 м, джерела сигналу та приймача сигналу, канал добре апроксимується послідовним з'єднанням двох аперіодичних ланок першого порядку.

Дослідження показали, що ІТС, які є симетричними фінітними вимірювальними сигналами, при проходженні через типові лінії зв'язку не зазнають суттєвих змін своєї форми, а отримують лише запізнення в часі, яке можна розглядати як певну складову динамічної похибки. Для всіх практичних значень параметрів лінії зв'язку , що дозволяє перейти до спрощеної моделі з більшою постійною часу, для якої отримана аналітична формула визначення запізнення ІТС.

Абсолютні значення похибок визначення за спрощеною моделлю склали 4,53%, та 9,66% для значень 0,9 та 0,5 відповідно.

У відповідності з метрологічною структурою вимірювального каналу, показаною на рис. 17, поетапно розглянуті механізми виникнення похибок.

1-й етап. Формується похибка перетворення . 2-й етап. Формується похибка вимірювання . За певних умов вона є мінімальною, тому нею можна нехтувати, тоді . Розрахунки показують, що похибка фіксації положення ІТС за рахунок можливого спотворення фронтів лежить у межах 0,1 - 5 ·10^-10 с. 3-й етап. Формується похибка зворотного перетворення при обчисленні оцінки. Для ІВС з часовим представленням інформації характерні такі методичні похибки: похибка, яка виникає внаслідок використання наближених моделей вимірювальних перетворень фізичних величин в часові інтервали - ця похибка враховується корекцією на стадії математичного опрацювання результатів вимірювання; похибка, яка виникає внаслідок застосування певного методу вимірювань часових інтервалів, правильний вибір методу вимірювань дозволяє мінімізувати дану похибку і досить легко добитися її компенсації в кінцевому результаті вимірювань; похибка, яка пов'язана з наближеністю математичної моделі зворотного перетворення і з застосуванням дискретної форми обрахунків, виникає на стадії зворотного перетворення в оцінку значення фізичної величини. На етапі формування результату вимірювань відбувається розрахунок і корекція методичних похибок, які утворювалися на цій і на попередніх стадіях вимірювального процесу. Загальні положення про формування похибок у вимірювальних каналах досліджуваних ІВС в конкретиці можуть мати досить відмінне наповнення, адже воно залежить від специфіки вимірювань конкретних фізичних величин, для яких будуть проектуватися такі ІВС.

Згідно вимог Міжнародної організації стандартизації ІСО про впровадження концепції невизначеності результату в методиках обробки даних вимірювань, у дисертації виконано аналіз невизначеності вимірювань з часовим представленням вимірювальної інформації. Розроблена процедура вибору алгоритму оцінювання невизначеності і наведені основні формули розрахунку оцінок невизначеності результатів вимірювань з часовим представленням вимірювальної інформації, а також сформовані теоретичні і технічні критерії оцінювання досліджуваних ІВС.

У п'ятому розділі виконана розробка і дослідження ряду спеціалізованих ІВС, які функціонують на основі запропонованих принципів. Зокрема, розроблені: волоконно-оптична ІВС, ІВС для контролю за рівнем активності водія транспортного засобу, інтервально-частотна ІВС для адаптивної оптимальної корекції стану серцево-судинної системи (ССС) людини, голосова ІВС для пасажирських вагонів залізничного транспорту, ІВС для моніторингу динамічних характеристик сегментів мережі Internet. Волоконно-оптична ІВС має кільцеву структуру, в якій оптичним волокном послідовно з'єднуються волоконно-оптичні датчики прохідного типу. Структура датчика показана на рис. 18. Він розраховується таким чином, щоб зміна тривалості оптичного імпульсу та його затримки у сенсорному світловоді L_S в усьому діапазоні можливих впливів вимірюваних фізичних величин не приводили до перекриття оптичних імпульсів на виході датчика. Довжина відрізку волоконного світловоду L₀ є однаковою у всіх датчиках, де n₀ - коефіцієнт заломлення. Довжини відрізків сенсорних волоконних світловодів є різними в кожному датчику.

При тривалості вхідного імпульсу , допустимого діапазону зміни часу затримки імпульсу в сенсорному світловоді внаслідок впливу вимірювальної величини Дt і часу затримки в короткому світловоді датчика t₀ розрахунковий час затримки в сенсорному світловоді і-го датчика: . При функціонуванні системи буде спостерігатися мультиплікація імпульсів. Їх число на виході становитиме: . Для ІВС з трьома датчиками значення вимірюваних величин визначатимуться через вимірювання тривалості інтервалів між імпульсами. Здатність системи до мультиплікації інформації про значення вимірюваних величин дозволяє зменшити похибки методом усереднення:

На прикладі розробленої віртуальної системи „EUREKA” показана перспективність застосування вимірювань з часовим представленням інформації в Інтернет-технологіях. Також розроблені елементи теорії кодування і вибору функцій управління з використанням часу як опорного інформаційного каналу. У багатьох відношеннях розроблені системи є унікальними і на інших принципах їх було б неможливо побудувати.

У додатках наведено: алгоритм обчислення оцінки невизначеності результату вимірювань, похибки складових волоконно-оптичної ІВС, окремі теоретичні і практичні аспекти побудови інтервально-частотної ІВС для адаптивної корекції стану ССС людини, особливості практичної реалізації голосової ІВС для пасажирських вагонів, алгоритмічні і програмні особливості створення інформаційної системи „EUREKA” та віртуальної ІВС для моніторингу комп'ютерних мереж, теоретичні засади і практичні аспекти побудови ІВС для оптимального регулювання технології магнітогідродинамічної очистки води, ряд інших розроблених пристроїв та систем, а також акти про впровадження і використання результатів досліджень.

ВИСНОВКИ

На основі виконаних досліджень створені теоретичні засади та практичні положення для побудови ІВС з часовим представленням вимірювальної інформації, які базуються на розробленні: елементів теорії та методів синтезу вимірювальних каналів ІВС, функціонування яких грунтується на використанні вимірювальної інформації у формі часових інтервалів з відповідним технічним, програмним та метрологічним забезпеченням; нових методів та засобів вимірювальних перетворень значень фізичних величин у часові інтервали, що забезпечує вирішення важливої науково-прикладної проблеми підвищення точності, чутливості та завадостійкості створюваних на цій основі ІВС з одночасним зниженням їх енергоспоживання.

Отримані такі основні наукові та практичні результати:

1. Встановлено, що застосування часових інтервалів як універсальної вимірювальної величини для вимірювання інших фізичних величин дозволяє в комплексі вирішити проблему підвищення точності вимірювань, їх завадостійкості і зменшити енергоспоживання засобів вимірювань. На основі даної концепції розроблено теоретичні засади побудови уніфікованих ІВС з часовим представленням вимірювальної інформації.

2. Запропоновано два нових напрями створення вимірювальних каналів досліджуваних ІВС. Перший напрям базується на використанні класичних вимірювальних схем з резистивними сенсорами, робота яких організовується за новими принципами з використанням ІТС. Другий напрям передбачає створення і застосування нових методів та пристроїв для виконання вимірювальних перетворень значень фізичних величин у часові інтервали. Теоретичні положення, отримані в рамках першого напряму, дозволяють, крім створення нових, здійснювати модернізацію й існуючих вимірювальних каналів ІВС з суттєвим покращенням їх метрологічних та енергетичних характеристик, а теоретичні розробки в рамках другого напряму дозволяють створювати ІВС з властивостями, які у багатьох випадках неможливо реалізувати на інших засадах.

3. Вперше розроблено метрологічні характеристики, пов'язані з застосуванням ІТС у вимірювальних каналах з часовим представленням інформації, які базуються на: математичних моделях залежності зміни тривалості ІТС від зміни їх амплітуди та функцій чутливості даних залежностей, рівняннях перетворення та функцій чутливості для потенціометричної вимірювальної схеми у загальному випадку і з терморезистором та термістором зокрема, при використанні основних форм ІТС, що дозволило отримати аналітичні вирази для проектування вимірювальних каналів з новим принципом роботи на основі потенціометричних вимірювальних схем.

4. Вперше отримані рівняння перетворення та функції чутливості для мостових вимірювальних схем з резистивними сенсорами при використанні основних форм ІТС, а також рівняння перетворення та функції чутливості для мостових вимірювальних схем при їх живленні ІТС струму, що дає можливість створювати вимірювальні канали з новим принципом роботи на основі мостових вимірювальних схем, які можуть бути нечутливими до втрат у лініях зв'язку.

5. Розроблено математичне забезпечення для вимірювального каналу з інтегрувальним перетворенням, який працює на нових засадах, при використанні потенціометричної та мостових вимірювальних схем, для яких отримані рівняння перетворення та функції чутливості, що дозволило використовувати прямокутні ІТС і збільшити чутливість вимірювальних перетворень при застосуванні інших форм ІТС. Дані результати разом з покращенням метрологічних характеристик спрощують узгодження розроблених вимірювальних каналів з цифровими системами обробки інформації.

6. Запропоновано узагальнену математичну та інформаційні моделі розроблених вимірювальних каналів, на основі яких виведені аналітичні залежності для обчислення їх метрологічних та динамічних характеристик. Розроблено елементи теорії структурного синтезу інваріантних вимірювальних каналів з часовим представленням інформації, що дає можливість створювати нечутливі до дії завад вимірювальні канали.

7. Розроблено нові методи та пристрої для виконання вимірювального перетворення значення фізичних величин у часові інтервали, побудовані їх математичні моделі та моделі створених на їх основі вимірювальних каналів, які відрізняються підвищеною точністю вимірювань, завадостійкістю та багатофункціональністю.

8. Розроблено математичний тезаурус вимірювального процесу в ІВС з часовим представленням вимірювальної інформації і виконана їх метрологічна декомпозиція, на основі якої обґрунтовано зниження загальної похибки вимірювань у таких ІВС по відношенню до відомих, що дозволяє здійснювати побудову і аналіз досліджуваних ІВС з заданими метрологічними характеристиками з позицій уніфікованості їх структури, єдності математичного та метрологічного забезпечення.

9. Розроблено і впроваджено в практику ряд спеціалізованих ІВС, які функціонують на основі часового представлення вимірювальної інформації. Отримали подальший розвиток елементи теорії кодування і вибору функцій управління з використанням часу як опорного інформаційного каналу, що створює теоретичну основу для побудови нового інтерфейсу взаємодії людини з технічними системами.

Список опублікованих праць за темою дисертації

1. Шабатура Ю.В. Основи теорії і практики інтервальних вимірювань / Вінницький нац. тех. унів.- Вінниця: УНІВЕРСУМ-Вінниця, 2003. 167 с. Бібліогр.: с. 158-166.

2. Шабатура Ю.В. Спосіб метрологічно зваженого перетворення тривалості оптичного імпульсу в послідовність оптичних імпульсів. (Повністю оптичний АЦП) // Вісник Вінницького політехнічного інституту. 1999. №4 - С. 9-13.

3. Шабатура Ю.В. Структурно-математичні основи синтезу інформаційно-вимірювальних систем з часовим поданням інформації // Вимірювальна техніка та метрологія. 2006. №66. С. 164-173.

4. Шабатура Ю.В. Інформаційно-вимірювальна волоконно-оптична система інтервального типу з кільцевою структурою // Вісник Східноукраїнського національного університету ім. В. Даля. 2004 - №6(76). С. 124-130.

5. Шабатура Ю.В. Індуктивно-резонансний вимірювальний перетворювач ІВС з часовим представленням інформації // Серія: „Обчислювальна техніка та автоматизація”: Наукові праці Донецького національного технічного університету. Випуск 88. Донецьк: ДонНТУ, 2005. С. 156-163.

6. Шабатура Ю.В. Спосіб здійснення вимірювальних перетворень для ІВС з імпульсним режимом роботи // Вісник Вінницького політехнічного інституту. 2006. №6. С. 76 - 80.

7. Шабатура Ю.В. Інтервально-частотна система адаптивної оптимальної корекції стану серцево-судинної системи людини // Вісник Вінницького політехнічного інституту. 2003. №6. С. 65-72.

8. Шабатура Ю.В. Розподілена інформаційна система підтримки колективного пошуку оптимальних рішень // Інформаційні технології та комп`ютерна інженерія. 2004. №1, с. 12-16.

9. Шабатура Ю.В., Тригуб М.Б., Бугайов Ю.В. Метод вимірювання протяжності імпульсних процесів та аналіз його математичних основ // Вимірювальна та обчислювальна техніка в технологічних процесах. 1999. №1. С. 95-102.

10. Поджаренко В.О., Шабатура Ю.В. Інформаційно-структурні принципи вдосконалення засобів вимірювальної техніки // Вісник Хмельницького національного університету. 2005 - №4. Ч.1, Т.1 (68). С. 147-151.

11. Поджаренко В.О., Шабатура Ю.В. Математичні моделі як засоби аналізу та синтезу інформаційно-вимірювальних систем інтервального типу // Вісник технологічного університету Поділля. 2004. №2. Ч.1, Т.1. С. 159-162.

12. Шабатура Ю.В., Овчинников К.В. Дослідження вимірювальних перетворювачів товщини діелектричного покриття металевих поверхонь з часовим представленням інформації // Вісник національного університету „Львівська політехніка”. 2006. №551. С. 63-70.

13. Поджаренко В.О., Шабатура Ю.В. Узагальнені теоретичні та практичні аспекти синтезу ІВС з часовим представленням інформації // Вісник Хмельницького національного університету. 2007. №2, Т1. С. 204 - 208.

14. Шабатура Ю.В., Овчинников К.В. Моделювання вимірювального перетворювача для визначення характеристик обертальних рухів // Оптико-електронні інформаційно-енергетичні технології. 2005. №2(10). С. 181-186.

15. Шабатура Ю.В., Поджаренко А.В. Синтез вимірювальних каналів ІВС з часовим представленням інформації для визначення характеристик обертальних рухів // Інформаційні технології та комп`ютерна інженерія. 2007. №1(8). С. 225-230.

16. Шабатура Ю.В., Овчинников В.Ю., Марущак В.Ю. Голосова інформаційно-вимірювальна система з інтервально-часовим управлінням для пасажирських вагонів залізничного транспорту // Інформаційні технології та комп'ютерна інженерія. 2006. №2(6). С. 54-61.

17. Шабатура Ю.В., Григор`єв О.П. Система автоматичного контролю і оптимального регулювання магнітною сепарацією рідин // Вісник Технологічного університету Поділля. 2003. №3, Т.1. С. 54-57.

18. Шабатура Ю.В., Лисогор В.М. Теоретичні основи побудови інваріантної системи екологічного моніторингу на основі методу нечітких множин // Вимірювальна та обчислювальна техніка в технологічних процесах. 1999. №2. С. 13-17.

19. Бугайов Ю.В., Довгалець С.М., Шабатура Ю.В. Математична модель та аналіз системи джерело оптичного випромінювання-оптичне волокно // Вимірювальна та обчислювальна техніка в технологічних процесах. 2001. №2. С. 16-20.

20. Бугайов Ю.В., Шабатура Ю.В. Використання мікропроцесорних систем для компенсації температурної похибки оптичних перетворювачів // Вісник Технологічного університету Поділля. 2003. №3, Т.2. С. 152-154.

21. Шабатура Ю.В., Макаренко А.Г. Дослідження безконтактного методу вимірювання температури в об`ємах суцільних тіл // Вісник Вінницького політехнічного інституту. 2004. №2. С. 14-20.

22. Васюра А.С., Шабатура Ю.В. Дослідження та оптимізація просторово-часових параметрів магнітогідродинамічної системи очищення води // Оптико-електронні інформаційно-енергетичні технології. 2002. №2(4). С. 185-193.

23. Шабатура Ю.В., Штельмах І.М. Розпізнавання та фільтрація електронної кореспонденції з використанням нейронних мереж // Інформаційні технології та комп`ютерна інженерія. 2005. №1. С. 64-69.

24. Лисогор В.М., Шабатура Ю.В., Бугайов Ю.В. Оптичні методи рефрактометрії в контролі продуктів цукрового виробництва // Вісник Вінницького політехнічного інституту. 1998. №3. С. 73-77.

25. Шабатура Ю.В., Лисогор В.Н., Кривенко Л.С. Розробка систем вимірювання параметрів зовнішнього середовища, які побудовані на біохімічній основі і методів обробки вимірювальної інформації // Вимірювальна та обчислювальна техніка в технологічних процесах.1998. №2. С. 144-149.

26. Шабатура Ю.В., Грицюк А.М. Нова технологія магнітогідродинамічного очищення води та інформаційно-вимірювальна система для контролю його роботи // Вісник Вінницького політехнічного інституту. 2006. №5. С. 14 - 17.

27. Шабатура Ю.В., Штельмах І.М. Інформаційна система моніторингу динаміки характеристик мережі INTERNET // Системні технології: Зб. наук. праць.- Дніпропетровськ, 2006. Випуск 6(47). С. 252-261.

28. Поджаренко В.О., Шабатура Ю.В., Поджаренко А.В. Експериментально-теоретичний метод визначення моменту інерції тіл обертання // Вісник Хмельницького національного університету. 2007. №3, Т1. С. 157 - 161.

29. Поджаренко В.О., Шабатура Ю.В., Грицюк А.М. Дослідження метрологічних характеристик вимірювального каналу для магнітогідродинамічної технології очищення води // Вісник національного університету „Львівська політехніка”. Автоматика, вимірювання та керування. 2007. №574. С. 39-43.

30. Шабатура Ю.В., Грицюк А.М. Інтегрована інформаційно-вимірювальна система для контролю та управління магнітогідродинамічною системою очищення води // Вісник Харківського національного технічного університету сільського господарства ім. П. Василенка. 2007. Випуск 57. Т.2. С. 172-177.

31. Лисогор В.М., Шабатура Ю.В., Григор`єв О.П. Математичні закономірності деяких числових рядів і їх застосування в теорії і практиці інтервальних вимірювань // Проблеми гармонії, симетрії і золотого перетину в природі, науці та мистецтві: Зб. наук. праць ВДАУ. Вінниця, 2003. С. 335-339.

32. Шабатура Ю.В., Штельмах І.М. Імітаційне моделювання роботи WEB-системи в режимі перевантаження запитами від користувачів // Информационная технология в научных исследованиях и учебном процессе. Спецвыпуск: Сб. науч. трудов Донбасского государственного технического университета. Алчевск: ДонГТУ, 2006. С. 228-235.

33. Шабатура Ю.В., Григор'єв О.П. Використання часового представлення вимірювальної інформації в інтелектуальних інформаційно-вимірювальних системах // Інтелектуальні системи прийняття рішень та прикладні аспекти інформаційних технологій. Міжн. наук. конф.: Зб. наук. праць. Євпаторія, 2005. Том 4, С. 169-172.

34. Шабатура Ю.В., Григор'єв О.П. Застосування інформаційних технологій в реалізації алгоритмізованих методів колективного дистанційного пошуку техніч-них рішень // Информационные технологии в научных исследованиях и в учебном процессе. Спецвыпуск: Сб. науч. трудов. Алчевск: ДонГТУ, 2005. С. 153-163.

35. Шабатура Ю. В., Марущак В.Ю., Свирида В. М. Система автоматичного контролю за рівнем активності водія в управлінні автомобілем // КУСС - 2001. Шоста міжн. конф. Вінниця, 8-12 жовт. 2001 р. С. 102-104.

36. Шабатура Ю.В., Григор'єв О.П. Інтервальне управління в інформаційних технологіях для реалізації алгоритмізованих методів колективного дистанційного пошуку технічних рішень // Інформаційні технології в наук. дослідж. і навч. процесі. Міжн. наук. прак. конф. Луганськ, 21-23 лист. 2005 р. С. 184-191.

37. Шабатура Ю.В. Волоконно-оптична ІВС на основі інтервальних вимірювань // PHOTONICS-ODS 2002. Міжн. н. т. конф. Вінниця, 23-25 квіт. 2002 р. С. 109.

38. Поджаренко В.О., Шабатура Ю.В. Вимірювальні перетворювачі з замкненою структурою для інформаційно-вимірювальних систем // Метрологія та вимірювальна техніка. Четверта міжн. наук. техн. конф. Харків, 12-14 жовт. 2004р. Т. 2, С. 283-285.

39. Шабатура Ю.В., Штельмах І.М. Система інформаційно-діагностичної підтримки персоналу по обслуговуванню радіотехнічного обладнання // Наукове видання. Наука і молодь.: Зб. наук. праць. К.: НАУ, 2004, С. 111-114.

40. Шабатура Ю.В., Лысогор В.Н. Контрольно-измерительные системы на основе новых принципов определения длительности импульсов различной природы // Современная контрольно-испытательная техника промышленных изделий и их сертификация. Первая научн. практ. конф. Киев, 12-16 мая. 1997 г. Т. 1. С. 57-60.

41. Шабатура Ю.В. Інтервально-частотна система адаптивної оптимальної корекції стану серцево-судинної системи людини // Контроль і управління в складних системах. Сьома міжн. н. т. конф. Вінниця, 8-11 жовт. 2003 р. С. 127.

42. Шабатура Ю.В. Структурний метод синтезу вимірювальних перетворювачів з часовим представленням інформації // Сучасні проблеми радіоелектроніки, телекомунікацій та приладобудування. Перша міжн. наук. техн. конф. Вінниця, 2-5 черв. 2005 р. С. 130-131.

43. Шабатура Ю.В., Овчинников К.В. Синтез математичної моделі вимірювального перетворювача для визначення характеристик обертальних рухів // Контроль і управління в складних системах. Восьма міжн. конф. Вінниця, 24-27 жовт. 2005р. С. 54.

44. Шабатура Ю.В. Дослідження часового представлення вимірювальної інформації в інформаційно-вимірювальних системах // Современные методы кодирова-ния в электронных системах. Вторая межд. науч. конф. Сумы, 26-27 окт. 2004 г. С. 24-25.

45. Шабатура Ю.В. Вимірювальний канал для визначення характеристик обертальних рухів з часовим представленням інформації // Автоматика. 2006. Міжн. конф. з автоматичного управління. Вінниця, 25-28 вер. 2006 р. С. 163.

46. Шабатура Ю.В., Грицюк А.М. Інформаційно-вимірювальна система для контролю магнітогідродинамічної технології очищення води // 1-й Всеукраїнський з'їзд екологів. Міжн. наук. практ. конф. Вінниця, 4-7 жовт. 2006 р. С. 176.

47. Шабатура Ю.В., Штельмах І.М. Дослідження динамічних характеристик інформаційних каналів мережі INTERNET // Інтелектуальні системи прийняття рішень та прикладні аспекти інформаційних технологій. Зб. наук. праць. Євпаторія, 2006. Том 2, С. 170-173.

48. Шабатура Ю.В. Принципи формування вимірювальної інформації з застосуванням тестових імпульсних сигналів // Сучасні проблеми радіоелектроніки, телекомунікацій та приладобудування. Третя міжн. наук. техн. конф. Вінниця, 31 трав. 2 черв. 2007 р. С. 57-58.

49. Шабатура Ю.В. Перетворення інформації у вимірюваннях з часовим представленням інформації // Методи та засоби кодування, захисту й ущільнення інформації. Перша м. н. п. конф. Вінниця, 15-17 трав. 2007 р. С. 129-130.

50. Шабатура Ю.В., Зелена О.В. Застосування нового виду вимірювального перетворення у термальних витратомірах газу // Вимірювання витрати та кількості газу. П'ята наук. техн. конф. Івано-Франківськ, 23-25 жовт. 2007 р. С. 45.

51. Y. Shabatura., A. Sofina. The using of the internet technologies with the interval controlling for the intensification of the processes solution of the creative tasks for the inventor character // IES-2004. International Conference. Ukraine, Vinnytsia, VNTU, September 28 - Oktober 16. 2004 y. V.1. P. 339 - 343.

52. Y. Shabatura., O. Elizarova. IMS synthesis based on using fiber-optic sensors // “Photonics - ODS 2005”: III International Conference on Optoelectronic Information Technologies. Ukraine, Vinnytsia, VNTU, 27-28 April. 2005 y. P.137-138.

53. Y. Shabatura., V. Tomkiv. Interactive informational system “EUREKA” for synthesis and selection of optional solutions with time channel control // ІES-2006: Proceedings of the Fifth International Conference. Ukraine, Vinnytsia, 10-14 October 2006 y. V.2. С. 568-573.

54. Патент України № 54286 Н04В10/00 Волоконно-оптична система інтервальних вимірювань фізичних величин / Ю.В. Шабатура. №2002075732; заявл. 11.07.2002; опубл. 17.02.2003. Бюл. №2. 4 с.

55. Патент України №5783 G01R27/00. Вимірювальний перетворювач фізичних величин в інтервал часу / Ю.В. Шабатура. №20040807006; заявл. 21.08.2004; опубл. 15.03.2005. Бюл. №3. 2 с.

56. Патент України №5086 G01В9/02. Вимірювальний перетворювач з часовим представленням інформації / Ю.В. Шабатура. №20040705274; заявл. 01.07.2004; опубл. 15.02.2005. Бюл. №2. 2 с.

57. Патент України №7264 G019N27/72. Індуктивно-резонансний вимірювальний перетворювач з часовим представленням інформації / Ю.В. Шабатура. №20041109337; зявл. 15.11.2004; опубл. 15.06.2005. Бюл. №6. 2 с.

58. Патент України №7263 G01R27/00. Рециркуляційний вимірювальний перетворювач з резистивним сенсором та часовим представленням інформації / Ю.В. Шабатура. №20041109336; заявл. 15.11.2004; опубл. 15.06.2005. Бюл. №6. 2 с.

59. Патент України №7262 G01R27/22. Ємнісний вимірювальний перетворювач з замкненою структурою та часовим представленням інформації / Ю.В. Шабатура. №20041109331; заявл. 15.11.2004; опубл. 15.06.2005. Бюл. №6. 2 с.

60. Патент України №12039 G01Р1/00, В02С7/00. Вимірювальний перетворювач характеристик обертальних рухів з цифровим виходом / Шабатура Ю.В., Овчинников К.В. №200507375; заявл. 25.07.2005; опубл. 16.01.06 Бюл. №1.3 с.

61. Патент України №9734 G01N27/02. Пристрій для вимірювання вологості матеріалів з безперервним режимом роботи в часі / Шабатура Ю.В., Дмитрієв Ю.О., Бараболя В.П. Богачук В.В. №200502686; заявл. 24.03.2005; опубл. 17.10.05. Бюл. №10. 3 с.

62. Патент України №9702 7G01D1/00. Вимірювальний перетворювач для визначення кількості обертів, кутової швидкості та кутового прискорення / Шабатура Ю.В., Овчинников К.В. №200502298; заявл. 14.03.2005; опубл. 17.10.05. Бюл. №10. 3 с.

63. Патент України №53005. G 01G 9/00. Спосіб вимірювання ваги вантажу / Шабатура Ю.В., Свирида В.І. №2002010721; заявл. 29.01.2002; опубл. 15.01.2003. Бюл №1. 3 с.

64. Патент України №43615 В60Л28\06. Пристрій для контролю за рівнем активності водія в керуванні механічним транспортним засобом / Шабатура Ю.В., Григор'єв О.П. №2001042404; заявл. 10.04.2001; опубл. 17.12.2001. Бюл. №1. 4 с.

65. Патент України №57332 G01N21/43. Автоматичний рефрактометр / Бугайов Ю.В., Шабатура Ю.В.№2002086938; заявл. 23.082002; опубл. 16.06.2003. Бюл. №6. 2 с.

66. Патент України №5077 G01N21/43. Оптико-електронна система вимірювання оптичної густини рідин / Дмитрієв Ю.О., Гаврилюк О.І., Шабатура Ю.В.№2002086938; заявл. 23.08.2002; опубл. 15.02.2005. Бюл. №2. 2 с.

67. Патент України №15900 G01Р1/00. Диференційний вимірювальний перетворювач характеристик обертальних рухів / Шабатура Ю.В., Овчинников К.В.№200601124; заявл. 06.02.2006; опубл. 17.07.06 Бюл. №7. 4 с.

68. Патент України №26546 G01В5/00. Спосіб вимірювання товщини діелектричних покрить на металевих поверхнях / Шабатура Ю.В., Овчинников К.В.№200705608; заявл. 21.05.2007; опубл. 25.09.2007. Бюл. №15. 6 с.

69. Патент України №24959 G01R31/34. Автоматизована система для випробовування асинхронних електродвигунів / Поджаренко В.О., Присяжнюк В.В., Шабатура Ю.В.№200701149; заявл. 05.02.2007; опубл. 25.07.2007. Бюл. №11. 6 с.

70. Патент України №27666 G01D5/12. Спосіб вимірювання фізичних величин / Шабатура Ю.В., Зелена О.В. №200707218; заявл. 26.06.2007; опубл. 12.11.2007. Бюл. №18. 4 с.

71. Свідоцтво про реєстрацію авторського права на твір. Україна. №17350. Комп'ютерна програма „Система EUREKA з ресурсом управління через виділення часових інтервалів / Шабатура Ю.В., Томків В.В. Дата реєстрації 24.07.2006. 4 с.

АНОТАЦІЯ

Шабатура Ю.В. Розвиток теорії та принципів побудови інформаційно-вимірювальних систем з часовим представленням вимірювальної інформації. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.13.05 - комп'ютерні системи та компоненти. - Вінницький національний технічний університет, Вінниця, 2008.

У дисертації започатковано нові та розвинуто відомі теоретичні і метрологічні засади та практичні рекомендації і методики проектування для створення інформаційно-вимірювальних систем (ІВС) з часовим представленням вимірювальної інформації. Запропоновано нові принципи побудови вимірювальних каналів, що дозволяють модернізувати існуючі вимірювальні засоби з суттєвим покращенням їх характеристик, які працюють на основі використання мостових та потенціометричних вимірювальних схем з резистивними сенсорами, а також нові методи та пристрої здійснення вимірювальних перетворень з часовим поданням вимірювальної інформації на основі яких можна створювати вимірювальні канали з підвищеною точністю і завадостійкістю вимірювань та з зменшеним енергоспоживанням.

Комп'ютерне моделювання, експериментальні дослідження та практичне впровадження ряду розроблених на запропонованих принципах ІВС підтвердили адекватність розроблених теоретичних засад і ефективність запропонованих методів.

Ключові слова: вимірювальний канал, інформаційно-вимірювальна система, вимірювальний перетворювач, імпульсний тестовий сигнал, рівняння перетворення.

АННОТАЦИЯ

Шабатура Ю.В. Развитие теории и принципов построения информационно-измерительных систем с временным представлением измерительной информации. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.13.05 - компьютерные системы и компоненты. - Винницкий национальный технический университет, Винница, 2008.

Диссертация посвящена решению важной проблемы обеспечения в комплексе увеличения точности измерений, повышения их помехозащищенности и уменьшения энергопотребления. Предложенное решение проблемы базируется на создании новых и развитии известных теоретических основ построения унифицированных информационно-измерительных систем (ИВС), которые используют временные интервалы как основную форму представления измерительной информации о значении измеряемых физических величин.

В диссертации предложено два направления в создании измерительных каналов исследуемых ИВС. Первое направление предусматривает создание измерительных каналов на основании классических потенциометрических и неуравновешенных мостовых измерительных схем, работа которых базируется на новых принципах с использованием специальных импульсных тестовых сигналов (ИТС). В данном подходе измерительные схемы с резистивными датчиками используются как модуляторы, изменяющие временную длительность ИТС на заданном уровне вследствие влияния измеряемых физических величин. Измерительная информация содержится в изменении временной длительности ИТС. Для теоретического обеспечения первого направления разработаны: математические модели зависимости изменения длительности ИТС от изменения их амплитуды, функции чувствительности указанной зависимости; уравнения преобразования и функции чувствительности для потенциометрической измерительной схемы при использовании основных форм ИТС. В качестве практического примера выведены уравнения преобразования и функции чувствительности для потенциометрической измерительной схемы с терморезистором и термистором в качестве чувствительных элементов. В этой части работы также разработано теоретическое обеспечение для использования мостовых измерительных схем с резистивными датчиками, в том числе и при питании их импульсами тока соответствующими форме ИТС. Разработана структура и соответствующие модели измерительного канала с дополнительным интегрирующим преобразованием, что позволяет использовать в качестве ИТС прямоугольные импульсы, а также позволяет увеличивать чувствительность при использовании других форм ИТС.

В рамках второго направления разработаны новые методы и средства осуществления измерительных преобразований с временным представлением измерительной информации, что также позволяет на их основе создавать измерительные каналы исследуемых ИВС, причем в некоторых случаях эти ИВС обладают свойствами, которых невозможно достичь другими методами.

Для ИВС с временным представлением измерительной информации разработаны общие метрологические и информационные модели, выполнен анализ погрешностей и причин их возникновения, что позволяет производить синтез и анализ таких ИВС с предварительно заданными метрологическими характеристиками с позиций унифицированости их структуры, единства математического и метрологического обеспечения.

В диссертации приведена информация о ряде разработанных ИВС, которые функционируют на основании использования временного представления измерительной информации, а также об использовании такой формы представления информации при решении других задач науки и техники.

Ключевые слова: измерительный канал, информационно-измерительная система, измерительный преобразователь, импульсный тестовый сигнал.

SUMMARY

Shabatura Yu.V. Development of theory and principles of construction of the informationly - measurings systems with sentinel presentation of measuring information. - A manuscript.

The dissertation on competition of a scientific degree of the doctor of engineering sciences by speciality 05.13.05 - the computer systems and components. - Vinnitsya National Technical University, Vinnitsya, 2008.

Thesis presents the new are founded and the known theoretical and metrological principles and practical recommendations and design techniques are developed for creation of the information measuring systems (IMS) with sentinel presentation of measuring information. New principles of construction of measuring channels, which allow to modernize existent measuring facilities with the substantial improvement of their descriptions which work on the basis of the use of roadways and potential measuring charts with sensor resistance, and also new methods and devices of realization of measuring transformations, are offered with sentinel presentation of measuring information on the basis of which it is possible to create measuring channels with the promoted exactness and noise stability of measuring and with the diminished energy consumption.

A computer modeling, experimental researches and practical introduction of row of developed on the offered principles of IMS, confirmed adequacy of the developed theoretical principles and efficiency of the offered methods.

Keywords: measuring channel, information measuring system, measuring transformer, impulsive test signal, equalization of transformation.

Размещено на Allbest.ru