а) функция динамического преобразования – это функция связи между входными и выходными сигналами (передаточная функция, импульсная переходная функция, переходная характеристика и т. д.), которая нормируется видом функциональной зависимости, номинальными значениями и наибольшими допустимыми отклонениями коэффициентов этой зависимости;
б) номинальные амплитудно и фазочастотные характеристики, нормируемые функциями и наибольшими допустимыми отклонениями от номинальных характеристик;
в) время установления показаний, которое определяет быстродействие средства измерений; функции влияния, которые формируются отдельно для каждой влияющей величины номинальной функцией и пределом допустимых отклонений от нее;
Наибольшие допустимые изменения метрологических характеристик средств измерений, которые устанавливаются отдельно для каждой влияющей величины и неинформативного параметра входного сигнала.
Кроме характеристик по ГОСТу, важными с метрологической точки зрения являются следующие показатели: порог чувствительности, характеризующий минимальный уровень сигналов, которые могут быть восприняты первичными преобразователями; общая способность, определяющая допустимые для измерения минимальные изменения контролируемых параметров.
Отдельную группу частных метрологических критериев составляют энергетические характеристики: энергия, потребляемая от объекта измерения; энергетическая эффективность (мощность короткого замыкания для измерительных устройств с генераторными первичными измерительными преобразователями и эффективная мощность для устройств с параметрическими первичными измерительными преобразователями).
Сложные ИИС характеризуются комплексом частных метрологических критериев по каждому измерительному каналу или подсистеме или, вообще говоря, n-мерным вектором метрологических характеристик. Для них важен такой показатель, как емкость ИИС – количество параметров, которые можно контролировать, измерять, диагностировать и т. д. с помощью данной ИИС.
Под частными информационными критериями эффективности ИИС понимаются характеристики системы как средства получения измерительной информации, уменьшающего априорную неопределенность наших знаний об объекте измерения.
Деление на метрологические и информационные критерии во многом условно. Так, некоторые метрологические критерии (например характеристики систематической и случайной составляющих погрешности) определяются с учетом их вероятностного характера, что является основой для определения информационных характеристик.
2. 2. Применение информационно-энергетических критериев.
Ранее была рассмотрена возможность использования информационно-энергетических характеристик для критериальной оценки качества ИИС.
Исходными данными для определения информационно-энергетического кпд, энергетического порога чувствительности и др. являются информационные (априорная и апостериорная энтропия, количество информации) и энергетические (мощность) характеристики случайных сигналов и помех на входах и выходах ИИС.
Основными характеристиками случайных сигналов являются закон распределения вероятностей и спектральная плотность мощности. Знание этих характеристик дает возможность определить. перечисленные выше информационные и энергетические показатели, необходимые для применения информационно-энергетических критериев. Мощность случайного сигнала определяется по известной спектральной плотности мощности.
Априорная и апостериорная энтропии, количество измерительной информации определяются по известным законам распределения вероятностей.
В существующих методиках, используемых для информационно-энергетических критериальных оценок, делается ряд упрощающих допущений, которые могут служить помехой при объективном построении информационно-энергетических моделей. Например, допущение о гауссовском характере закона распределения делается на базе не всегда обоснованного применения центральной предельной теоремы; не рассматриваются искажения законов распределения в нелинейных преобразователях и сложных динамических системах; не учитываются доказательства Шеннона гиперболического характера априорного распределения вероятностей измеряемой величины и др. Это затрудняет проведение теоретического анализа информационно-энергетических моделей ИИС на стадии проектирования и выбор оптимальных методов структур преобразования.
В современной теории вероятностей, теории передачи сигналов и информационной теории измерений накоплены остаточные знания, позволяющие разработать единую методику анализа информационно-энергетических моделей измерительных устройств и систем, в достаточной степени адекватных эксперименту и в то же время достаточно простую и удобную для практического критериального анализа ИИС на стадии проектирования. Для разработки такой методики необходимо решение двух взаимосвязанных задач – построение энергетической и вероятностной моделей ИИС, каждая из которых имеет свои характерные особенности и поэтому требует применения индивидуальных методов и алгоритмов исследования.
3. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ
ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ.
Энергетическая модель ИИС представляет собой систему алгоритмов и соотношений, позволяющих оценить энергетические характеристики случайных сигналов при их преобразовании в ИИС.
Целесообразно выделить два этапа в решении задачи построения энергетической модели ИИС: разработка способов и алгоритмов анализа энергетических моделей преобразователей и на этой основе – энергетических моделей цепей и структур преобразования случайных сигналов в ИИС.
В качестве главной энергетической характеристики случайных сигналов, которая может быть положена в основу энергетической модели ИИС, используется спектральная плотность мощности.
ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ.
Вероятностная и энергетическая модели ИИС тесно взаимосвязаны и в совокупности с соотношениями для вычисления информационно-энергетических критериальных оценок образуют информационно-энергетическую модель ИИС. С целью исследования особенностей таких моделей рассмотрим методику информационно-энергетического моделирования основных компонентов ИИС – объектов измерения и контроля, технических средств получения, преобразования и представления измерительной информации и оператора, воспринимающего измерительную информацию и взаимодействующего с техническими средствами ИИС.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.