Автоматизированная система измерения параметров аналоговых трактов в среде Lab View
ВВЕДЕНИЕ
Современные задачи производства, стоящие перед промышленностью и наукой, требуют создания новых и совершенствования имеющихся технологических процессов и материалов, строгого контроля качества продукции, стандартизации и сертификации. Возрастает роль измерений, контроля и испытаний, как в научном эксперименте, так и на производстве. Новые автоматизированные средства измерений имеют широкую область применения, отличаются универсальностью, быстродействием, совместимостью с другими техническими средствами мониторинга и управления. Современные объекты исследований достаточно сложны. Сложность определяется ростом числа контролируемых и измеряемых сигналов и параметров, выбором их диапазонов, повышением требований к точности и быстродействию.
Переход к построению цифровых средств измерений привел к созданию автоматизированных измерительных систем с использованием микропроцессоров, использование которых позволило не только увеличить точность и быстродействие приборов нового поколения, но и разработать «интеллектуальные» устройства измерений. Эти устройства способны производить управление процессом измерения, осуществлять автокалибровку, выбирать пределы измерения, обрабатывать результаты измерения и представлять их оператору в упорядоченной и удобной форме.
СОДЕРЖАНИЕ
ОПРЕДЕЛЕНИЯ, ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ 8
ВВЕДЕНИЕ 9
1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ АВТОМАТИЗАЦИИ 11
1.1 Цели автоматизации 11
1.2 Принцип работы средств измерений 12
1.3 Задачи автоматизации 13
2. АВТОМАТИЗАЦИЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО ПРОЦЕССА 15
2.1 Струтура автоматизации измерительного процесса 15
2.2 Особенности и преимущества компьютерных измерительных систем. 17
2.3 Особенности и преимущества виртуальных приборов 19
2.4 Что включает в себя автоматизация сбора информации? 21
2.5 Среда разработки виртуальных приборов LabVIEW 22
3. РАЗРАБОТКА ВИРТУАЛЬНОГО ПРИБОРА 31
3.1 Разработка лицевой панели 32
3.2 Разработка блок схемы 34
3.3 Принцип работы 37
3.3.1 Работа схемы в обычном режиме 37
3.3.2 Работа записи рабочего файла 38
3.3.3 Режим чтения 39
3.3.4 Спектр мощности по частотам (быстрое преобразование Фурье) 40
3.3.5 Среднеквадратичное значение напряжения 42
3.3.6 Пиковое значения напряжения 43
3.3.7 Отношение Сигнал/Шум 43
3.3.8 Фильтрация сигнала 45
3.3.9 Генератор шума 48
3.4 Создание исполняемого файла 49
3.5 Реализация виртуального прибора и оценка результатов 52
4. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ВКР 57
4.1 Трудоемкость выполняемых работ 57
4.2 Расчет заработной платы и отчислений на социальные нужды 58
4.3 Расчет затрат на содержание и эксплуатацию оборудования 60
4.4 Расчет услуг сторонних организаций 61
4.5 Расчет амортизационных отчислений по основным средствам 61
4.6 Расчет накладных расходов и учет стоимости специального оборудования 62
4.7 Расчет общей сметной стоимости разработки 63
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 65
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 66
ПРИЛОЖЕНИЕ 70
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Трэвис Дж., Кринг Дж. LabVIEW для всех. 4-е издание.: ДМК Пресс, 2011. – 880 c.
2. Обработка и анализ цифровых изображений с примерами на LabVIEW и IMAQ Vision / Ю. В. Визильтер, С. Ю. Желтов, В. А. Князь, А. Н. Ходарев. – М.: Издательский дом ДМК-пресс, 2008. – 464 с.
3. Основы графического программирования в среде LabVIEW. Учебное пособие / Климентьев Е.К. – Самара: Самар. гос. аэрокосм. ун-т, 2002. – 65с.
4. Основы сетевых технологий. Создание сетевых приложений в среде LabVIEW: учебное пособие / Кучерявский С. В., Суранов А. Я., Барнаул: Изд-во Алтайского ун-та, 2005. – 72 с. 5. Разработка прикладного программного обеспечения в среде LabVIEW /Свиридов Е. В., Листратов Я. И., Виноградова Н. А. – М.: МЭИ, 2005. – 50 с
5. Латышенко, к.п. Автоматизация измерений, испытаний и контроля / к.п. Латышенко. - м.: МГУИЭ, 2006. - 312 c.
6. Аналоговый тракт обнаружителя радиосигналов// https://poleznayamodel.ru/. URL: https://poleznayamodel.ru/model/9/95138.html (дата обращения: 24.01.2022).
7. Сборник трудов. ИНЖЕНЕРНЫЕ И НАУЧНЫЕ ПРИЛОЖЕНИЯ НА БАЗЕ ТЕХНОЛОГИЙ NATIONAL INSTRUMENTS – 2013: XII ежегодная конференция компании National Instruments/ 28 - 29 ноября | Москва, С. 429
8. Сборник трудов. ИНЖЕНЕРНЫЕ И НАУЧНЫЕ ПРИЛОЖЕНИЯ НА БАЗЕ ТЕХНОЛОГИЙ NI NIDays – 2015: ХIV МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ/ 27 ноября | Москва, С. 426
9. Сборник трудов. ИНЖЕНЕРНЫЕ И НАУЧНЫЕ ПРИЛОЖЕНИЯ НА БАЗЕ ТЕХНОЛОГИЙ NI NIDays – 2016: ХV МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ/ 25 ноября | Москва, С. 483
10. Брюс А. Блэк. С. Введение в системы радиосвязи. Лабораторные работы с NI USRP и LabVIEW Communications. 157.
11. Методика расчета высокочастотных трактов приемо-передающих устройств на основе специализированной программы ADIsimRF : учебно-методическое пособие / В. А. Ботов, Д. Ю. Вишняков, Л. Н. Казаков, Е. А. Селянская ; Яросл. гос. ун-т им. П. Г. Демидова. — Ярославль : ЯрГУ, 2016. — 56 с.
12. Парахуда Р.Н., Шевцов В.И. Автоматизация измерений и контроля. Письменные лекции – СПб., СЗТУ, 75 с.
13. LabVIEW (термины и элементы)// http://www.eliks.ru/. URL: http://www.eliks.ru/info/index.php?ELEMENT_ID=3076(дата обращения: 24.01.2022).
14. Проблемы образования и подготовки специалистов в области радиотехнических и телекоммуникационных систем. Радиотехнические и телекоммуникационные системы, 2016, №2. Кулигин М.Н. с. 70-78.
15. wikipedia// ru.wikipedia.org URL: ru.wikipedia.org (дата обращения: 24.01.2022).
16. Лабковская Р.Я. «Метрология и электрорадиоизмерения». Учебное пособие. - Санкт-Петербург: НИУ ИТМО, 2013. - 140 с.
17. РД 45.259-2002. Средства измерений электросвязи. СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ ПАРАМЕТРОВ АНАЛОГОВЫХ ГРУППОВЫХ И ЛИНЕЙНЫХ ТРАКТОВ. Технические требования. Дата введения 2003-06-01.
18. Примеры работ на LabView// www.cyberforum.ru. URL: https://www.cyberforum.ru/labview-g/thread1117092.html (дата обращения: 24.01.2022).
19. Лупов С.Ю., Муякшин С.И., Шарков В.В. LabVIEW в примерах и задачах. Учебнометодические материалы по программе повышения квалификации «Обучение технологиям National Instruments». Нижний Новгород, 2007, 101 с.
20. Измерения в LabVIEW. Руководство по применению. 2006 - перевод на русский язык: учебный центр "Центр технологий National Instruments" Новосибирский государственный технический университет Российский филиал корпорации National Instruments. С.148.
21. Измерения в различных системах передачи// studopedia.ru. URL: https://studopedia.ru/7_134053_RFTS--sistemi-monitoringa-vols.html (дата обращения: 24.01.2022).
22. Field Wiring and Noise Considerations for Analog Signals// www.ni.com. URL: https://www.ni.com/ru-ru/support/documentation/supplemental/06/field-wiring-and-noise-considerations-for-analog-signals.html (дата обращения: 24.01.2022).
23. Батоврин В. К., Бессонов А. С., Мошкин В. В., Папуловский В. Ф.Б28 LabVIEW: практикум по основам измерительных технологий: Учебное пособие для вузов. – М.: ДМК Пресс, 2005. – 208 с.: ил.
24. Обзор некоторых виртуальных приборов среды LabVIEW// habr.com. URL: https://habr.com/ru/post/234895/ (дата обращения: 24.01.2022).
25. Баран Е.Д. Измерения в LabVIEW : учеб. пособие / Е.Д. Баран, Ю.В. Морозов. – Новосибирск : Изд-во НГТУ, 2010. – 162 с.
26. Кехтарнаваз Н., Ким Н., Цифровая обработка сигналов на системном уровне с использованием LabVIEW. 2007. С.304. с илл.
27. Васильев А.С., Лашманов О.Ю. Основы программирования в среде LabVIEW. – СПб: Университет ИТМО, 2015. – 82 с.
28. Евдокимов Ю.К., Линдваль В.Р., Щербаков Г.И. LabVIEW для радио-инженера, М., ДМК-пресс, 2007.c
29. Моделирование и экспериментальное исследование линейных антенн и антенных решеток в учебной лаборатории средствами LabVIEW// lab-centre.ru. URL: http://lab-centre.ru/mess123.htm (дата обращения: 24.01.2022).
30. Использование технологий NATIONAL INSTRUMENTS для создания систем автоматизированного лабораторного практикума// lab-centre.ru. URL: http://lab-centre.ru/mess208.htm (дата обращения: 24.01.2022).
Измерительная цепь средств измерений представляет собой совокупность преобразовательных элементов, обеспечивающая осуществление всех преобразований сигнала измерительной информации. Приём с объекта, фильтрация, предварительная аналоговая обработка сигналов, усиления, аналого-цифровое преобразование и т.д. образуют типовой набор операций, выполняемых в измерительной цепи (канале) прибора или системы. Автоматизация указанных операций должна производиться таким образом, чтобы в процессе функционирования измерительного прибора (системы) отсутствовали ручные операции настройки, регулировки и переключений.
Также автоматизация сбора информации включает под собой автоматизациию обработки измерительной информации, которую понимают как автоматизацию получения, хранения и анализа данных.
Включение в измерительную цепь вычислительных средств позволяет значительно повысить точность измерительных устройств.