ЗМІСТ

Вступ

1. Дослідження ефективності методів цифрової обробки інформаційно-вимірюваних сигналів

1.1. Аналіз сучасних технологій швидких алгоритмів
обробки сигналів

1.2. Дослідження ефективності застосування різних кореляційних функцій для обробки вимірювальних сигналів

1.3. Вибір форми згладжуючого вікна для обробки
інформаційних сигналів

1.4. Планування параметрів спектрального аналізу для обробки вимірювальних сигналів

2. Розробка програмного забезпечення процедур перетворення інформаційно-вимірювальних сигналів

2.1. Розробка алгоритмів функцій зчитування та перетворення випадкових сигналів контрольованого середовища

2.2. Розробка програмного забезпечення досліджень властивостей шумових сигналів

3. Охорона праці

4. Економічне обґрунтування розробки

Висновки

Перелік використаної літератури

Додатки

ВСТУП

Інтенсивний розвиток сучасних інформаційних технологій зумовлює потреби розширення функціональних можливостей первинних перетворювачів витрати, засобів вимірювальної техніки. Розширюється сфера використання однієї з важливих ланок автоматизованого контролю параметрів споживання енергоносіїв — низові інформаційно-вимірювальні системи. Цьому сприяє необхідність розширення області контролю параметрів різних об’єктів, більш точна і детальна інформація про споживання енергоносіїв.

Разом з тим, із зростанням метрологічних та експлуатаційних вимог до наявних засобів вимірювальної техніки, питання точності відтворення, експлуатаційної надійності та ергономіки залишаються одними з головних проблем при реалізації вимірювальних перетворювачів та інформаційно-вимірювальних каналів.

Найбільш поширеним в промисловості та побутовому секторі є такі напрямки реалізації вимірювальних перетворювачів: через перетворення витрати в інші фізичні величини і через вимірювання інших, пов’язані із витратою.

Основними недоліками традиційних способів вимірювання є необхідність створення додаткових перешкод по шляху переміщення контрольованого середовища, використання рухомих мірних елементів, що знижують експлуатаційну надійність вимірювального засобів.

Для вирішення існуючих проблем необхідно створювати нові пристрої для перетворення та обробки інформаційних сигналів, що створюються контрольованим середовищем при його переміщенні замірною ділянкою, та використовувати характеристики цих сигналів.

Використання нових методів перетворення форми інформації повинно зумовити створення недорогих, точних та надійних первинних перетворювачів та вимірювальних каналів.

Поява альтернативних підходів до аналізу інформаційно-вимірювальних потоків даних, особливу увагу доцільно приділити безконтактним методам, що створює ряд суттєвих переваг, а саме:

Один з напрямків вдосконалення методів перетворення та вимірювання величини витрати ґрунтується на використанні спектральних оцінок випадкових коливань (шумів), що утворюються внаслідок переміщення контрольованого середовища.

Фактично в попередній роботі обгрунтовано доцільність та ефективність реалізації безконтактного способу вимірювання величини витрати та об’єму, що ґрунтуються на використанні випадкових коливань (шумів) як носія інформації про швидкість переміщення і витрату вимірюваного середовища. Такий підхід дозволяє ефективно вирішувати питання покращення точності експлуатаційної надійності та ергономіки засобів вимірювальної техніки.

Використання таких спектральних характеристик, а також вибір спектральної смуги для якої взаємозв’язок між енергією спектра та витратою є максимальним дозволяє здійснити більш раціональний підхід до вимірювання параметрів (витрати зокрема) потоку контрольованого середовища, а також надає можливість реалізації недорогих малогабаритних високоточних перетворювачів витрати.

Однією з вагомих складових реалізації вище згаданих пристроїв є розробка та реалізація цифрових методів обробки вимірювальної інформації, що грунтуються на найбільш поширених методах обробки цифрових потоків.

Фактично цифрова обробка сигналів інтенсивно розвивається з розвитком обчислювальної техніки. При обробці акустичних сигналів раніше використовувались аналогові методи, проте в наслідок розвитку мікропроцесорної техніки більш інтенсивно задіюються цифрові методи. Такий підхід обумовлений суттєвим зниженням вартості апаратної частини систем обробки.

Застосування цифрових методів обробки в різних галузях техніки зумовлене різними причинами. При обробці мови (звукових сигналів) такою причиною є зниження собівартості, та покращення надійності обладнання. Для гідролокаційних та сейсмічних систем основною перевагою є універсальність і висока точність та повторюваність результатів. Для метрологічних потреб в більшості випадків цифрова обробка відігравала допоміжну роль, забезпечуючи попередню обробку інформації.

В даній роботі показано принципово інший підхід до застосування методів цифрової обробки, які безпосередньо використано для формування вихідних вимірювальних даних, що дозволило досягти універсальності, високої точності а також покращення метрологічних та експлуатаційних характеристик засобів вимірювальної техніки, що грунтуються на визначенні величини витрати за зміною спектра випадкових коливань потоку газу.

1. ДОСЛІДЖЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ МЕТОДІВ ЦИФРОВОЇ ОБРОБКИ ІНФОРМАЦІЙНО-ВИМІРЮВАНИХ СИГНАЛІВ

1.1. Аналіз сучасних технологій швидких алгоритмів обробки сигналів

На даний час цифрова обробка сигналів є надзвичайно популярною і розповсюдженою технологією. Її використовують всюди, включаючи радіолокацію, сейсмографію, зв’язок, радіоастрономію і медичну електроніку. Активно розробляються і знаходять широкий попит цифрові процесори — спеціалізовані цифрові комп’ютери для обробки сигналів. Такий широке використання породжує ще більш широкий попит на цифрові системи, що застосовуються в масових масштабах.

Системи звукової локації в останні десятиліття стали повністю цифровими. Хоча смуга частот, в який вони працюють, дорівнює всього декільком кілогерцам ці системи виконують десятки і сотні мільйонів добутків за секунду і ще більше додавань. Такі системи вже зараз потребують потужного цифрового обладнання, і стали звичайними проекти, що вимагають ще більш потужної цифрової техніки.

Радіолокаційні системи також стають цифровими. Для того щоб побачити колосальні потенційні можливості використання цифрової обробки сигналів в радіолокації достатньо відмітити що радіолокаційні схеми дуже схожі із схемами звукової локації і відрізняються тим, що смуга частот, що використовується, в 100 і більше разів ширша.

Цифрова обробка сейсмічної інформації є головним методом розвідки земних надр, зокрема одним з найважливіших методів пошуку родовищ нафти.

Комп’ютерна томографія являє собою спосіб об’ємного синтезу зображень внутрішніх органів людини за допомогою численних проекцій, що одержують при просвічені рентгенівськими проміннями. Розробляються алгоритми, що дозволяють суттєво знизити дози опромінення, але вимоги до цифрової обробки суттєво зростають.

Неруйнівний контроль якості продукції можливий за допомогою зображень внутрішніх областей виробу, що відтворюються на комп’ютері