Київський національний університет імені Тараса Шевченка 1. Вступ
36710-av-01.ppt
- Количество слайдов: 49
Київський національний університет імені Тараса Шевченка 1. Вступ М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] Засоби автоматизації вимірювань М. Кононов
М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 2 Загальні питання вимірювання - зміна стану матеріальної системи в просторі і часі Фізичний процес Характеризується зміною в часі багатовимір-ної інтенсивності
Результатом вимірювання є кількісна характеристика у вигляді іменованого числа. М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 3 Вимірювання - це знаходження значення фізичної величини дослідним шляхом за допомогою спеціальних технічних засобів Отримати інформацію про стан дослід-жуваної системи дозволяє вимірювання Загальні питання вимірювання
М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 4 Базові поняття
М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 5 Базові поняття Спробуємо визначитись, що таке автоматизація вимірювань і для чого вона потрібна Потребу у вимірюваннях викликає: - Дослідження - Контроль виробничих функцій - Діагностика
М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 6 Базові поняття Види наукових досліджень: Фундаментальне дослідження, зроблене головним чином, щоб виробляти нові знання незалежно від перспектив вживання Прикладне дослідження
М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 7 Базові поняття Наукове дослідження Дослідження передбачає з’ясування закономірностей зміни стану досліджуваного об’єкту
Структура наукового дослідження М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 8 Базові поняття Накопичення емпіричних знань Вибір наближень Вибір моделі Аналітичне чи числове розв’язання
М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 9 Контроль виробничих функцій зводиться до вимірювання параметрів об’єктів техноло-гічного процесу, виробничого устаткування та та керування цим устаткуванням Базові поняття
М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 10 Базові поняття
М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 11 Досліджувана система Базові поняття Спостереження Отримання даних про досліджувану систему
М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 12 Базові поняття Експеримент Отримання даних про досліджувану систему
Базові поняття Експериментом називається дослідження явища в керованих умовах М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 13 Відрізняється від спостереження наявністю активної взаємодії з об’єктом, що досліджується
М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 14 Базові поняття Експеримент є отриманням інформації про стан і поведінку досліджуваної системи
Базові поняття М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 15 Інформація - це універсальна властивість матерії, що є поширенням у просторі та часі вмісту об'єктів (явищ) дійсності за допомогою об'єктивно існуючих носіїв різної природи Інформація - відомості про стан системи, які можуть існувати незалежно від системи
Властивості інформації : об’єктивність повнота достовірність доступність актуальність М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 16 Базові поняття цінність.
Базові поняття М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 17 Сигнал – матеріальний носій інформації, довільна фізична величина, що змінюється в часі (та/або в просторі) Інформація не може бути передана, прийнята або збережена в чистому вигляді. Носієм її є повідомлення. Таким чином, інформація не існує сама по собі, а лише через використання носія
М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 18 Базові поняття Зазвичай вимірювання є досить складним процесом, який включає у себе велику кількість рутинних операцій Автоматизація ? Аналоговими чи цифровими засобами ?
М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 19 Автоматизація – застосування саморегульо-ваних технічних засобів, економіко-математичних методів і систем керування, що звільняють людину від участі в процесах Базові поняття Автоматизація Автомат – пристрій (або сукупність пристро-їв), що виконує певні передбачені дії без безпосередньої участі людини, наприклад за заданою програмою
М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 20 Структура курсу
Предметом курсу є: застосування цифрових інформаційних технологій в сучасній науці метрологія та методологія експеримен-тальних досліджень особливості архітектури автоматизова-них систем накопичення і обробки експе-риментальної інформації М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 21 основи програмування та відладки авто-матизованих експериментальних систем Структура курсу
Складові: Лекційна частина М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 22 Практикум Самостійна робота студентів Структура курсу
Склад лекційного курсу М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 23 Структура курсу ftp://ftp.univ.kiev.ua/.incoming/.av/
Рекомендована література Основна: М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 24 Структура курсу
Додаткова: М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 25 Рекомендована література Структура курсу
http://ru.wikipedia.org/wiki М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 26 http://www.google.com.ua/ Рекомендована література Структура курсу Додаткова:
М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 27 Склад лабораторного курсу Структура курсу
Практикум: М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 28 Структура курсу
М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] Модульна система на прикладі CAMAC 29
Практикум: М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 30 Структура курсу
М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 31 Базові поняття +
Життя біологічного організму як фізичний процес М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 32 Базові поняття Фізичний процес - зміна стану матеріальної системи в просторі і часі Діагностика (в медицині) - наука про методи розпізнавання захворювань або розпізна-вання внутрішнього стану організму за сукупністю зовнішніх ознак
М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 33 Базові поняття В будь-якій природознавчій галузі отримання емпіричних даних так чи інакше пов’язано з вимірюванням фізичних величин, тобто з фізичним експериментом Функціонування живого організму базується на певну сукупність фізичних та біохімічних процесів
Значення фізичних методів досліджень в інших галузях науки і техніки М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 34 Базові поняття
М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 35 Базові поняття Основні види вимірювань, необхідних у біології та медицині: Вимірювання статичних (точніше - квазістатичних) і динамічних параметрів Вимірювання безпосередніх параметрів системи: розподіл температури або тепло-вого випромінювання, мікрострумів і провідності тканин Непрямі вимірювання параметрів системи: Застосування акустичних досліджень (най-більш суб’єктивні результати в сучасній медицині), ЯМР, емісійна томографія Дослідження хімічного складу (усі види спектроскопії, хроматографія) Застосування фізичних вимірювань і математичного моделювання в біології і хімії
М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 36 Базові поняття Застосування ресурсоємної математичної обробки на основі результатів вимірювань: Складні методи постобробки діагнос-тичних даних (хромосомний та клітинний аналіз, суміщення розподілів різних величин, прогностичний аналіз) Застосування фізичних вимірювань і математичного моделювання в біології і хімії
М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 37 Базові поняття Тенденції розвитку: Розширення шляхів одержання інфор-мації: застосування магнітометрії, пасивне спостереження за електромагнітним випромінюванням (см і мм діапазонів), активна локація біологічних об’єктів електромагнітним випромінюванням Ускладнення методів одержання інфор-мації та постобробки (наприклад, в інтроскопії ) Застосування фізичних вимірювань і математичного моделювання в біології і хімії
М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 38 Базові поняття Інтроскопія — (лат. intro — усередині) неруйнівне (неінвазивне) дослідження внутрішньої структури об'єкту і процесів, що протікають у ньому, за допомогою звукових хвиль, електромагнітного випромінювання різних діапазонів, постійного і змінного електромагнітного поля і потоків елементарних часток Застосування фізичних вимірювань і математичного моделювання в біології і хімії
Багатопотокове одержання інформації, одержання дво- і тривимірних структур даних, наявність складних внутрішніх зв’язків в одержаній сукупності інформації М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 39 Базові поняття Пробеми фізичного експерименту у біології та медицині : Неповний характер одержаної інформації, компроміс між кількістю інформації і часом обстеження Застосування фізичних вимірювань і математичного моделювання в біології і хімії Потреба мінімізації шкідливого впливу Складність об’єктивної обробки Робота із слабкими сигналами, проблема захисту від впливу зовнішніх факторів, складність одержання похибок вимірювань
М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 40 Базові поняття Спостереження надшвидких і край повільних процесів Головні причини необхідності автоматизації фізичного експерименту: необхідність застосування саморегульо-ваних систем повторення великої кількості однотипних спостережень, одночасна робота з великою кількістю вхідних параметрів необхідність позбутись суб’єктивності спостерігача неможливість перебування дослідника поруч з досліджуваним об’єктом
М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 41 Базові поняття Накопичення експериментальних даних є однією з найскладніших експериментальних задач на сучасному етапі
М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 42 Співвідношення аналогових та цифрових засобів вимірювання
М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 43 Аналогові та цифрові засоби
М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] Алгоритм послідовного дискретного обчислювального пристрою виступає як замінник внутрішньої будови аналогового пристрою Аналогові та цифрові засоби F*L1/L0 F*L1/L0 отримати (ввести) F отримати (ввести) L1 розрахувати k=L1 /L0 розрахувати F*k 44
М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 45 Порівняння аналогового та цифрового підходів автоматизації Аналогові та цифрові засоби
М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 46 Порівняння аналогового та цифрового підходів автоматизації Аналогові та цифрові засоби
М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] Цифрові прилади контролери Сучасні засоби автоматизації фізичного експерименту Модульні вимірювальні системи Модулі для комп’ютерів 47 Аналогові та цифрові засоби
Резюме Фізичний експеримент є фундаментом дослідження у будь-якій природничій галузі Сучасна наука пов’язана з потребою суттєвого ускладнення методів отримання даних Сучасні наукові дослідження вимагають активного залучення комп’ютерних технологій як на етапі отримання даних, так і їх обробки М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 48
Завдання на самостійне опрацювання Опрацювання матеріалів лекції. Основи метрології [2-С.6-12,19-25] М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 49