Навчальний посібник "Інформаційно-вимірювальні комплекси в нафтовій та газовій промисловості" розроблений відповідно до робочого навчального плану. Призначено для підготовки магістрів за спеціальністю 152 - "Метрологія та інформаційно-вимірювальна техніка". Методичні вказівки для виконання магістерських робіт може бути використаний студентами очної та заочної форм навчання. ЗМІСТ Перелік умовних скорочень………………………… Передмова……………………………………………… Вступ……………………………………………………. 10 1 Основні поняття про інформаційно-вимірювальні омплекси…………………………..12 1.1 Основні визначення, область застосування та ознаки інформаційно-вимірювальних комплексів та інформаційно-вимірювальних систем .......................... 12 1.2 Класифікація ІВК…………………………............ 14 1.3 Основні структурні елементи ІВК……………… 15 1.4 Основні вимоги до правил і методів випробування ІВК…………………………………….16 2 Інформаційні характеристики ІВС та ІВК…….... 19 2.1 Кількість інформаціі……………………............... 19 2.2 Ентропія……………………………………………. 20 2.2.1 Ентропія джерела дискретних повідомлень…………………………………………….. 20 2.2.2 Ентропія джерела безперервних повідомлень…………………………………………….. 21 2.2.3 Властивості ентропії……………………………... 22 2.2.4 Ентропія об'єднання…………………................... 23 2.3 Інформаційна надлишковість…………………… 23 2.4 Потік інформації ………………………………….. 24 2.5 Пропускна можливість інформаційного каналу............................................................................... 24 2.6 Структура і алгоритми ІВК та ІВС………………………………………………………. 25 3 Структура ІВК………………………………………. 33 3.1 Основні види структур ІВК……………..……….. 33 3.2 Характеристики ІВК …………………………… 43 3.3 Принципи формування комплексів отримання інформації………………………………........................ 46 3.4 Класифікація засобів обміну безперервними сигналами……………………….................................... 47 4 Мікропроцесорні контролери і мікроконтролери - основна частина ІВК…..…………….…………........ 51 4.1 Класифікація контролерів…………………………. 51 4.2 Контролери модульні……………………..………... 52 4.3 Контролери каркасні.………………..……………... 53 4.4 Віртуальна структура контролерів……….............. 53 4.5 Мікроконтролери…………………………..……..... 55 4.5.1 Класифікація мікропроцесорів……...…………… 55 4.6 Порівняння архітектур мікропроцесорів…………. 64 5 Аналого-цифрові перетворювачі............................ 72 5.1 Розрядність……………………………..…….......... 72 5.2 Типи перетворення…………………………............ 73 5.2.1 Лінійні АЦП…………………….…..…………….. 73 5.2.2 Нелінійні АЦП……………….……..……………. 74 5.3 Точність……………..………………………………. 74 5.3.1 Похибки квантування…………………................. 75 5.3.2 Нелінійність……………………………….……… 75 5.3.3. Апертурна похибка…………………….………... 76 5.4 Частота дискретизації……….…………………….. 77 5.5 Підмішування псевдовипадкового сигналу (dither)………………………………………………….79 5.6 Передискретизація………………….……………… 80 5.7 Типи АЦП………………………………….………. 81 5.7.1 АЦП прямого перетворення або паралельний АЦП………………………….……………… 81 5.7.2 АЦП порівняння з пилоподібним сигналом….… 81 5.7.3 АЦП із врівноваженням напруги..…….………… 82 5.7.4 АЦП послідовного наближення або АЦП з порозрядним врівноваженням……………….………… 82 5.7.5 АЦП диференційного кодування (англ. Deltaencoded ADС)……………………………83 5.7.6 Конвеєрні АЦП……….………………………....... 84 5.7.7 Сігма-Дельта ЦАП……………………………….. 85 5.7.8 Комерційні АЦП…………………….……………. 85 5.8 Застосування АЦП в звукозаписі………….……… 86 6 Класифікація АЦП та їх характерні особливості. 88 6.1 Області застосування АЦП………………….…….. 88 6.2 Порозрядні АЦП для систем збору і обробки даних………………….……………………………89 6.3 Сігма - дельта АЦП для прецизійних промислових систем і вимірювальної апаратури……………….……………………………… 92 6.4 Сігма-дельта АЦП для телефонії і аудіо систем…………………………………………………… 98 6.5 Конвеєрні АЦП високої швидкодії з частотою вибірки не менше 5 МГц................................................. 99 7 Інтерфейси…...………………………………………. 109 7.1 Класифікація інтерфейсів між оператором і комп'ютером……………...………………109 7.2 Інтерфейси передачі даних………………………… 111 7.2.1 Послідовний інтерфейс USB…………………….. 111 7.2.2 Інтерфейс RS - 232………………………………. 114 7.2.3 Інтерфейс RS - 485……………………………….. 118 7.2.4 HART - протокол………………………………… 122 8 Локальні мережі ІВК ТА ІВС……………..………. 126 8.1 Історія комп'ютерного зв'язку………..………........ 126 8.2 Локальні мережі…………………….……………… 126 8.3 Топологія локальних мереж………..……………… 133 8.3.1 Топологія - шина…………………………………. 135 8.3.2 Топологія - зірка………………………………..... 135 8.3.3 Топологія - кільце ……………………………….. 138 8.3.4 Інші топології ………………………………….... 139 8.3.5 Багатозначність поняття топології…………….... 141 8.4 Типи ліній зв'язку локальних мереж…………....... 143 8.4.1 Кабелі на основі витих пар………………………. 146 8.4.2 Коаксіальні кабелі………………………………... 150 8.4.3 Оптоволоконні кабелі. …………………………... 152 8.4.4 Безкабельні канали зв'язку ……………………… 156 8.5 Технології локальних мереж………………………. 159 8.6 Мережа Ethernet …………………………………… 164 8.7 Мережа Gigabit Ethernet……………………............ 169 8.8 Швидкий Ethernet…………………………………... 173 8.9 Маршрутизатори Ethernet…………………….......... 174 9 Вимоги до пристроїв відображення графічної інформації з погляду людино-машинного інтерфейсу……..………………………………………. 180 9.1 Аналіз вимог до пристроїв відображення графічної інформації ………………………….……….. 180 9.2 Відтворення інформації як процес моделювання реального об'єкта …………………............................... 181 Перелік рекомендованих джерел…………………… Додатки……………………………………………….