WWW.DIS.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |   ...   | 20 |

«АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ 114 Министерство образования Российской Федерации Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова Н.И. Фомичев ...»

-- [ Страница 4 ] --

Качественный и количественный эксперимент Вначале рассортируем эксперименты на два класса - качественный и количественный.

Целью качественного эксперимента является установление только факта существования явления.

Например, при исследовании прохождения света через границу сред с разными показателями преломления можно легко установить факт существования преломления.

Задача количественного эксперимента - установление количественных связей между параметрами, описывающими состояние системы. Например, при исследовании явления преломления количественными (измерительными) экспериментами выступают опыты, в которых установлены количественные соотношения между углами падения и преломления и найдена функциональная связь между синусами углов и коэффициентом преломления.

Учитывая широкий спектр направленности и условий проведения эксперимента в ходе научно-технических исследований, удобно всю совокупность экспериментальных исследований такого рода разбить на ряд групп, выделив прежде всего исследования лабораторного и промышленного типов (рис. 5).

Лабораторный эксперимент Лабораторный эксперимент характеризуется наличием специальной экспериментальной установки, с помощью которой объект исследования изолируется от влияния различного рода мешающих факторов («внешней среды») и которая позволяет производить регистрацию измерительной информации и целенаправленное воздействие на объект исследования.

Именно в лабораторных условиях в максимальной степени могут реализоваться идеи управляемого оптимального эксперимента, когда каждый из управляющих факторов и их совокупность в целом изменяются по определенной программе, обеспечивающей максимальную информативность поступающих данных и наиболее эффективное решение исследовательской задачи.

Экспериментальные научно-технические исследования научно-технических исследований Рутинный лабораторный эксперимент Можно выделить несколько градаций лабораторного эксперимента.

А. Лабораторный эксперимент для проведения фундаментальных научно-технических исследований. В ходе таких исследований анализируются возможности применения открытий в области физики, химии, биологии и т.д. для создания объектов новой техники или технологии. Именно с их помощью находят принципиально новые подходы и решения, обеспечивающие качественный скачок в развитии технических средств, технологического оборудования, и т. п.

Ускорители элементарных частиц, реакторы - примеры сложных экспериментальных установок для исследовательского эксперимента.

Б. Лабораторный инженерный эксперимент. Это наиболее характерная и массовая разновидность лабораторного эксперимента в технических науках, с помощью которого научные работники и инженеры-исследователи осуществляют отработку технических решений при создании новых или совершенствовании имеющихся приборов, устройств или их отдельных частей. Такая отработка может осуществляться путем экспериментирования над реальными образцами соответствующих изделий или отдельными их частями (фрагментами, материалами). Это лабораторный натурный эксперимент.

В ряде случаев предпочтительным оказывается экспериментирование не над самим объектом, а над его моделью, тогда это называется модельным экспериментом. В зависимости от способа моделирования различают:

- масштабное моделирование, когда физические процессы, протекающие в объекте и модели, одинаковы, а различие между ними носит чисто масштабный характер. Но простое геометрическое подобие сооружения еще не обеспечивает подобия явления. Например, изучается водослив плотины. Размеры ее уменьшены линейно, но масса падающей воды уменьшилась в кубе масштаба. Были выработаны критерии подобия, определяющие правила моделирования по определяющему параметру;

- физическое моделирование, при котором реальный объект заменяется объектом иной физической природы с поведением, подобным поведению изучаемого объекта, но более удобным при экспериментировании;

- аналоговое моделирование, где реальный объект заменяется его электрическим аналогом, воспроизводящим дифференциальные уравнения, описывающие свойства исследуемого объекта.

Если различные явления описываются одними и теми же уравнениями, то можно одно из явлений выбрать за основу для модели, а остальные выражать через него.

Модельным выбирается то явление или процесс, в котором можно легче и точнее произвести измерения. Так как лучше всего разработаны измерения электрических величин, то и модели стараются выполнить на электрических схемах. Этот вид м о д е л и р о в а н и я носит название электромоделирование.

Для общности в указанный перечень следовало бы включить и математическое моделирование, когда объект исследования полностью моделируется в цифровом виде на ЭВМ. Однако здесь центр тяжести лежит в алгоритмической области, не затрагивая задачу организации связи объекта исследования и ЭВМ.

Составляя математическую модель, нужно стремиться оставлять для рассмотрения лишь наиболее существенные параметры, делать математическое описание процесса как можно проще. Не надо забывать, что для многих известных уравнений и сегодня не найдено методов численного решения на ЭВМ.

Математическое моделирование - это специфический «чистый эксперимент» на основе полной автоматизации. Следует помнить, что при математическом моделировании всегда возникает важная проблема, связанная с однозначным соответствием идеализированного объекта и реальной системы.



Промежуточное положение между натурным и модельным занимает полунатурный эксперимент, когда лишь некоторая часть исследуемого объекта заменяется той или иной моделью.

В. Рутинный лабораторный эксперимент. Эта разновидность эксперимента, связанная с реализацией жесткой программы экспериментирования по фиксированной методике, во многом близка к стандартным техническим измерениям, проводимым, например, при испытаниях серийных изделий, проверке их соответствия требованиям нормативных документов.

Промышленный эксперимент Промышленный эксперимент характеризуется тем, что объект исследования изучается в условиях, соответствующих возможным реальным режимам его эксплуатации.

В промышленном эксперименте установка применяется для сложного измерительного эксперимента. В нем тип исследуемого процесса и уравнения, его описывающие, известны. Например, натурный эксперимент часто применяется для исследований прочности и усталости конструкций и механизмов [2].

От натурных испытаний в рабочих условиях (которые, по существу, также являются видом эксперимента) натурный промышленный эксперимент отличается тем, что, во-первых, подвергаются исследованию не всегда конструкции или изделия в целом, а чаще их агрегаты и отдельные части. Во-вторых, нагрузки (даже стохастические) задаются программным путем, что делает сопоставимыми два и более отдельно проведенных эксперимента. Программное задание нагрузок позволяет сократить срок проведения эксперимента на усталостную прочность и ресурс изделия.

Существующие варианты промышленного эксперимента указаны на том же рис. 5, где выделены такие его разновидности, как:

а) натурные испытания, т.е. исследования в реальных эксплуатационных условиях для различных, в том числе и критических, режимов;

б) стендовые испытания, когда хотя бы часть внешней для объекта исследования среды имитируется с помощью некоторых вспомогательных технических средств;

в) настроечный (поисковый) эксперимент, предназначенный для определения в реальных промышленных условиях оптимальных характеристик объекта или условий его функционирования с учетом некоторого выбранного критерия оптимальности;

г) рутинный промышленный эксперимент, ориентированный на массовое измерение параметров объектов по стандартным методикам (например, массовых приемо-сдаточных испытаний).

Ясно, что даже в рамках научно-технических исследований характер требований, предъявляемых к соответствующей системе автоматизации, может сильно различаться в зависимости от типа и градации исследований.

В связи с этим в последующем будем в основном ограничиваться рассмотрением вопросов построения АСНИ, предназначенных в первую очередь для автоматизации лабораторного эксперимента градаций А и Б.

При создании АСНИ большое значение уделяется использованию средств вычислительной техники. При этом повышается эффективность научных исследований, которая заключается в следующем:

1. В несколько раз сокращается цикл исследований (экспериментов) за счет ускорения подготовки и проведения эксперимента, оперативного использования результатов экспресс-анализа, проводимого в реальном масштабе времени, сокращения времени обработки и систематизации данных, уменьшения числа ошибок при измерении и обработке.

2. Увеличивается точность результатов и их достоверность, так как в АСНИ возможно использование методов, снижающих влияние накапливающихся ошибок округления при вычислении промежуточных результатов.

3. Повышается качество и информативность эксперимента за счет увеличения числа контролируемых параметров (по сравнению с "некомпьютерными" исследованиями) и более тщательной обработки данных.

4. При интерактивном взаимодействии с АСНИ достигаются усиление контроля над ходом эксперимента и возможность его оптимизации.

5. Сокращается штат участников эксперимента, повышается производительность исследователя.

6. Очень важным является то, что результаты экспериментов структурируются и выводятся оперативно в наиболее удобной для оператора форме. Например, вместо просмотра километровых таблиц данных их структурируют в виде графических объектов. Так, зависимость от двух аргументов удобно представлять средствами трехмерной графики - в одну картинку интегрируют миллионы измерений.

Возможности современных ЭВМ Считается, что человек выполняет одно арифметическое действие над 3 - 4-разрядными числами в среднем около минуты. За рабочий день (человек не может работать беспрерывно) это составит около 500 действий. Современные ЭВМ достигают уже сотен миллионов операций в секунду.

Один миллион операций - это несколько лет труда человека. ЭВМ выполняет эту работу в доли секунды, при этом вычисления проводятся с большей точностью (над числами до 16 - 32 разрядов).

С использованием ЭВМ стало возможным решать задачи ядерной физики, космонавтики, аэродинамики, прогнозирования погоды, обработки изображений и т.д. Эти задачи требуют высокого быстродействия и точности вычислений.

О поколениях ЭВМ В соответствии с техническими принципами и исторически различают пять поколений ЭВМ.

Основным активным элементом машин первого поколения являлась электронная лампа. Компьютеры такого типа появились в пятидесятых годах нашего века. Типичные представители ЭВМ этого поколения среди отечественных - БЭСМ-1, Минск-1, Урал-1, Урал-2, М-1, М-3, Стрела и др.

Быстродействие их не превышало 2 - 3 тыс. операций в секунду, емкость оперативной памяти – 2 048 машинных слов (длина слова - 48 разрядов).

В ЭВМ второго поколения в качестве элементной базы использовались транзисторы, что существенно увеличило емкость оперативной памяти, надежность и быстродействие. К машинам этого класса относятся Урал-14, Урал-16, Минск-22, Минск-32, БЭСМ-3, БЭСМ-4, М-220, БЭСМ-6, МИР-2, Наири и др. Быстродействие БЭСМ-4, М-220 порядка 20 - 30 тыс. операций в секунду, а оперативная память - соответственно 8 194, и 16 384 слов. У БЭСМ-6 быстродействие около миллиона операций в секунду и память до 128 Кслов.



Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |   ...   | 20 |
 

Похожие работы:

«Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Владимирский государственный университет Кафедра технологии переработки пластмасс ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ ПО ДИСЦИПЛИНЕ ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ Методические указания В двух частях Часть 2 Составитель Н.А. КОЗЛОВ Владимир 2006 1 УДК 678.64 (076.5) ББК 32.81 Л12 Рецензент Кандидат химических наук, доцент Владимирского государственного университета М.В. Ольшевский Печатается по...»

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования АМУРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Утверждено На заседании кафедры ТиЭФ _ 2007 г. Зав. кафедрой_Е.А.Ванина УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС дисциплины “Общая физика ДЛЯ ИНЖЕНЕРНЫХ СПЕЦИАЛЬНОСТЕЙ Составители: Козачкова О.В. (общая редакция), Ульянычева В.Ф., Копылова И.Б., Ванина Е.А., Сетейкин А.Ю., Польшин В.И. г. Благовещенск 2007 г. СОДЕРЖАНИЕ УМКД ЧАСТЬ 1: СОДЕРЖАНИЕ СТАНДАРТА...»

«Владимирский государственный университет ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ ПО ДИСЦИПЛИНЕ ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ Методические указания в двух частях Часть 1 Владимир 2004 Министерство образования Российской Федерации Владимирский государственный университет Кафедра технологии переработки пластмасс ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ ПО ДИСЦИПЛИНЕ ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ Методические указания в двух частях Часть 1 Составитель Н.А. КОЗЛОВ Владимир УДК 678.64 (076.5) Рецензент Кандидат химических наук, доцент...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ОРЛОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ С.А. Куценко, Д.В. Цымай ХИМИЯ РАБОЧИХ ТЕЛ Рекомендовано редакционно-издательским советом ОрелГТУ в качестве учебно-методического пособия Орел 2010 2 УДК 544.2(075) ББК 24.5я7 К95 Рецензенты: кандидат технических наук, доцент кафедры физики Академии ФСО РФ, Н.В. Будашева, кандидат технических наук, доцент, доцент...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ РОСТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Ю.Н. Меринов А.С. Орлинский Методические указания к проведению Комплексной учебной практики. Экономическо-географическая часть. (для студентов - географов 2 курса очной формы обучения). Ростов-на-Дону 2002 2 Печатается по решению кафедры социально-экономической географии и рационального природопользования геолого-географического факультета. Протокол № 11 от 15 апреля 2002 года. Ответственный за выпуск...»

«Н.П. Белов, А.С. Шерстобитова, А.Д. Яськов СПЕКТРЫ ИНФРАКРАСНОГО ОТРАЖЕНИЯ КРИСТАЛЛОВ И ИХ ВЗАИМОСВЯЗЬ С ХАРАКТЕРИСТИЧЕСКИМИ ПАРАМЕТРАМИ ВЕЩЕСТВА Методические указания по выполнению курсовой работы Санкт-Петербург 2013 МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ, МЕХАНИКИ И ОПТИКИ Н.П. Белов, А.С. Шерстобитова, А.Д. Яськов СПЕКТРЫ ИНФРАКРАСНОГО ОТРАЖЕНИЯ КРИСТАЛЛОВ И ИХ ВЗАИМОСВЯЗЬ С...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное агентство по образованию ГО С У Д А Р С Т В Е Н Н О Е О Б Р А ЗО В А Т Е Л Ь Н О Е У Ч РЕ Ж Д Е Н И Е В Ы С Ш Е Г О П РО Ф Е С С И О Н А Л Ь Н О Г О О Б РА ЗО В А Н И Я РО С С И Й С К И Й Г О С У Д А Р С Т В Е Н Н Ы Й Г И Д Р О М Е Т Е О РО Л О Г И Ч Е С К И Й У Н И В Е РС И Т Е Т Факультет заочного обучения МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ по дисциплине ОСНОВЫ МЕТЕОРОЛОГИИ Специальность: Экономика и управление на предприятии...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ “МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ РАДИОТЕХНИКИ, ЭЛЕКТРОНИКИ И АВТОМАТИКИ (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)” Подлежит возврату № 0000 ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЕ УСТРОЙСТВА И СИСТЕМЫ Методические указания по выполнению лабораторных работ для студентов, обучающихся по специальностям 210301, 210302 и по направлению 210.300.62 МОСКВА Составители Л. М. Белкин, М. Е. Белкин, Э. А. Засовин Редактор...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования Амурский государственный университет Кафедра психологии и педагогики УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДИСЦИПЛИНЫ Психология и педагогика Основной образовательной программы по специальности 010701.65 – Физика (Специализации: Медицинская физика, Информационные технологии в образовании и научной деятельности, Физическое материаловедение...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ ПО ОБЩЕЙ ФИЗИКЕ Учебно-методическое пособие для студентов фармацевтического факультета заочной формы обучения Издательско-полиграфический центр Воронежского государственного университета 2011 Утверждено научно-методическим советом фармацевтического факультета 16.12. 2011 г., протокол № 1500-11...»




 
© 2013 www.dis.konflib.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.