Научный журнал
Современные наукоемкие технологии
ISSN 1812-7320
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,909

ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ И УПРАВЛЯЮЩИЕ ПРОГРАММНО-АППАРАТНЫЕ КОМПЛЕКСЫ В НАУЧНО-ОБРАЗОВАТЕЛЬНОМ ЦЕНТРЕ НОЦ-013 «ПЛАЗМА» ПЕТРОЗАВОДСКОГО ГОСУНИВЕРСИТЕТА

Хахаев А. Д.
Научно-образовательный центр «Фундаментальные проблемы приложений физики низкотемпературной плазмы» НОЦ-013 «Плазма» при Петрозаводском государственном университете использует уникальные программно-аппаратные автоматизированные информационно-измерительные и управляющие комплексы не только для научных исследований, но и как мощное средство поддержки образовательного процесса по многим курсам специальностей «Информационно-измерительная техника и технологии», «Автоматизированные системы обработки информации и управления», «Техническая физика», «Физика».

Использование этих комплексов позволяет интенсифицировать информационный процесс, поскольку реализуемые с их помощью информационные системы и технологии позволяют формировать, накапливать и передавать знания, а также приобретать многие навыки и умения не только в области информационных технологий, но и в конкретных вопросах экспериментальной физики, метрологии, специальных курсов по атомной физике, спектроскопии, качественному и количественному анализу и др.

Рассмотрим типовую структуру информационно-измерительного и управляющего автоматизированного программно-аппаратного комплекса (рис. 1). Такую структуру имеют, например:

  •  комплекс «Свет», предназначенный для исследования неоднородной, изменяющейся во времени плазмы в широком диапазоне оптических плотностей по мощности излучения и форме профилей спектральных линий;
  •  комплекс «Контур», предназначенный для исследования формы контуров спектральных линий в плазме низкого давления и в пучках возбужденных атомных частиц с помощью спектральных приборов со скрещенной дисперсией и двухмерными многоэлементными фотоэлектронными преобразователями;
  •  комплекс «Спектр», предназначенный для регистрации, исследования и расшифровки в интересах качественного и количественного анализа и молекулярных спектров в видимом, ближних ИК и УФ-диапазонах (200-1100) нм с помощью методов эмиссионной, поглощающей, КАРС- и КРС-спектроскопии, а также методов лазерной спектроскопии;
  •  комплекс «Пучок», предназначенный для спектроскопических (оптический диапазон), масс-спектрометрических , кинетических исследований процессов взаимодействия компонентов плазменной среды (электронов, ионов, атомов), сформированных в пучки с управляемой в надтепловой области энергией, с мишенями в виде пучков, газовых ячеек или поверхностей;
  •  комплекс «Структура», предназначенный для исследования плазменно-пылевых упорядоченных структур - плазменных кристаллов с использованием методов оптической спектроскопии, корреляционной спектроскопии, томографии пылевой плазмы, обработки изображений объектов, полученных цифровыми камерами, методами обработки сигналов от датчиков-преобразователей различных физических величин цифровыми методами;
  •  комплекс «Кристалл-2000М», предназначенный для хроматографических исследований широкого перечня растворов различных веществ, а также жидкостей различного типа;
  •  комплекс «ААС МГЛ-915», предназначенный для атомно-абсорбционного анализа элементного состава различных веществ;
  •  комплекс «ДРОН-6», предназначенный для исследования структуры различных материалов и веществ методами рентгеновской дифрактометрии;

Рисунок 1. Типовая структура информационно-измерительного и управляющего автоматизированного программно-аппаратного комплекса.

1-объект исследований и управления.

2-устройство связи с объектом.

3-управляющий вычислительный комплекс.

4-оператор измерительного и управляющего комплекса

5-внешняя среда.

Р1...Рn- исполнительные устройства.

Dp1...Dpn- датчики контроля уровней управляемых факторов.

D0- датчики контроля уровней неуправляемых факторов.

S1...Sn-датчики измеряемых параметров.

Все комплексы используют графические интерфейсы на основе LabVIEW [1] и позволяют разрабатывать оригинальные предметно-ориентированные программы на языке графического программирования, изучать его и совершенствовать навыки создания прикладных программ. Это направление поддерживается специализированным курсом и лабораторией «Обслуживание ЭВМ».

Все комплексы включены в сеть Intranet/Internet и способны работать в качестве источников/ потребителей удаленных информационных и технических ресурсов в распределенных сетях через специализированные серверы.

В НОЦ «Плазма» идет последовательная работа по реализации концепции OSE/RM [2] и весь информационный процесс все больше и больше оформляется в информационную систему, имеющую прикладную платформу, прикладную программу и внешнюю среду, связанные друг с другом соответствующими интерфейсами, на базе которой работают информационные технологии сбора, обработки, хранения, отображения, представления, передачи данных и информации в локальные и распределенные сети и получения необходимых данных из обсуждаемых сетей.

При такой организации информационной системы технические средства аппаратных комплексов, как известно, включаются в состав прикладной платформы; учебно-методические материалы, материалы информационно-справочного обеспечения в электронном виде, прикладные программы, обеспечивающие проблемно-ориентированное обслуживание рабочих мест соответствующих комплексов и работу интерфейсов, входят в состав прикладной программы. Программное обеспечение поддерживает интерактивный режим работы пользователей.

Каждый пользователь через средства удаленного доступа к информационно-техническим ресурсам может, получив доступ от администратора:

  • изучать технические средства, тренироваться в их использовании и, наконец, проводить с их помощью по индивидуальной программе учебную и научную работу;
  • изучать теоретические основы предметно- и проблемно-ориентированных приложений и контролировать уровень освоения соответствующих курсов (предметов) в режиме автоматизированного самоконтроля;
  • изучать средства, методы, системы автоматизации и телекоммуникационной поддержки научно-образовательной работы;
  • учиться использованию разнообразных средств и программного обеспечения информационных технологий.

Ориентация НОЦ «Плазма» на решение фундаментальных проблем приложений физики низкотемпературной плазмы определяет широкое использование достижений теоретической физики, атомной спектроскопии (и в теоретическом, и в экспериментальном аспектах) лазерных методов исследования и обработки различных объектов, физики и техники электрического тока в газах, плазмохимии, астрофизики и многого другого, способствующего усвоению и творческому использованию знаний и навыков, которые помогает ссформировать общение со средой автоматизированных программно-аппаратных информационно-измерительных и управляющих комплексов в НОЦ «Плазма». Эта среда постоянно модернизируется, расширяется за счет включения новых электронных пособий, прикладных программ, справочного обеспечения и интерфейсов интерактивного общения пользователей с ресурсами обсуждаемой среды.

В настоящее время только тестирование при самоподготовке на комплексе провели (за год с небольшим) около 40000 человек. По мере расширения круга электронных пособий по прикладной программе число пользователей (обучаемых) неуклонно растет.

Литература

  1. Жарков Ф.П., Каратаев В.В., Никифоров В.Ф., Панов В.С. Использование виртуальных инструментов LabView.-М: Радио и связь, 1999, 268 с.(см. также http://www.labview.ru/ )
  2. Открытые системы. М: Совет РАН по автоматизации научных исследований, 1995, 182 с.

Библиографическая ссылка

Хахаев А. Д. ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ И УПРАВЛЯЮЩИЕ ПРОГРАММНО-АППАРАТНЫЕ КОМПЛЕКСЫ В НАУЧНО-ОБРАЗОВАТЕЛЬНОМ ЦЕНТРЕ НОЦ-013 «ПЛАЗМА» ПЕТРОЗАВОДСКОГО ГОСУНИВЕРСИТЕТА // Современные наукоемкие технологии. – 2004. – № 2. – С. 48-50;
URL: http://www.top-technologies.ru/ru/article/view?id=21623 (дата обращения: 23.09.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074