23.07.2026
Информационно-измерительная система (ИИС) — совокупность технических и программных средств, которая обеспечивает получение, преобразование, передачу, обработку, хранение и представление измерительной информации об объекте. Измеряет при этом не система в целом, а измерительный канал: первичный преобразователь совместно со средствами усиления, преобразования и обработки сигнала. Канал закрепляется за конкретным контролируемым параметром.
Разновидностью ИИС являются автоматизированные информационно-измерительные системы (АИИС). Отличие не в измеряемых величинах, а в степени участия оператора: в АИИС управление каналами, синхронизация, обработка и архивирование результатов выполняются программно и без постоянного вмешательства человека. Такой подход нужен там, где важно не просто зафиксировать значение, а понять, как параметры связаны между собой во времени. Например, при испытании двигателя система одновременно регистрирует тягу, вибрацию, температуру в разных точках, давление в магистралях и деформацию элементов конструкции. Разрозненные измерения этих величин не дают ответа на вопрос о причинах отказа или о запасе прочности. Для большинства динамических испытаний достоверный анализ возможен только при синхронной цифровой регистрации параметров, которую дает АИИС.
Архитектура ИИС строится по единому принципу, независимо от отрасли и типа испытываемого объекта. Сигнал проходит путь от физической величины до цифрового массива данных через несколько последовательных звеньев.
Датчик (сенсор) преобразует физическую величину: силу, температуру, давление или перемещение, в электрический сигнал. Для измерения деформации и усилия применяют тензодатчики, для температуры — термопары и термосопротивления, для вибрации и динамического давления — пьезоэлектрические преобразователи, тогда как статическое давление чаще измеряют тензорезистивными или емкостными датчиками.
Перед оцифровкой сигнал проходит согласование: усиление, фильтрацию, гальваническую развязку, для термопар — компенсацию холодного спая. Точность системы напрямую зависит от метрологических характеристик датчиков и корректности их установки на объекте.
Она принимает аналоговые сигналы от датчиков и оцифровывает их с помощью аналого-цифрового преобразования. Ключевые параметры этого звена — количество каналов, частота дискретизации и разрядность преобразователя.
Современные комплексы строятся по модульному принципу. Один из распространенных вариантов платформы стандарта PXI и PXIe: они позволяют наращивать число каналов, добавляя модули в шасси, без замены всей системы. Встречаются и другие архитектуры, например, построенные на распределенных модулях с передачей данных по Ethernet (технологии пакетной передачи данных).
После оцифровки начинается цифровая обработка сигналов: вычислительный модуль фильтрует шумы, приводит сигнал к физическим единицам и выполняет предварительные расчеты без задержек. От его быстродействия зависит, справляется ли комплекс с обработкой больших массивов данных без потерь.
На практике при стендовых испытаниях авиационных двигателей одновременно может регистрироваться от нескольких десятков до нескольких тысяч каналов с частотой дискретизации от единиц герц для медленных процессов вроде температуры до десятков и сотен килогерц для вибрации и ударных нагрузок.
За конфигурирование каналов, запуск измерений, оперативную визуализацию и экспорт информации для последующего анализа отвечает программное обеспечение верхнего уровня.
Кроме того, подобное ПО:
Результаты измерений сохраняются в архивах с привязкой к меткам времени — это основа для дальнейшей обработки результатов испытаний. Благодаря чему данные можно поднять позже и сопоставить с другими циклами. Средства визуализации показывают графики, тренды и отклонения параметров от нормы прямо в ходе испытания. Это дает инженеру возможность вмешаться в процесс на любом этапе.
Работа системы описывается как замкнутый цикл:
измерение;
сбор;
обработка;
синхронизация;
анализ;
хранение;
визуализация.
Каждый этап зависит от предыдущего, и сбой на любом из них искажает итоговый результат.
Сначала датчики фиксируют физические величины и преобразуют их в электрические сигналы. Затем система сбора данных оцифровывает полученные сигналы и передает их в вычислительный модуль. На этом этапе критична временная синхронизация: каналы должны работать от единой временной базы, которая формируется аппаратным тактированием от общего генератора или, для распределенных систем, протоколами точного времени вроде IRIG-B или IEEE 1588 (PTP).
После обработки данные поступают на анализ, где инженер оценивает их соответствие расчетным или нормативным значениям. Результаты сохраняются в архиве и одновременно выводятся на экран в виде графиков и таблиц.
ИИС применяются везде, где нужно контролировать параметры сложных технических объектов с высокой точностью и большим числом одновременно измеряемых величин:
испытательные стенды для двигателей и агрегатов;
авиационная промышленность;
ракетно-космическая отрасль;
энергетика, включая испытания турбин и генераторов;
транспортное машиностроение, в том числе автомобильные и судовые двигатели;
научные исследования и опытно-конструкторские работы.
Методы измерения параметров одинаково применяются при стендовых испытаниях авиационных, автомобильных, судовых, промышленных и ракетных двигателей. Разница между отраслями чаще всего в конкретных диапазонах измеряемых величин и условиях эксплуатации оборудования.
Многоканальные системы измерений с сотнями и тысячами каналов предъявляют к архитектуре ИИС набор требований, одинаково важных для любой отрасли.
Масштабируемость комплекса означает, что число измерительных каналов можно наращивать по мере роста задач, без полной замены архитектуры целиком. Сотни и тысячи каналов работают синхронно благодаря общему тактовому сигналу, что критично при анализе быстропротекающих процессов. От быстродействия зависит, успевает ли система обрабатывать поток данных без потерь при высокой частоте дискретизации. Например, испытания авиадвигателей требуют большего числа каналов и более жестких допусков по синхронизации, чем большинство задач.
Надежность и помехоустойчивость важны, потому что измерения часто проводятся в условиях вибрации, электромагнитных помех и перепадов температуры на реальном испытательном комплексе. Для повышения надежности используют резервирование отдельных модулей, линий связи или критически важных измерительных трактов, а также средств самодиагностики, которые контролируют состояние измерительных каналов и выявляют неисправности как при подготовке системы, так и во время испытаний.
Совместимость с другим оборудованием и протоколами передачи данных позволяет встраивать ИИС в существующую инженерную инфраструктуру предприятия и в системы промышленной автоматизации без полной замены парка приборов.
Точность. Она обеспечивается не только конструкцией датчиков, но и метрологическим обеспечением комплекса: периодической поверкой средств измерений и калибровкой измерительных трактов с привязкой к государственным эталонам.
В компании МЕРА три ключевых подразделения: Центр разработки, Департамент системной интеграции и собственный Производственно-технический центр. Такая структура позволяет вести проекты полного цикла: от проектирования измерительного комплекса до пусконаладки на объекте заказчика и последующего сопровождения. Для многоканальных систем измерений это означает, что проектирование, монтаж и сопровождение ведет одна команда, а расширение числа каналов в дальнейшем не требует привлечения подрядчиков.
Исключением являются максимально масштабные проекты, которые наша компания осуществляет в коллаборации с опытными партнерами.
Заказчики МЕРЫ — промышленные предприятия, входящие в Ростех, Роскосмос и Росатом. Ключевая экспертиза компании исторически связана с испытаниями авиадвигателей и измерением их параметров. Эти же методы применимы к измерительным задачам в других отраслях.
Чем информационно-измерительная система отличается от системы сбора данных?
Система сбора данных — одно из звеньев ИИС, отвечающее за оцифровку сигналов с датчиков. Информационно-измерительная система шире: она включает в себя датчики, аппаратуру сбора данных, вычислительные модули и программное обеспечение как единый комплекс, обеспечивающий полный цикл измерений, хранения и визуализации результата.
Можно ли модернизировать информационно-измерительную систему без полной замены оборудования?
Модульная архитектура на базе стандартов PXI и PXIe допускает наращивание количества каналов и замену отдельных модулей без демонтажа системы. Это снижает затраты на модернизацию и позволяет адаптировать комплекс под новые задачи.
Какие параметры чаще всего контролируют современные информационно-измерительные системы?
В испытаниях двигателей и агрегатов чаще всего измеряют тягу, вибрацию, температуру в различных точках объекта, давление в магистралях и деформацию элементов конструкции. Набор контролируемых параметров зависит от конкретной задачи испытания и типа объекта.
Как обеспечить синхронную работу большого количества измерительных каналов?
Синхронность достигается общим тактовым сигналом или протоколом точного времени, к которому привязаны модули сбора данных в составе комплекса. Чем больше каналов и выше частота дискретизации, тем строже требования к точности синхронизации.
