Виртуальные измерительные приборы. Один компьютер - вся измерительная лаборатория. Осциллогрфы - Приборы и системы управления, 1999г., №3, стр.24

Один компьютер – вся измерительная лаборатория. Осциллографы

Рассматривается виртуальный измерительный прибор – цифровой запоминающий осциллограф, реализованный на плате сбора данных (ПСД) типа Ла-н10.

Компьютеры в наше время – не только вычислительные средства, но и универсальные измерительные приборы. Устройства на основе персонального компьютера (ПК) сегодня заменяют стандартные измерительные приборы (вольтметры, самописцы, осциллографы, магнитофоны, спектоанализаторы и т.д.) системой виртуальных приборов. Такая система состоит из компьютера, наличие которого – необходимое условие высококачественных и быстрых измерений, и одной-двух ПСД, причем программная часть вириального прибора может эмулировать переднюю управляющую панель стационарного измерительно устройства. Сама панель, сформированная на экране дисплея, становится панелью управления виртуальным прибором. В отличие от реальной панели управления стационарного прибора такая виртуальная панель может быть многократно реконфигурированная в процессе работы для адаптации к конкретным условиям эксперимента.

Виртуальные измерительные приборы сочетают широкие вычислительные и графические возможности ПК с точностью аналого-цифровых (АЦП) и цифроаналоговых преобразователей (ЦАП), а также формируют сигналы для измерений, так и для систем автоматизации.>

Важную роль в создании виртуальных приборов играет, с одной стороны, разработка ПСД с необходимыми метрологическими характеристиками для данной измерительной задачи, таким как быстродействием аналого-фибрового канала (АЦК), разрядность, АЦП, динамические погрешности АЦК, а с другой стороны – использование быстрых и эффективных алгоритмов обработки измеряемой информации, разработка удобной программы сбора и отображения данных под наиболее распространенные операционные системы Windows.

Программно-аппаратный комплекс ЦЗО-01 (цифровой запоминающий осциллограф) представляет собой виртуальный измерительный прибор. Его графическая панель показана на рисунке.

Программа-осциллограф

Осциллограф ЦЗО-01 предназначен для наблюдения, измерения временных и амплитудных параметров, регистрации как случайных (однократных), так и периодических процессов. Сочетание измерительного устройства и ПК открывает новые возможности, недостижимые с помощью автономных измерительных устройств. Работа с файлами позволяет документировать измеряемые процессы, сравнивать сигналы с образцовыми и отображать сигналы, созданные сами пользователем в его программах (чтение из файла). Сформированная однажды высококлассным специалистом база данных эпюр контрольных точек исправного устройства дает возможность доверить в дальнейшем устранение неисправностей даже ученику. Достаточно сравнить две эпюры – исправного и настраиваемого устройства – и выполнить инструкции по приведению параметров в границы допуска, причем сама база данных может находиться на удаленном сервере. Обращение к ней можно осуществить любыми средствами связи между удаленными ПК. Это позволяет централизовать настройку и ремонт оборудования в одном месте с возможностью быстрого обновления алгоритмов ремонта и настройки у всех операторов (регулировщиков).

Хотя измерительные сигналы являются аналоговыми, изображение на экране осциллографа формируется после их аналого-цифрового преобразователя и поэтому дискретно. Кнопки, ручки и другие элементы графического интерфейса мало отличаются от реальных. Исключением составляет изменение положения ручек и регуляторов, которые осуществляются мышью, а не рукой, как у реальных приборов.

Достоинства цифровых осциллографов:

• Высокая точность измерений;
• Широкая полоса пропускания частот;
• Яркий, хорошо сфокусированный экран на любой скорости развертки;
• Возможность отображения сигнала до момента запуска (предыстория – отрицательное время);
• Останов обновления экрана на произвольное время;
• При необходимости детектирование импульсных помех;
• Автоматические средства измерения параметров сигналов;
• Возможность подключения принтера, плоттера для создания отчетов измерений;
• Статистическая обработка сигнала;
• Наличие средств самодиагностики и самоколибровки;
• Резко очерченные контуры изображения сигнала;
• Возможность исследовать переходные процессы;
• Считывание предварительно записанных данных;
• Широкие аналитические возможности и упрощённая архивация;
• Сравнение, если нужно, предварительно записанных данных с текущими.

Осуществляется синхронизация по приходу трех импульсов с заданным временем задержки по определенной цифровой последовательности импульсов и по комбинации сигналов от нескольких источников.

Итак, используя ПК, можно оборудовать небольшую измерительную лабораторию для оснащения рабочего места настройщика, мастера по ремонту, разработчика РЭА, КИП и А на заводах и предприятиях.