Один компьютер - вся измерительная лаборатория - Электроника: Наука, Технология, Бизнес, 1998г., №5-6, стр.23

Один компьютер - вся измерительная лаборатория

В наши дни компьютеры — уже не только вычислительные средства, но и универсальные измерительные приборы. Устройства на основе персонального компьютера (ПК) сегодня заменяют стандартные измерительные приборы: вольтметры, самописцы, осциллографы, магнитографы, спектроанализаторы и др. - системой виртуальных приборов. Предлагаемая вашему вниманию статья - первая в цикле публикаций, посвященных виртуальным приборам - новому направлению в измерительной технике.

Виртуальные измерительные приборы сочетают вычислительные и графические возможности ПК с точностью аналого-цифровых (АЦП) и цифро-аналоговых преобразователей (ЦАП). Они выполняют измерения амплитудных, частотных, временных характеристик различных физических величин с точностью примененных АЦП и ЦАП, а также формируют сигналы как для измерений, так и для систем автоматизации. Такая система состоит из компьютера, наличие которою - необходимое условие высококачественных и быстрых измерений, и одной-двух плат сбора данных (ПСД). Причем программная часть виртуального прибора может эмулировать переднюю управляющую панель стационарного измерительного устройства.

Сочетание измерительного устройства и ПК открывает новые возможности, недостижимые автономными измерительными устройствами. Работа с файлами позволяет документировать измеряемые процессы, сравнивать сигналы с образцовыми и отображать сигналы, созданные самим пользователем в его программах (чтение из файла). Созданная однажды высококлассным специалистом база данных эпюр контрольных точек исправного устройства позволяет в дальнейшем доверить 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 возможно 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 измеряемые сигналы - аналоговые, изображение на экране осциллографа формируется после их аналого-цифрового преобразования и потому является дискретным. Кнопки, ручки и другие элементы графического интерфейса мало отличаются от реальных. Исключение составляет лишь то, что положение ручек и регуляторов изменяется мышью, а не рукой, как и у реальных приборов.

Изображение сигналов на экране можно охарактеризовать следующими параметрами:

• разрешение в пикселах по горизонтали ∆Х. Определяется величиной Т (периодом дискретизации), масштабом увеличения по оси Х и количеством выводимых на экран точек (графическое разрешение монитора);
• разрешение в пикселах по вертикали ∆Y. Определяется усилением (физическим и логическим) по оси Y и шагом квантования АЦП;
• длина массива данных (длительность сигнала).

Если отвлечься от процесса визуализации сигналов на экране, то процесс сбора данных можно условно разделить на два этапа: запись сигналов во внутренний буфер платы (соответствует обратному ходу луча обычного осциллографа) и передача данных в осциллограф, обработка их и вывод на экран (соответствует прямому ходу луча обычного осциллографа).

Очевидно, что в непрерывном режиме сбора "прямой ход луча" (время обновления изображения) будет зависеть от быстродействия процессора компьютера, объема ОЗУ ПК, объема записываемого буфера и числа каналов.

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