eng
Выпуск #1/2010
Л.Ермаков, И.Карпузов, С.Шиляев.
Виртуальные приборы для нестандартных измерительных задач
Виртуальные приборы для нестандартных измерительных задач
Просмотры: 2672
Нередко, чтобы решать нестандартные измерительные задачи, недостаточно просто взять несколько приборов и объединить их в систему. Нужна модификация как самих приборов, так и алгоритмов обработки полученных данных. Приборы, создаваемые в ЗАО "Руднев-Шиляев" – генераторы, спектроанализаторы, осциллографы – изначально проектируются с учетом подобных требований. Это позволяет создавать на их основе уникальные измерительные системы для различных задач.
Нередко, чтобы решать нестандартные измерительные задачи, недостаточно просто взять несколько приборов и объединить их в систему. Нужна модификация как самих приборов, так и алгоритмов обработки полученных данных. Приборы, создаваемые в ЗАО "Руднев-Шиляев" – генераторы, спектроанализаторы, осциллографы – изначально проектируются с учетом подобных требований. Это позволяет создавать на их основе уникальные измерительные системы для различных задач.
Сегодня широко распространены так называемые виртуальные приборы. Они представляют собой комбинацию плат с АЦП и ЦАП для приема и формирования сигналов и специального программного обеспечения (ПО), с помощью которого эти сигналы обрабатываются. Платы размещают в корпусе персонального компьютера (ПК) или подключают к нему через USB-интерфейс, а ПО для них устанавливают на ПК. Аппаратную и программную составляющие виртуальных приборов можно гибко подбирать и модифицировать под конкретные задачи. Поэтому такие приборы можно эффективно использовать как составные части для создания сложных измерительных систем. Эти системы отличаются мобильностью и невысокой ценой.
ЗАО "Руднев-Шиляев" серийно выпускает несколько типов виртуальных приборов.
ГСПФ – генератор сигналов произвольной формы. В линейке этих устройств есть три модели, которые различаются интерфейсом – ГСПФ-051 (ISA), ГСПФ-052 (PCI) и ГСПФ-053 (USB). Вне зависимости от типа прибора для управления используется одна и та же унифицированная программа "Генератор" (рис.1). В программе имеется ряд предустановленных шаблонных форм сигналов с регулируемыми параметрами – синусоидальный сигнал, меандр, импульс, пилообразный сигнал, постоянный уровень. Пользователь может быстро сгенерировать необходимый сигнал, задав нужные параметры – частоту, амплитуду, смещение. В программе также предусмотрена возможность загрузить любой произвольный сигнал из созданного заранее файла, поддерживаются бинарный (*.dat) и WAVE (*.wav) форматы.
Двухканальные спектроанализаторы (СА-02) являются многофункциональными приборами, призванными решать измерительные задачи акустического и вибрационного диапазонов частот. Спектроанализаторы обеспечивают измерение и цифровую обработку сигналов одновременно по двум каналам. Эти измерения могут быть проведены в соответствии с выбранным методом анализа: "Спектральное накопление", "Синхронное накопление", "Распределения", "Октавный и треть октавный анализ".
Каждому из перечисленных методов измерений соответствует свой набор измеряемых функций. Метод "Спектральное накопление" (рис.2) обеспечивает измерение авто- и взаимных корреляционных функций и спектров, функции частотной когерентности, когерентной и некогерентной мощности, комплексных передаточных функций, отношения "сигнал/шум", временного развития сигнала и отношения сигналов двух измерительных каналов, а также проведение кепстрального анализа.
Метод "Синхронное накопление" дает возможность определить авто- и взаимные корреляционные функции, автоспектры, когерентную и некогерентную мощность, отношение "сигнал/шум", временное развитие сигнала и отношение сигналов двух измерительных каналов, а также провести кепстральный анализ для реализаций исследуемых сигналов, сглаженных во временной области.
Метод "Распределения" предполагает построение функции плотности распределения и функции распределения вероятностей измеряемых сигналов.
Результаты измерений могут быть записаны на жесткий диск для хранения и вторичной обработки средствами приложений Windows, например Microsoft Excel, или через стандартный буфер обмена переданы другим приложениям.
Анализаторы серии "СА" могут использовать в качестве источника данных также файлы с результатами предварительно проведенных измерений. Для создания таких файлов можно воспользоваться цифровыми регистраторами сигналов МА-08/16.
Приборы МА-08/16 предназначены для измерения и цифровой записи непрерывных и кратковременных сигналов произвольной формы в виде файлов на жесткий диск компьютера. Есть три основных режима работы регистратора: режим калибровки, режим записи, режим просмотра данных, записанных в файл.
ЗАО "Руднев-Шиляев" выпускает также широкий спектр цифровых запоминающих осциллографов (ОЦЗС). Разнообразие моделей осциллографов позволяет охватить весь спектр измерительных задач. В каждом конкретном случае можно подобрать оптимальный прибор, обладающий нужными техническими характеристиками: числом каналов – от 2 до 32; максимальной частотой дискретизации – от 50 МГц до 5 ГГц; объемом памяти – от 256 Кбайт до 32 Мбайт; входным диапазоном напряжений – от 42 дБ (8 разрядов) до 84 дБ (14 разрядов). При этом все модели используют один и тот же унифицированный программный интерфейс для обмена данными и единую программную оболочку "Осциллограф" (рис.3).
В программе "Осциллограф" реализовано два основных режима работы: 1) имитация обычного аналогового осциллографа, когда пользователь управляет коэффициентами развертки по вертикали и горизонтали, а все внутренние параметры АЦП устанавливаются автоматически, 2) режим непосредственного управления АЦП, когда пользователь может задать размер буфера, частоту дискретизации и входной диапазон АЦП. Остальные функциональные возможности программы в обоих режимах идентичны.
В программе предусмотрено три способа представления сигналов: развертка Y-T, развертка X-Y и спектр сигнала.
Существует несколько режимов синхронизации, в том числе автоматическая.
С помощью программы "Осциллограф" можно также автоматически настроить входной диапазон АЦП и подобрать вертикальный коэффициент развертки для наилучшего представления сигнала на экране.
Из других возможностей программы стоит отметить: программное увеличение (Zoom), которое позволяет рассмотреть интересующий участок сигнала более подробно; два режима интерполяции – линейная и интерполяция sin(x)/x; послесвечение; четыре виртуальных канала для сохранения опорной осциллограммы; четыре виртуальных канала математических вычислений – отображение суммы, разности или произведения двух любых каналов; курсорные измерения; вычисление статистических данных (минимальное, максимальное и среднее значение, размах, СКО, действующее значение сигнала, отношение "сигнал/шум", коэффициент гармонических искажений, число эффективных разрядов, реальный динамический диапазон, частота основной гармоники). Результаты измерений можно записывать на жесткий диск и затем загружать для просмотра.
В качестве примера решения нестандартной задачи с помощью описанных приборов можно привести создание Управляющего комплекса для оценки звукоизоляции конструкций методом смежных реверберационных камер. Данная система была построена с использованием генератора полосового шума, созданного на основе ГСПФ-052, и 16-канальной системы регистрации и анализа акустических данных, изготовленной на основе СА-02 и использующей специальные алгоритмы обработки для определения времени реверберации и оценки звукоизоляции конструкции.
Таким образом, благодаря возможности выбора нужных программных и аппаратных модулей, виртуальные приборы на основе ПК могут стать основой для создания измерительной системы, способной решать нестандартные задачи. Более подробную информацию о приборах компании "Руднев-Шиляев" можно найти на сайте www.rudshel.ru
Сегодня широко распространены так называемые виртуальные приборы. Они представляют собой комбинацию плат с АЦП и ЦАП для приема и формирования сигналов и специального программного обеспечения (ПО), с помощью которого эти сигналы обрабатываются. Платы размещают в корпусе персонального компьютера (ПК) или подключают к нему через USB-интерфейс, а ПО для них устанавливают на ПК. Аппаратную и программную составляющие виртуальных приборов можно гибко подбирать и модифицировать под конкретные задачи. Поэтому такие приборы можно эффективно использовать как составные части для создания сложных измерительных систем. Эти системы отличаются мобильностью и невысокой ценой.
ЗАО "Руднев-Шиляев" серийно выпускает несколько типов виртуальных приборов.
ГСПФ – генератор сигналов произвольной формы. В линейке этих устройств есть три модели, которые различаются интерфейсом – ГСПФ-051 (ISA), ГСПФ-052 (PCI) и ГСПФ-053 (USB). Вне зависимости от типа прибора для управления используется одна и та же унифицированная программа "Генератор" (рис.1). В программе имеется ряд предустановленных шаблонных форм сигналов с регулируемыми параметрами – синусоидальный сигнал, меандр, импульс, пилообразный сигнал, постоянный уровень. Пользователь может быстро сгенерировать необходимый сигнал, задав нужные параметры – частоту, амплитуду, смещение. В программе также предусмотрена возможность загрузить любой произвольный сигнал из созданного заранее файла, поддерживаются бинарный (*.dat) и WAVE (*.wav) форматы.
Двухканальные спектроанализаторы (СА-02) являются многофункциональными приборами, призванными решать измерительные задачи акустического и вибрационного диапазонов частот. Спектроанализаторы обеспечивают измерение и цифровую обработку сигналов одновременно по двум каналам. Эти измерения могут быть проведены в соответствии с выбранным методом анализа: "Спектральное накопление", "Синхронное накопление", "Распределения", "Октавный и треть октавный анализ".
Каждому из перечисленных методов измерений соответствует свой набор измеряемых функций. Метод "Спектральное накопление" (рис.2) обеспечивает измерение авто- и взаимных корреляционных функций и спектров, функции частотной когерентности, когерентной и некогерентной мощности, комплексных передаточных функций, отношения "сигнал/шум", временного развития сигнала и отношения сигналов двух измерительных каналов, а также проведение кепстрального анализа.
Метод "Синхронное накопление" дает возможность определить авто- и взаимные корреляционные функции, автоспектры, когерентную и некогерентную мощность, отношение "сигнал/шум", временное развитие сигнала и отношение сигналов двух измерительных каналов, а также провести кепстральный анализ для реализаций исследуемых сигналов, сглаженных во временной области.
Метод "Распределения" предполагает построение функции плотности распределения и функции распределения вероятностей измеряемых сигналов.
Результаты измерений могут быть записаны на жесткий диск для хранения и вторичной обработки средствами приложений Windows, например Microsoft Excel, или через стандартный буфер обмена переданы другим приложениям.
Анализаторы серии "СА" могут использовать в качестве источника данных также файлы с результатами предварительно проведенных измерений. Для создания таких файлов можно воспользоваться цифровыми регистраторами сигналов МА-08/16.
Приборы МА-08/16 предназначены для измерения и цифровой записи непрерывных и кратковременных сигналов произвольной формы в виде файлов на жесткий диск компьютера. Есть три основных режима работы регистратора: режим калибровки, режим записи, режим просмотра данных, записанных в файл.
ЗАО "Руднев-Шиляев" выпускает также широкий спектр цифровых запоминающих осциллографов (ОЦЗС). Разнообразие моделей осциллографов позволяет охватить весь спектр измерительных задач. В каждом конкретном случае можно подобрать оптимальный прибор, обладающий нужными техническими характеристиками: числом каналов – от 2 до 32; максимальной частотой дискретизации – от 50 МГц до 5 ГГц; объемом памяти – от 256 Кбайт до 32 Мбайт; входным диапазоном напряжений – от 42 дБ (8 разрядов) до 84 дБ (14 разрядов). При этом все модели используют один и тот же унифицированный программный интерфейс для обмена данными и единую программную оболочку "Осциллограф" (рис.3).
В программе "Осциллограф" реализовано два основных режима работы: 1) имитация обычного аналогового осциллографа, когда пользователь управляет коэффициентами развертки по вертикали и горизонтали, а все внутренние параметры АЦП устанавливаются автоматически, 2) режим непосредственного управления АЦП, когда пользователь может задать размер буфера, частоту дискретизации и входной диапазон АЦП. Остальные функциональные возможности программы в обоих режимах идентичны.
В программе предусмотрено три способа представления сигналов: развертка Y-T, развертка X-Y и спектр сигнала.
Существует несколько режимов синхронизации, в том числе автоматическая.
С помощью программы "Осциллограф" можно также автоматически настроить входной диапазон АЦП и подобрать вертикальный коэффициент развертки для наилучшего представления сигнала на экране.
Из других возможностей программы стоит отметить: программное увеличение (Zoom), которое позволяет рассмотреть интересующий участок сигнала более подробно; два режима интерполяции – линейная и интерполяция sin(x)/x; послесвечение; четыре виртуальных канала для сохранения опорной осциллограммы; четыре виртуальных канала математических вычислений – отображение суммы, разности или произведения двух любых каналов; курсорные измерения; вычисление статистических данных (минимальное, максимальное и среднее значение, размах, СКО, действующее значение сигнала, отношение "сигнал/шум", коэффициент гармонических искажений, число эффективных разрядов, реальный динамический диапазон, частота основной гармоники). Результаты измерений можно записывать на жесткий диск и затем загружать для просмотра.
В качестве примера решения нестандартной задачи с помощью описанных приборов можно привести создание Управляющего комплекса для оценки звукоизоляции конструкций методом смежных реверберационных камер. Данная система была построена с использованием генератора полосового шума, созданного на основе ГСПФ-052, и 16-канальной системы регистрации и анализа акустических данных, изготовленной на основе СА-02 и использующей специальные алгоритмы обработки для определения времени реверберации и оценки звукоизоляции конструкции.
Таким образом, благодаря возможности выбора нужных программных и аппаратных модулей, виртуальные приборы на основе ПК могут стать основой для создания измерительной системы, способной решать нестандартные задачи. Более подробную информацию о приборах компании "Руднев-Шиляев" можно найти на сайте www.rudshel.ru
Отзывы читателей
