eng
Выпуск #2/2010
И.Карпузов, О.Фомин, С.Шиляев.
Специальные осциллографы компании "Руднев-Шиляев"
Специальные осциллографы компании "Руднев-Шиляев"
Просмотры: 2865
Цифровой запоминающий осциллограф – пожалуй, наиболее востребованный сегодня измерительный прибор. Он позволяет не только производить необходимые измерения, но и выполнять математическую обработку полученных данных. Для этого осциллограф должен иметь либо встроенное вычислительное устройство, либо интерфейс с компьютером. Устройства второго типа имеют ряд преимуществ. В них можно гибко изменять конфигурацию компьютера и аппаратную часть осциллографа, а также программное обеспечение. Приборы такого типа выпускает компания "Руднев-Шиляев".
Осциллографы, выпускаемые ЗАО "Руднев-Шиляев", строятся на модульной основе. Они состоят из одной или нескольких плат сбора данных, подключенных к компьютеру, и специальной программной оболочки, которая динамически меняется в зависимости от типа подключенного к компьютеру устройства. Возможность масштабирования, заложенная в таком модульном подходе, позволяет решать нестандартные задачи, когда не хватает каналов в обычных моделях осциллографов. Кроме того, можно сохранять полученные данные и использовать всю мощь современных компьютеров для математической обработки сигналов. Это открывает недостижимые для обычного осциллографа возможности в плане обработки и представления результатов измерений.
Характеристики каждого специального цифрового запоминающего осциллографа (ОЦЗС) определяются базовыми устройствами (платами сбора данных), на основе которых он построен, и соответствующим количеством плат. Осциллографы, выпускаемые ЗАО "Руднев-Шиляев" (рис.1, таблица), могут иметь от 2 до 32 каналов, максимальную частоту дискретизации – от 50 МГц до 5 ГГц, объем памяти – от 256 Кбайт до 32 Мбайт; динамический диапазон входных напряжений – от 42 дБ (8 разрядов) до 84 дБ (14 разрядов).
Осциллографы серии ОЦЗС-02 (250) имеют максимальную частоту дискретизации 250 МГц, полоса входного сигнала по уровню -3 дБ у них составляет 100 МГц. У осциллографов серии ОЦЗС-02 (1000USB) максимальная частота дискретизации равна уже 1 ГГц (2 ГГц в режиме удвоения частоты). Базовая модель следующего поколения осциллографов ОЦЗС-02 (5000USB) имеет максимальную частоту дискретизации 5 ГГц в одноканальном режиме, 2,5 ГГц – в двухканальном режиме и 1,25 ГГц – при работе с четырьмя синхронными каналами. Входное сопротивление в моделях ОЦЗС-02 (1000USB) и ОЦЗС-02 (5000USB) можно переключать с 1 МОм на 50 Ом. В последнем случае полоса входного сигнала по уровню -3 дБ составляет 300 МГц.
ОЦЗС имеют интерфейсы USB и PCI, могут быть встроены в компьютер или помещены в отдельный корпус.
Вне зависимости от выбранной модели осциллографа, для управления платами сбора данных, представления и сохранения результатов используется единая программная оболочка – "Осциллограф". Заложенные в программу свойства позволяют использовать все возможности каждого конкретного устройства.
В программе есть три способа представления данных – развертка сигнала во временной области, развертка X-Y (рис.2), режим спектроанализатора.
Также в программе есть два режима работы с аппаратным обеспечением: режим АЦП, в котором пользователь непосредственно задает размер буфера, частоту дискретизации и входной диапазон устройства; и режим осциллографа, в котором он управляет вертикальным и горизонтальным коэффициентом развертки, а все внутренние аппаратные параметры каналов настраиваются автоматически.
Программа "Осциллограф" предоставляет пользователю целый ряд возможностей.
Курсорные измерения. В ОЦЗС существует три вида курсоров – горизонтальные, вертикальные и следящие. В зависимости от вида выбранных курсоров, измеряются следующие параметры: ∆U (разница в напряжениях), ∆t (разница во времени) 1/∆t (частота), координаты точек, в которых установлены курсоры.
Математические функции. Можно задать один или несколько (до четырех) виртуальных каналов для отображения суммы, разности или произведения двух произвольных каналов. Для виртуальных каналов доступны все функции реальных физических каналов – изменение масштаба отображения, лупа, курсорные измерения.
Опорная осциллограмма. Текущую видимую на экране осциллограмму можно сохранить в памяти, и она будет отображаться в специальном виртуальном канале. Максимальное количество каналов для опорных осциллограмм равно четырем.
Интерполяция sin(x)/x. В программе, кроме обычной линейной интерполяции, когда отсчеты соединяются между собой прямыми линиями, есть интерполяция sin(x)/x, когда дополнительные точки между отсчетами рассчитываются с помощью рядов Котельникова. Это позволяет получить более достоверное отображение для сигналов, частота которых сопоставима с частотой дискретизации, и количество точек на период мало.
Пиковый детектор. В режима пикового детектора исключается вероятность пропуска важных деталей при просмотре сигналов. Например, кратковременные выбросы можно пропустить при работе в обычном режиме, но не в режиме пикового детектора.
Автоматические вычисления. Осциллограф позволяет вычислять в реальном времени следующие параметры сигнала: минимальное, максимальное значение, размах, среднее, СКО, действующее значение. В режиме спектроанализатора дополнительно можно определить такие параметры, как отношение "сигнал/шум", коэффициент гармонических искажений, число эффективных разрядов, реальный динамический диапазон.
Режим увеличения или лупа (Zoom). Любой интересующий участок сигнала можно приблизить, чтобы рассмотреть подробнее. При этом экран разбивается на две части, в верхней отображается исходный сигнал, а в нижней части – увеличенный.
Синхронизация. В ОЦЗС предусмотрено несколько режимов синхронизации – внутренняя, внешняя, автоматическая. В каждом режиме можно задать нужный уровень для срабатывания триггера, характер сигнала (спад или фронт). В некоторых моделях ОЦЗС предусмотрен программируемый гистерезис. Можно также записывать и затем наблюдать сигнал, который имел место до момента срабатывания синхронизации.
Локализация интерфейса. Поддерживаются русский и английский языки, переключение между языками не требует переустановки или перезапуска программы.
Помимо базовых приборов, приведенных в таблице, можно использовать их различные комбинации. Так, иногда не требуется оцифровка сигнала во всех каналах с максимальной частотой дискретизации. Для отдельных каналов можно использовать устройства с меньшей частотой дискретизации. В качестве примера такой системы приведем прибор, созданный на базе промышленного компьютера и осциллографов ОЦЗС-02 (100PCI)-4 и ОЦЗС-02 (5000USB)-4. Для низкочастотных каналов в этом случае применяют прибор ОЦЗС-02 (100PCI)-4, который намного дешевле, чем ОЦЗС-02 (5000USB)-4. Поэтому соотношение "цена/качество" получается оптимальным. Общая программная оболочка позволяет сделать решение задачи удобным и наглядным.
Таким образом, благодаря достаточному набору измерительных модулей и гибкому перенастраиваемому программному обеспечению на базе осциллографов серии ОЦЗС можно строить недорогие и удобные измерительные системы для решения самых разных задач. Более подробную информацию о приборах ЗАО "Руднев-Шиляев" можно найти на сайте www.rudshel.ru.
Характеристики каждого специального цифрового запоминающего осциллографа (ОЦЗС) определяются базовыми устройствами (платами сбора данных), на основе которых он построен, и соответствующим количеством плат. Осциллографы, выпускаемые ЗАО "Руднев-Шиляев" (рис.1, таблица), могут иметь от 2 до 32 каналов, максимальную частоту дискретизации – от 50 МГц до 5 ГГц, объем памяти – от 256 Кбайт до 32 Мбайт; динамический диапазон входных напряжений – от 42 дБ (8 разрядов) до 84 дБ (14 разрядов).
Осциллографы серии ОЦЗС-02 (250) имеют максимальную частоту дискретизации 250 МГц, полоса входного сигнала по уровню -3 дБ у них составляет 100 МГц. У осциллографов серии ОЦЗС-02 (1000USB) максимальная частота дискретизации равна уже 1 ГГц (2 ГГц в режиме удвоения частоты). Базовая модель следующего поколения осциллографов ОЦЗС-02 (5000USB) имеет максимальную частоту дискретизации 5 ГГц в одноканальном режиме, 2,5 ГГц – в двухканальном режиме и 1,25 ГГц – при работе с четырьмя синхронными каналами. Входное сопротивление в моделях ОЦЗС-02 (1000USB) и ОЦЗС-02 (5000USB) можно переключать с 1 МОм на 50 Ом. В последнем случае полоса входного сигнала по уровню -3 дБ составляет 300 МГц.
ОЦЗС имеют интерфейсы USB и PCI, могут быть встроены в компьютер или помещены в отдельный корпус.
Вне зависимости от выбранной модели осциллографа, для управления платами сбора данных, представления и сохранения результатов используется единая программная оболочка – "Осциллограф". Заложенные в программу свойства позволяют использовать все возможности каждого конкретного устройства.
В программе есть три способа представления данных – развертка сигнала во временной области, развертка X-Y (рис.2), режим спектроанализатора.
Также в программе есть два режима работы с аппаратным обеспечением: режим АЦП, в котором пользователь непосредственно задает размер буфера, частоту дискретизации и входной диапазон устройства; и режим осциллографа, в котором он управляет вертикальным и горизонтальным коэффициентом развертки, а все внутренние аппаратные параметры каналов настраиваются автоматически.
Программа "Осциллограф" предоставляет пользователю целый ряд возможностей.
Курсорные измерения. В ОЦЗС существует три вида курсоров – горизонтальные, вертикальные и следящие. В зависимости от вида выбранных курсоров, измеряются следующие параметры: ∆U (разница в напряжениях), ∆t (разница во времени) 1/∆t (частота), координаты точек, в которых установлены курсоры.
Математические функции. Можно задать один или несколько (до четырех) виртуальных каналов для отображения суммы, разности или произведения двух произвольных каналов. Для виртуальных каналов доступны все функции реальных физических каналов – изменение масштаба отображения, лупа, курсорные измерения.
Опорная осциллограмма. Текущую видимую на экране осциллограмму можно сохранить в памяти, и она будет отображаться в специальном виртуальном канале. Максимальное количество каналов для опорных осциллограмм равно четырем.
Рис.1. Осциллограф ОЦЗС-02 (1000USB)-32
Интерполяция sin(x)/x. В программе, кроме обычной линейной интерполяции, когда отсчеты соединяются между собой прямыми линиями, есть интерполяция sin(x)/x, когда дополнительные точки между отсчетами рассчитываются с помощью рядов Котельникова. Это позволяет получить более достоверное отображение для сигналов, частота которых сопоставима с частотой дискретизации, и количество точек на период мало.
Пиковый детектор. В режима пикового детектора исключается вероятность пропуска важных деталей при просмотре сигналов. Например, кратковременные выбросы можно пропустить при работе в обычном режиме, но не в режиме пикового детектора.
Автоматические вычисления. Осциллограф позволяет вычислять в реальном времени следующие параметры сигнала: минимальное, максимальное значение, размах, среднее, СКО, действующее значение. В режиме спектроанализатора дополнительно можно определить такие параметры, как отношение "сигнал/шум", коэффициент гармонических искажений, число эффективных разрядов, реальный динамический диапазон.
Режим увеличения или лупа (Zoom). Любой интересующий участок сигнала можно приблизить, чтобы рассмотреть подробнее. При этом экран разбивается на две части, в верхней отображается исходный сигнал, а в нижней части – увеличенный.
Рис.2. Программа "Осциллограф" в режиме развертки X-Y
Синхронизация. В ОЦЗС предусмотрено несколько режимов синхронизации – внутренняя, внешняя, автоматическая. В каждом режиме можно задать нужный уровень для срабатывания триггера, характер сигнала (спад или фронт). В некоторых моделях ОЦЗС предусмотрен программируемый гистерезис. Можно также записывать и затем наблюдать сигнал, который имел место до момента срабатывания синхронизации.
Локализация интерфейса. Поддерживаются русский и английский языки, переключение между языками не требует переустановки или перезапуска программы.
Помимо базовых приборов, приведенных в таблице, можно использовать их различные комбинации. Так, иногда не требуется оцифровка сигнала во всех каналах с максимальной частотой дискретизации. Для отдельных каналов можно использовать устройства с меньшей частотой дискретизации. В качестве примера такой системы приведем прибор, созданный на базе промышленного компьютера и осциллографов ОЦЗС-02 (100PCI)-4 и ОЦЗС-02 (5000USB)-4. Для низкочастотных каналов в этом случае применяют прибор ОЦЗС-02 (100PCI)-4, который намного дешевле, чем ОЦЗС-02 (5000USB)-4. Поэтому соотношение "цена/качество" получается оптимальным. Общая программная оболочка позволяет сделать решение задачи удобным и наглядным.
Таким образом, благодаря достаточному набору измерительных модулей и гибкому перенастраиваемому программному обеспечению на базе осциллографов серии ОЦЗС можно строить недорогие и удобные измерительные системы для решения самых разных задач. Более подробную информацию о приборах ЗАО "Руднев-Шиляев" можно найти на сайте www.rudshel.ru.
Отзывы читателей
