Многоканальное устройство измерения параметров электрических сигналов виртуальными приборами

Изобретение относится к области измерительной техники. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей устройств измерения за счет обеспечения возможности одновременного измерения с помощью каждого из трактов нескольких сигналов. Для этого предложено многоканальное устройство измерения параметров электрических сигналов виртуальными приборами, состоящее из нескольких трактов измерения, на входы которых поступают измеряемые сигналы и выходы которых подключены через шину обмена данными к цифровому процессору, программно реализующему требуемые виртуальные приборы и процедуру измерений, управление работой которым осуществляется блоком управления, а вывод результатов осуществляется на блок отображения результатов, при этом в него вводятся дополнительные входы измерения, число которых вместе с существовавшими входами кратно числу имеющихся трактов измерения, а также коммутатор входных сигналов и программный модуль управления переключениями, все входы измерения подразделяются на группы по числу трактов измерения, коммутатор имеет несколько секций, входы каждой из которых соединены со входами измерения одной группы, а выход соединен с входом одного из трактов измерения, причем любой из входов измерения подключается только к одной секции коммутатора; программный модуль управления переключениями через шину обмена данными управляет работой коммутатора и блоком отображения результатов. 3 ил.

 

1. Область техники, к которой относится изобретение

Заявленное изобретение относится к области измерительной техники, предназначенной для контроля или проверки параметров электрических сигналов и характеристик радиоэлектронных устройств и реализуемой на основе компьютерных информационных технологий.

2. Уровень техники

Из существующего уровня техники известны аналоги предмета изобретения, предназначенные для измерения параметров электрических сигналов техническими средствами, реализуемыми виртуально. С помощью входящих в них специализированных аппаратно-программных составляющих они обеспечивают формирование требуемых измерительных приборов в виде компьютерных программ и проведение комплексных измерений электрических параметров радиоэлектронных изделий.

Известное построение измерительного тракта виртуального прибора (ВП) показано на Фиг.1.

Измеряемый сигнал на Фиг.1 проходит через входные цепи 1 и преобразователь частоты 2, которые предназначены для сопряжения параметров сигнала и измерительного тракта по сопротивлению, а также частоте и энергетике. Затем с помощью аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 3 происходит трансформация сигнала в цифровой формат и ввод его через шину обмена 5 в процессор 6, который осуществляет вычисление требуемого параметра и вывод получаемого результата на средства отображения. Процессор 6 работает в многозадачном режиме и обеспечивает обработку в реальном времени данных, поступающих из нескольких измерительных трактов, т.е. одновременную работу и использование нескольких ВП.

Известен принцип построения многофункциональных устройств, построенных из нескольких измерительных трактов и обеспечивающих их одновременное использование и возможность оперативного изменения типа реализуемых ВП, наиболее близким аналогом которых является многофункциональное устройство под названием «Автоматизированный измерительный комплекс», известное по описанию средства измерения по классу RU.E.34.018.B №20885 и зарегистрированное в Государственном регистре под №29389-05. Структурная схема указанного устройства-аналога показана на Фиг.2.

Устройство-аналог содержит N трактов измерения 1-2, имеющих индивидуальные входы 3-4, на которые поступают соответствующие измеряемые сигналы, и завершающиеся общей шиной обмена данными 5, через которую цифровые отсчеты всех измеряемых сигналов считываются общим процессором 6. Управление работой процессора осуществляется по командам оператора, вводимым им через блок управления 7. По этим командам процессор 6 выбирает из блока хранения программ ВП 10 тот тип ВП, который должен быть реализован применительно к каждому из имеющихся трактов измерения 1-2, и осуществляет общий алгоритм работой оборудованием устройства, программное исполнение которого хранится в блоке 9. Результаты измерений с помощью выбранных типов приборов отображаются с помощью блока отображения результатов 8.

Все программы, хранящиеся в блоках 9 и 10, внесены в них на этапе изготовления устройства-аналога.

Таким образом, каждый из трактов измерения 1-2 имеет несколько опций ВП, хранящихся в блоке 10, и может быть использован для поочередного выполнения с помощью него нескольких измерительных функций (например, измерителя напряжения, параметров модуляции, частотомера).

Недостатком изложенного технического решения является невозможность подключения трактов к нескольким источникам измеряемых сигналов и их одновременного использования в качестве двух или более автономных разных ВП, в том числе разного типа.

3. Раскрытие изобретения

Техническая сущность изобретения заключается в том, что в известные устройства, использующие технологию виртуальных измерений, вводятся дополнительные элементы, позволяющие циклически переключать вход каждого из имеющихся трактов измерения к нескольким входам и одновременно синхронно программно изменять тип реализуемого средства измерения, и тем самым использовать каждый из трактов измерения для формирования одновременно нескольких ВП. При этом время выполнения каждого цикла переключений и число переключаемых позиций выбирается так, чтобы сделать процесс измерений по каждому из сформированных входов квазинепрерывным. Дополнительными элементами, которые вводятся в устройство-аналог, являются: дополнительные входы, коммутатор входных сигналов и дополнительный программный модуль, посредством которого осуществляется управление выполнения процесса переключения.

Техническим результатом, получаемым посредством указанных выше изменений, является обеспечение возможности одновременного измерения с помощью каждого из трактов измерения нескольких сигналов, что позволяет расширить функциональные возможности указанных устройств либо сократить число измерительных трактов, которые должны входить в их состав, и тем самым улучшить технико-экономические характеристики устройств-аналогов.

4. Осуществление изобретения

Сущность осуществления изобретения поясняет Фиг.3.

Для каждого из имеющихся в устройстве трактов измерения предусмотрена собственная группа автономных входных соединителей 1-2, к которым подводятся измеряемые сигналы и которые подключены к коммутатору 3. Коммутатор 3 состоит из нескольких секций, число которых равно числу групп соединителей 1-2. Каждая секция коммутатора 3 осуществляет переключение подводимых к ней сигналов к закрепленному за ней тракту измерения 4-5, причем одновременное подключение двух и более сигналов к одному и тому же выходу коммутатора 3 исключается. Число групп входных соединителей 1 -2 равно числу трактов измерения 4-5.

Переключениями коммутатора 3 по шине обмена данными 6 управляет процессор 8. Переключения подводимых сигналов происходит в соответствии с программой управления переключениями 11. Программа переключений построена так, что происходит поочередное циклическое подключение сигналов групп входов 1-2 к входу соответствующего тракта измерения 4-5, а затем ввод этих сигналов в цифровом формате по шине 6 в процессор 8.

Программа управления переключениями 11 построена так, что синхронно с каждым переключением ею вводятся команды в программу реализации ВП 12 и программу управления оборудованием 10, и тем самым формируются ВП, соответствующие выбранным коммутатором 3 сигналам, а блоком отображения результатов 9 фиксируются при этом результаты измерений.

Быстродействие современных процессоров и позволяет использованием в них многоядерных структур выполнять все процедуры, связанные с переключениями, изменениями типа ВП и измерениями параметров сигналов практически в реальном времени и без потери информации, несмотря на прерывистый характер поступления сигналов в процессор.

Многоканальное устройство измерения параметров электрических сигналов виртуальными приборами, состоящее из нескольких трактов измерения, на входы которых поступают измеряемые сигналы, и выходы которых подключены через шину обмена данными к цифровому процессору, программно реализующему требуемые виртуальные приборы и процедуру измерений, управление работой которым осуществляется блоком управления, а вывод результатов осуществляется на блок отображения результатов, отличающееся тем, что, с целью обеспечения подключения трактов к нескольким источникам измеряемых сигналов и использования их одновременного в качестве двух или более автономных разных ВП, в том числе разного типа, в него вводятся дополнительные входы измерения, число которых вместе с существовавшими входами кратно числу имеющихся трактов измерения, а также коммутатор входных сигналов и программный модуль управления переключениями, все входы измерения подразделяются на группы по числу трактов измерения, коммутатор имеет несколько секций, входы каждой из которых соединены со входами измерения одной группы, а выход соединен с входом одного из трактов измерения, причем любой из входов измерения подключается только к одной секции коммутатора; программный модуль управления переключениями через шину обмена данными управляет работой коммутатора и блоком отображения результатов так, что поочередно происходит подключение каждого из входов измерения через соответствующий тракт измерения к процессору, синхронно с этим выбор требуемого для него типа виртуального прибора, выполнение процедуры измерения и фиксация получаемого текущего результата.