6.3 Өлшеп-есептеу кешендері
Өлшеп-есептеу кешендері (ӨЕК) - нақты өлшеу есептерін орындауға арналған өлшеу құралдарының, компьютерлердің және көмекші құрылғылардың функционалды түрде біріккен жиынтығы. Өлшеу құралдарының ӨЕК-не жататын басты белгілері: процессор мен компьютердің бар болуы; өлшеу құралдарымен программалы басқару; мөлшерленген метрологиялық сипаттамалардың бар болуы; техникалық (аппаратты) және программалы (алгоритмді) ішкі жүйелерден тұратын блокты-модульдік құрылым.
Техникалық ішкі жүйе электрлі шамалардың ӨЖ-сі, есептеу техника құрлдары (есептеу компоненттері) ағынды уақыт мөлшері мен уақыт аралықтары, мөлшерленген метрологиялық сипаттамалары бар сандық және аналогты сигналдардың кірі-шығыс құралдарынан тұруы тиіс.
ӨЕК-нің программалы ішкі жүйесіне үйлесімділігі ӨЕК-нің математикалық қамтамасыздануын тудыратын жүйелі және жалпы қолданбалы бағдармамен қамтамасыз ету (БҚ) кіреді. Жүйелі программалы қамтамасыздану ӨЕК-де қолданылатын компьютердің программалы қамтамасыздануы мен диалогты режимде жұмыс істеуге; өлшеу компоненттерімен басқаруға; кешеннің ішкі жүйелері ішіндегі ақпараттармен алмасуға; техникалық күйінің диагностикасын жүргізуге мүмкіндік беретін қосымша программалы құралдардың өзінше бір үйлесімділігі. Программалы қамтамасыздану ішкі жүйелердің өзінше өзара толықтырылуын, өзара әсерлесуін береді, ол ішкі жүйелер мыналарды таратады:
өлшеу ақпараттарының тиімді берілуі мен өңделуінін, тәжірибе мен басқа өлшеу процедураларын жоспарлаудың типтік алгоритмдерін;
өлшеудің берілгендерін архивтеуді;
ӨЕК-нің метрологиялық функцияларын (метрологиялық сипаттамаларды аттестациялау, тексеру, тәжірибелі түрде анықтау).
Ең маңыздысы болып экранды түрі мен оператордың компьютермен өзара әрекетін қамтамасыз ететін қолданушы интерфейсі деп аталатын басқару элементтерін тиімді және көрнекі түрде құру жатады. Интерфейстің тиімділігі тұтынушының кешенмен өзара әрекетінің жай концептуалды моделін қаншалықты мүмкін болғанша жылдам дамтудан тұрады. Интерфейстің басқа маңызды сипаттамалары функционалды, “ыстық” клавишалар арқылы көрсетілетін меню мен командалы жолдардан ашылған терезелердің тізбекті ашылуының көмегімен қамтамасыз етілетін оның нақтылығы мен көрнекілігі болып табылады.
Өлшеп-есептеу кешендері мына түрдегі функцияларды орындау үшін арналған:
физикалық шамаларды тура, жанама, бірге және жиынтық түрде өлшеуді қамтамасз ету;
өлшеу процесі мен өлшеу объектісіне әсерін басқару;
операторға өлшеу нәтижелерін қажетті түрде беру.
Осы функцияларды пайдалану үшін ӨЕК мыналарды қамтамасыз етуі тиіс:
электр сигналдрының алғашқы өлшеу түрлендіргіштерінен өзгеруі мен өңделуін қабылдау;
өлшеу құралдары мен ӨЕК құрамына кіретін басқа техникалық компоненттермен басқару;
объектіге әсер ету құралының кірісі болып табылатын мөлшерленген сигналдарды өңдеп шығару;
метрологиялық сипаттамалар мен өлшеу нәтижелерін бекітілген түрде берілуін бағалау.
Тағайындалуына байланысты ӨЕК типтік, проблемалы және арнаулы болып бөлінеді. Типтік кешендер өлшеудің, сынау немесе зерттеудің пайдалану аймағына тәуелсіз автоматтандырудың елеулі типтік есептерін шешу үшін арналған. Проблемалы кешендер автоматты өлшеу есептерін пайдаланудың нақты бір аймағы үшін өзгеше шешілуі үшін өңделген. Арнаулы ӨЕК типтік пен арнаулы кешендерді өңдеу тиімді түрде мақсатқа сәйкес келмейтін автоматты өлшеудің тамаша есептерін шешуге арналған. Кешеннің басты құрам бөліктері болып (сур. 6.2):
өзіне компьютерлі тораптармен тікелей қосылған перифериялы құрылғылары бар компьютер;
әтүрлі деңгейдегі алгоритм тілдерінде жазылған, өзара байланысқан программалардың өзінше жиынтығын беретін программалы қамтамасыздану;
ӨЕК-нің техникалық құрылғысының компьютермен байланысын ұйымдастыратын интерфейс;
өлшеу сигналдарын алу мақсатында өлшеу объектісіне әсер ететін сынау сигналдарын құрушы. Мұндай сигналдың әрқайсысы (мысалы, сур. 6..2, бұл І-нші сигнал) тізбектей қосылған ЦАПі мен “кернеу – сынау сигналы” түрлендіргішінің (ПНИСі) көмегімен өңделіп шығады;
сигналдың берілген санын (К – бірінші ӨК үшін және L – ӨК-нің N-нші үшін) сандық кодқа түрлендіру үшін арналған өлшеу каналдары (ӨК). ӨК-нің құрылымы шешілетін есепке елеулі түрде тәуелді. Дегенмен тәжірибенің кез-келген жағдайында олардың әрқайсысы аналогты өлшеу (АӨТ) және аналогты-сандық (АСТ) түрлендіргіштерінен тұрады. Бірнеше өлшеу сигналдарын бір АСТ-пен өңдеу кезінде кешеннің құрамына сигналдарды АСТ кірісіне кезектеп қосу үшін арналған коммутатор қосылады. Коммутатор АӨТ-тен кейін де (ӨК1 сур. 6..2-де) және оның алдында да (N ӨК сур. 6.2-де) қосыла алады.
АӨТ өлшеу сигналын АСТ-нің шығыс сигналымен біртекті сигналға (яғни кернеуге) түрлендіру және оны минималды қателігі бар аналогты-сандық түрлендіру операциясын жүргізуге қажетті деңгейге дейін маштабтау (күшейтумен әлсірету) үшін арналған. Бірнеше өлшеу сигналдары (сур 12.1-гі ӨК1-дегі К сигналдар) болғанда АӨТ тәуелсіз тізбектей қосылған және масштабталған күшейткіштерді компьютермен басқаратын К алғашқы түрлендіргіштерінен тұрады. Егер де өлшеу сигналдары біртекті физикалық шамалар болып табылса және кезектеп таңдап алынынған (коммутаторланған) болса, онда ӨК-де тек бір ғана АӨТ пайдаланған жөн (сур. 6.2 - ӨК N). Ол өлшеу сигналының уақыт бойынша тізбектей түрлендіреді және сәйкесінш масштабтайды.
АСТ сигналды сандық кодына түрлендіреді де, оны интерфейс арқылы компьютерге береді. Бұл мыналарға байланысты жүзеге асырылады:
алуан түрдегі басқарушы сигналдарды беруге;
сандық ақпараттарды қажетті мекен-жайлары бойынша санау және беруге (“Берілген” мен “Мекен-жайы” сигналдары 6..2-суретте). “Мекен-жайы” деп ӨЕК-нің нақты блогына немесе оның бірбөлігіне қосылған және компьютерге интерфейс арқылы берілген құрылғыны бірмәнде теңестіруге мүмкіндік беретін тамаша сандық кодын түсінеміз.
Оператордың командасы бойынша ӨЕК-нің программалы қамтамасыздануында таралған сол немесе басқа жұмыс режимі таңдап алынады. Компьютер әрбір М сынау сигналдарының уақыт бойынша берілген өзгерісін беретін сандық кодты есептейді және сынау сигналдарын құрушының оперативті есте сақтау құрылғысына екілік санды код түрінде жазады (6..2-суретте көрсетілмеген). Одан бұл кодтар уақыт бойынша тізбектей САТ-тың әрқайсысының кірісіне циклді түрде түседі. Олардың шығысында пайда болған кернеулер ПНИС көмегімен өлшеу объектісіне әсер ететін қажетті физикалық шамаларға түрленеді.
Өзінше сынау әсерінін өлшеу бағасы болып табылатын өлшеу сигналдары өлшеу каналдарында екілік кодқа түрленеді де, компьютермен есептеледі. Алынған кодтар берілген алгоритмдер бойынша өңделедіде, нәтижеде ізделіп жатқан өлшеу ақпараты алынды.
1