11.2. Применение микропроцессоров в электрорадиоизмерительных приборах
Современное развитие информационных и телекоммуникационных технологий связано с широкомасштабным внедрением микропроцессорной техники и переходом к цифровым методам коммутации и передачи. Достижения в области микроэлектроники позволяют выпускать настолько компактные вычислительные устройства с использованием микропроцессора (МП), что стало возможным размещать их внутри измерительных приборов. Классические электрорадиоизмерительные приборы стали дополняться встроенным МП с разработкой на этой основе приборов нового поколения, которым свойствен искусственный «интеллект». К основным функциям, которые выполняет в таких приборах встроенный микропроцессор, относятся управление различными узлами и прибором в целом, автоматическая коррекция систематических погрешностей, обработка и преобразование результатов измерений, диагностика неисправностей и др. Большие логические и вычислительные возможности микропроцессоров позволили решать большое количество задач, которые раньше нужно было решать с помощью различных функциональных и цифровых узлов. Краткие общие сведения о МП были изложены в разделе 3.
Высокая специализация и технологичность современных систем связи привела к появлению специализированной измерительной техники, предназначенной для обслуживания и эксплуатации этих систем. Технологичность в области измерительной техники связана с появлением и развитием целого класса измерительных приборов – анализаторов протоколов и логического взаимодействия интеллектуальных устройств. Этот класс измерительной техники не рассматривается современной метрологией, но тем не менее он имеет высокую эксплуатационную значимость, и включить его в общее рассмотрение возможно, только рассматривая вопросы по организации эксплуатационных измерений в комплексах.
11.3. Измерительно-вычислительные комплексы
Измерительно-вычислительные комплексы – это автоматизированное средство измерения, имеющее в своем составе процессор (процессоры) с необходимыми периферийными устройствами, измерительные и вспомогательные устройства, управляемые от процессора, и программное обеспечение комплекса. Именно номенклатура этих компонентов определяет конкретную область применения ИВК. Однако, независимо от области применения, ИВК должны выполнять функции измерений электрических величин, управления процессором измерений и воздействия на объект измерений, а также представления оператору результатов измерений в заданной форме. Для выполнения этих функций ИВК должны обеспечивать восприятие, преобразование и обработку сигналов от первичных измерительных приемников (датчиков), управление средствами измерения и другими компонентами, входящими в ИВК, выработку нормированных сигналов для средств воздействия на объект измерений и оценку точности измерений, и представление результатов измерений в форме, установленной ГОСТом.
В состав любого ИВК входят технические и программные компоненты. Технические компоненты подразделяются на основные и вспомогательные, а программные компоненты, образующие в совокупности математическое обеспечение ИВК, включают системное программное обеспечение. К основным техническим компонентам относятся средства измерений (измерительные компоненты), средства вычислительной техники (вычислительные компоненты), меры текущего времени и интервалов времени, а также средства ввода-вывода цифровых и релейных сигналов. Вспомогательными техническими компонентами являются средства обеспечения совместной работы основных технических компонентов, непосредственно не участвующие в процессе измерений: блоки электрического сопряжения измерительных компонентов между собой и измерительных компонентов между собой и измерительных компонентов с вычислительными (блоки интерфейсного сопряжения, адаптеры), коммутационные устройства, устройства буферной памяти, расширения функциональных возможностей ИВК и др. Системное программное обеспечение ИВК представляет собой совокупность программного обеспечения процессора и дополнительных средств, обеспечивающих работу с ИВК в диалоговом режиме, управление измерительными компонентами, обмен измерительной информацией и проверку работоспособности ИВК. Общее прикладное программное обеспечение образуется совокупностью подпрограмм (программных моделей), реализующих типовые алгоритмы обработки измерительной информации, типовые алгоритмы планирования эксперимента и др.
Для современных ИВК характерен очень широкий диапазон технических требований. Довольно часто приходится сталкиваться с необходимостью проведения измерений на объектах, рассредоточенных в пространстве (на территории). Все это приводит к необходимости построения одноуровневых и многоуровневых ИВК. В одноуровневых ИВК вся измерительная периферия соединена непосредственно с интерфейсом используемой ЭВМ. Для многоуровневых ИВК характерна иерархическая структура, в которой вычислительная мощность распределяется между различными уровнями.
В качестве примера на рисунке 11.1 приведена структура типового двухуровневого ИВК.
МП
Рисунок 11.1. Структура двухуровнего ИВК.
На верхнем уровне ИВК помещается центральный процессор (ЭВМ) с развитой периферией. От его мощности и количества подсистем зависит наличие или отсутствие в структуре ИВК связного процессора. Подсистемы, находящиеся на нижнем уровне, содержат адаптеры связи, микропроцессоры и измерительные компоненты. Интерфейсы подсистем соответствуют свойствам средств измерений и характеру измерительных задач. Любая подсистема может использоваться для самостоятельной работы и конструктивно оформляться как автономный субкомплекс.