2. Особенности и преимущества компьютерных измерительных систем.

В настоящее время сформировалось новое направление в метрологии и измерительной технике – компьютерные измерительные системы (КИС), и их разновидность, или направление развития – виртуальные (виртуальный – кажущийся) измерительные приборы (проще, виртуальные приборы). Компьютерная измерительная система обязательно включает в себя компьютер, работающий в режиме реального масштаба времени или, как теперь принято говорить, в режиме on-line.

В последние годы персональные компьютеры используются не только как вычислительные средства, а как и универсальные измерительные приборы. Компьютерные измерительные системы на основе персонально­го компьютера сегодня заменяют стандартные измерительные приборы (вольтметры, осциллографы, анализаторы спектра, генераторы и пр.) системой виртуальных приборов. Причем ряд этих приборов могут быть активизированы (воспроизведены) на одном персональном компьютере одновременно.

К отличительным особенностям и преимуществам компьютерных измерительных систем по сравнению с микропроцессорными приборами относятся:

• обширный фонд стандартных прикладных компьютерных программ, доступных для оператора, позволяющий решать широкий круг прикладных задач измерений (исследование и обработка сигналов, сбор данных с датчиков, управление различными промышленными установ­ками и т.д.);

• возможность оперативной передачи данных по локальным и глобальным (например, сети Internet) компьютерным сетям;

• высокоразвитый графический интерфейс пользователя, обеспечивающий быстрое освоение взаимодействия с системой;

• возможность использования внутренней и внешней памяти большой емкости;

• возможность составления компьютерных программ для решения конкретных измерительных задач;

• возможность оперативного использования различных устройств документирования результатов измерений.

Взаимодействие между отдельными элементами КИС осуществляется с помощью внутренней шины персонального компьютера, к которой подключены как его внешние устройства (дисплей, внешняя память, принтер), так и измерительная схема, состоящая из коммутатора, АЦП и блока образцовых программно управляемых мер напряжения и частоты.

С помощью ЦАП можно вырабатывать управляющие аналоговые сигналы; интерфейсный модуль подключает измерительный прибор к магистрали приборного интерфейса. Коммутатор устройства обеспечивает подачу аналоговых напряжений с внешних датчиков на узлы системы.

В настоящее время в КИС имеется возможность учитывать температурную нестабильность элементов программными методами. Для этого в блок стабилитронов вводят датчик температуры, например термистор, и экспериментально определяют зависимость опорного напряжения от тем­пературы. Эту зависимость записывают в ПЗУ компьютера или во внешнюю память. В процессе эксплуатации прибора температура стабилитронов автоматически измеряется и по этой зависимости вводится поправка в величину образцового напряжения. При работе без дополнительного подогрева значительно возрастает их долговременная стабильность. Аналогично измеряют и учитывают нестабильность частоты кварцевого генератора – меры частоты: сигналы с датчика температуры воздействуют на варикап, который подстраивает генератор на номинальную частоту. Величина нестабильности частоты кварцевого генератора может быть уменьшена до 10^-8.

В последних разработках КИС предусмотрена возможность определения индивидуальных функций влияния температуры на различные параметры измерительного прибора: дрейф нуля усилителей постоянного тока, сопротивление переключателей, коэффициенты передачи различных структурных элементов. Непрерывный контроль температуры блоков позволяет автоматически корректировать возникающие погрешности измерения.