- Опис 2-х канального USB осцилографа АСК-3106: Цифровий запам'ятовує осцилограф - приставка до комп'ютера...
- Автоматична настройка на сигнал:
- Предзапісь / Послезапісь:
- Збереження даних:
- Визначення параметрів сигналу:
- Вимірювання фазового зсуву:
- Статистичні вимірювання:
- Гістограма розподілу ймовірності:
- Спектральний аналіз (швидке перетворення Фур'є):
- Цифрова фільтрація:
- Математична обробка (спеціальні функції):
- Режим мультіналоженія:
- Режим (безпаперового самописця):
- Емуляція сигналу:
Опис 2-х канального USB осцилографа АСК-3106:
Цифровий запам'ятовує осцилограф - приставка до комп'ютера АСК-3106 призначений для широкого діапазону осцилографічних вимірювань, що зустрічаються в електроніці, розробці та науково-дослідних лабораторіях і використовується спільно з персональним комп'ютером, що підтримує паралельним портом LPT або USB-портом.
Віртуальний осцилограф АСК-3106 дозволяє користувачеві спостерігати форму сигналу, використовуючи два незалежні канали з роздільною здатністю 8 біт і чутливістю від 2 мВ / справ до 10 В / справ в смузі частот від 0 до 100 МГц з апаратним буфером на 131071 вибірок для кожного каналу. Вхідний опір вибирається програмно - 1 МОм або 50 Ом.
Прилад має стандартну систему синхронізації, що працює в режимах «чекає», «одиночний» і «авто» з регульованим рівнем запуску. Додатково запуск може здійснювати по входу зовнішньої синхронізації (поріг спрацьовування TTL-рівня).
Горизонтальна розгортка варіюється в широких межах і відповідає 3-м основним режимам осцилографа:
- Осцилограф в режимі реального часу (діапазони розгортки - від 500 нс / справ до 50 мс / справ; частота дискретизації - до 100 МГц);
- Стробоскопический осцилограф (діапазони від 25 нс / справ до 200 нс / справ; еквівалентна частота дискретизації - до 2 ГГц);
- Самописець (безпаперовий, діапазони розгортки - від 500 мкс / справ до 50 год / справ, частота дискретизації - до 50 кГц - залежить від використовуваного ПК).
Програмним забезпеченням підтримуються щупи 1: 1, 1:10 і 1: 100. Режим відкритого і закритого входу (DC або AC) може бути обраний незалежно для кожного каналу. У режимі AC придушуються частоти нижче 1 Гц. Будь-який з входів може бути заземлений без від'єднання щупів від вимірюваної системи. Вимірювання може синхронізуватися по каналу A, B або по сигналу на зовнішньому вході синхронізації. Поріг синхронізації може бути встановлений незалежно для кожного каналу в діапазоні цілого екрану осцилографа. Поріг зовнішнього входу синхронізації - ТТЛ сумісний (1,2 В). Прилад має стандартну систему синхронізації, що працює в режимах «чекає», «одиночний» і «автоматичний».
Для зв'язку з комп'ютером в АСК-3105 використовується Розширений Паралельний порт (EPP). АСК-3106, АСК-3107 , АСК-3116 , АСК-3117 забезпечені USB 1.1 портом.
АСК-3116 , АСК-3117 мають гальванічну розв'язку по USB, а також мають виносний блок живлення на 6,5 В, який істотно розширює можливості застосування цих приладів в польових умовах, надаючи необхідну гнучкість і мобільність у вирішенні конкретних завдань.
Вимоги до комп'ютера:
- Порт USB 1.1 (для АСК-3106, АСК-3106L , АСК-3107 , АСК-3116 , АСК-3117 );
- встановлена операційна система Windows XP / 7/8 / 8.1 / 10;
- Відеосистема VGA (дозвіл 640х480, 16 кольорів), бажано дозвіл 800х600, 24-бітний колір;
- Буде користуватися звуковими повідомленнями програми необхідні звукова плата і колонки;
- Для використання усіх можливостей програми рекомендується використання процесора не менше Pentium II 400 і ОЗУ об'ємом не менше 32 Мб.
Програмне забезпечення (ПО) дає можливість повного управління приладом, а також надає ряд сервісних можливостей (експорт / імпорт даних, математична обробка сигналів, розширені вимірювання, цифрова фільтрація, аварійна сигналізація в режимі самописця)
Кожен канал ACK-3106 має власний АЦП. Це означає, що ACK-3106 є «істинним двох / чотирьохканальним осциллографом», де відсутні побічні ефекти, властиві приладів для ущільнення каналів.
Особливості 2-х канального USB осцилографа АСК-3106:
- Дискретизація до 100 МГц в режимі реального часу;
- 2 або 4 незалежних канали з смугою до 100 МГц на канал;
- Велика, що визначається користувачем довжина запису - до 132 кБ на канал;
- Довільно настроюється режим предзапісі / послезапісі;
- Висока чутливість (від 2 мВ / справ);
- Високоомний (1 МОм) і низькоомним (50 Ом) вхід, програмно комутовані входи;
- Інтерфейс - USB 1.1;
- Режим (безпаперового) самописця, аварійна сигналізація;
- Кнопка автоматичної настройки розгортки / синхронізації;
- Автоматичні вимірювання, в тому числі визначення фазового зсуву;
- Статистичні вимірювання і побудова гістограм;
- Спектроанализатор (БПФ);
- Цифрове післясвітіння;
- Цифрова фільтрація;
- Програмна емуляція вхідного сигналу;
- Російськомовний або англомовний (за вибором користувача) інтуїтивно-зрозумілий інтерфейс із змінним оформленням;
- Збереження даних і конфігурації приладу;
- Трансляція даних в MS Excel зі збереженням масштабів по осях осцилограми.
Інтерфейс 2-х канального USB осцилографа АСК-3106:
АСК-3106 має зрозумілий і зручний інтерфейс, який може налаштовуватися користувачем. Наприклад, користувач може вибрати зовнішній вигляд і кольорове оформлення панелей приладу, колірну схему для осциллограмм, мова панелей (російська або англійська), включити і записати свій варіант звукового супроводу подій та ін.
До послуг користувача - спливаючі підказки, «прилипають» панелі (прилипли панелі розташовуються впритул один до одного і переміщаються разом, як одне вікно).
Кожен режим роботи осцилографа виконаний у вигляді окремого вікна, які користувач може мати у своєму розпорядженні в зручному для себе місці екрану монітора.
Головне вікно осцилографа - масштабується і може працювати в повноекранному режимі. В цьому вікні можна змінити масштаб, встановити масштаб по області графіка, обмеженою курсором. Для того, щоб користувач міг мати загальне уявлення про характер інформації повного буфера і вибрати потрібну частину для докладного відображення, служить додатковий оглядовий відключається графік в нижній частині панелі, індиціюється завжди повний буфер зібраних даних.
Дуже зручний режим «замикання» курсорів, в якому курсор автоматично встановлюється на найближчу точку осцилограми.
Всі настройки приладу можна зберегти в спеціальному файлі конфігурації, який при необхідності можна завантажити при наступному сеансі роботи.
Автоматична настройка на сигнал:
За цією командою програма буде намагатися автоматично підібрати оптимальні для поданого сигналу настройки приладу - горизонтальну і вертикальну розгортку і рівень синхронізації.
Предзапісь / Послезапісь:
АСК-3106 може відображати сигнал як після моменту спрацьовування схеми запуску (послезапісь), так і безпосередньо до нього (предзапісь).
Предзапісь тоесть затримка запуску щодо початку відображення сигналу - кількість вибірок, що збираються приладом перед переходом в режим очікування події запуску. Можна вибрати зі значень від 0 до 131071. Довжина послезапісі - кількість вибірок, що збираються приладом після виникнення події запуску. Можна вибрати зі значень від 0 до сто тридцять одна тисяча сімдесят-один.
Сума значень затримки запуску і довжини послезапісі дають загальний розмір буфера даних, який буде прочитаний програмою з приладу після закінчення циклу вимірювань. При цьому загальний розмір буфера даних не може перевищувати сто тридцять одна тисяча сімдесят-один вибірок на канал.
Збереження даних:
Збереження зібраних осциллограмм використовується універсальний текстовий формат CSV (Comma Separated Values), який може бути в подальшому відкритий як самою програмою осцилографа, так і будь-яким текстовим редактором або процесором електронних таблиць. Перед масивом даних в файл записуються коментар користувача і налаштування осцилографа, що дозволяє прив'язати збережені дані до абсолютних величин.
Крім цифрового збереження результатів вимірювань в формі текстового файлу, можливо збереження в файл вже готового зображення отриманих сигналів. Ви можете зберегти зображення сигналів на графіку в файл у форматі BMP (Windows bitmap).
Збережене зображення потім можна завантажити в якості фону графіка для візуального порівняння збережених і нових сигналів.
Дані в режимі самописця записуються в найбільш економічному битовом форматі.
На початку файлу записується коментар користувача, настройки осцилографа, далі пишуться дані по мірі їх надходження. При необхідності можна перетворити двійковий файл в той же текстовий формат «CSV», який використовується при запису даних в файли в звичайному режимі.
При завантаженні збережених даних, програма зупиняє поточні вимірювання, відновлює збережені в файлі настройки приладу і відображає дані осцилографа точно так же, як звичайні вимірювання. Далі Ви можете проводити з ними будь-яку доступну в програмі обробку. Для перегляду файлів даних самописця використовується вбудовані програмні кошти, що викликаються з інструментальної панелі самописця. З їх допомогою Ви можете запустити або зупинити перегляд файлу, переміщатися вручну по файлу і регулювати швидкість його автоматичної прокрутки.
Визначення параметрів сигналу:
Користувачеві АСК-3106 доступні курсорні вимірювання, з можливістю відображення різниці між двома курсором.
Програма має видатні можливості автоматичного визначення стандартних параметрів імпульсних сигналів. Обчислення параметрів проводяться за вказаною ділянці сигналу.
- амплітуда;
- розмах;
- Позитивний викид (Визначається для кожного знайденого періоду і усереднюється);
- Негативний викид (Визначається для кожного знайденого періоду і усереднюється);
- Медіана (Рівень, відповідний половині різниці між основними верхнім і нижнім рівнями);
- Середнє (Рівень середнього арифметичного значення по всіх знайдених на вказаній ділянці періодів);
- Стандартна девіація (Корінь із середнього квадратичного відхилення від середнього значення по всіх знайдених на вказаній ділянці періодів);
- Середнє квадратичне значення (СКЗ). (Середнє квадратичне значення по всіх знайдених на вказаній ділянці періодів);
- Період (Час між сусідніми непарними (наприклад, першим і третім, третім і п'ятим) переходами сигналу через рівень медіани. Визначається для кожного знайденого періоду і усереднюється);
- Частота (Визначається, як величина, зворотна періоду);
- Тривалість імпульсу (Час від початку імпульсу (перехід сигналу через рівень медіани на висхідному фронті) до його кінця (перехід сигналу через рівень медіани на низхідному фронті). Визначається для кожного знайденого періоду і усереднюється);
Відносна тривалість імпульсу (Відношення довжини імпульсу до його періоду) Час наростання (спаду) Позначений на малюнку як R (F). Час позитивного (негативного) переходу. Час переходу визначається за рівнями 10% і 90% амплітуди. Визначається для кожного знайденого періоду і усереднюється.
Алгоритми, що використовуються для визначення параметрів імпульсів, можуть використовуватися для виконання такої поширеної завдання, як виділення з відображуваного ділянки сигналу цілого числа періодів.
Вимірювання фазового зсуву:
У програмі існує можливість автоматичного обчислення фазового зсуву сигналу каналу B щодо каналу A. Для визначення величини фазового зсуву в даній програмі застосовані 3 методу: геометричний метод, формула косинуса кута втрат, що дозволяє уникнути грубих помилок геометричних методів, що виникають через випадкових перешкод, які деформують форму сигналу. (Мало того, в цьому випадку можливе визначення зсуву фаз між сигналами абсолютно різної форми), а також спектральний метод, який використовує БПФ. В останньому випадку, порівняння фаз йде тільки по основній гармоніці сигналів. Користувач може вибрати будь-який з цих методів.
Статистичні вимірювання:
Для більшого числа визначених програмою параметрів є можливість проведення статистичної обробки цієї величини за часом (до трьох одночасно оброблюваних параметрів). При кожному новому вимірі нове значення обраного параметра вносить відповідні поправки в обчислювані статистичні величини.
Середнє - середнє арифметичне за вибіркою. Сума всіх набраних значень поділена на їх кількість.
Максимум - максимальне значення у вибірці.
Мінімум - мінімальне значення у вибірці.
Ст. девіація - стандартна девіація, квадратний корінь із середнього квадрата відхилення кожного із значень у вибірці від середнього значення. Врахуйте, що тут використовується спрощений накопичувальний алгоритм розрахунку девіації, що не враховує зміни середнього значення. Це спрощення, як правило, призводить до невеликого заниження розрахункового значення. Більш суворий і точний алгоритм використовується при побудові гістограми.
Гістограма розподілу ймовірності:
У програмі передбачена можливість графічного відображення розподілу ймовірності одного з оброблюваних статистичних параметрів. Крім того, є можливість отримати розподіл виміряного значення сигналу в кожному дискретний по всьому зібраному буферу.
Гістограма може працювати в двох режимах. У першому - відображається розподіл виміряної величини в тій частині буфера зібраних даних, який в даний момент виводиться на основному графіку головній панелі. У другому - розподіл будується за одним з параметрів, що обробляються в панелі статистики. У цьому режимі для оброблюваного параметра відводиться додатковий буфер для зберігання останні 1000 вимірювань, при цьому виникає можливість визначення моментів розподілу високих порядків, що дозволяє визначати асиметрію і ексцес. Крім того, значення девіації також може бути обчислено точніше, ніж наведено в панелі статистики. Режим роботи гістограми залежить від положення кнопок. Параметр, за яким будується розподіл ймовірності, вказується в заголовку гістограми.
У числових полях панелі гістограми виводяться:
- X1 - x-координата (виміряні величини) за першим курсору;
- Y1 - y-координата (кількість знайдених величин в розподілі) за першим курсору;
- DX - різниця між 2 і 1 курсором по осі x;
- DY - різниця між 2 і 1 курсором по осі y;
- P - ймовірність попадання вимірюваної величини в межі значень, позначені курсором (по горизонталі);
- Середнє - середнє значення в розподілі;
- Девіація - стандартна девіація розподілу;
- Асиметрія - асиметрія розподілу;
- Ексцес - ексцес розподілу.
Спектральний аналіз (швидке перетворення Фур'є):
Програма дозволяє провести спектральний аналіз виділеної ділянки сигналу. Для цього використовуються алгоритми прямого та зворотного швидкого перетворення Фур'є (ШПФ).
У режимі БПФ користувач може бачити:
- Число точок дискретизації сигналу, за якими проводиться перетворення;
- Число точок для перетворення після передискретизации (найближчим зверху число - ступінь двійки). Передискретизація необхідна для використання алгоритму швидкого перетворення;
- Основна частота - основна частота сигналу. Визначається по максимальному модулю коефіцієнтів розкладання;
- Переходи. н. і. (%) - коефіцієнт нелінійних спотворень в процентному вираженні;
- Частота - частота, відповідна точці спектра, зазначеної курсором;
- Рівень - рівень в точці спектра, зазначеної курсором, щодо максимуму (приймається за 0 дБ);
Пот. фільтра (%) - потужність фільтра в процентному вираженні. Відношення потужності пропускаються фільтром гармонік до повної потужності сигналу.
Користувач може встановити число перших коефіцієнтів розкладання, що відображаються на графіку спектра. Це число не може бути більше половини бази.
Графік БПФ відображає спектр вибраного тону в логарифмічною шкалою «частота-амплітуда». За бажанням користувача може також відображатися фазо-частотна залежність. Для вимірювань використовується вертикальний курсор.
Після увімкнення режиму перетворення Фур'є Ви можете використовувати можливість спектральної фільтрації сигналу. Суть його в тому, що перед зворотним перетворенням аналізованого сигналу Ви можете залишити в ньому тільки ті частоти, які Вам потрібні, і придушити небажані.
За бажанням користувача на графіку може відображається фазо-частотна залежність.
Цифрова фільтрація:
Крім апаратної фільтрації сигналу в ланцюгах запуску, що не впливає на результати оцифровки сигналу, система має можливості цифрової фільтрації виміряного сигналу. Ці функції реалізовані на програмному рівні і діють тільки на відображення вже зібраних даних. Включити і вимкнути фільтрацію можна за допомогою панелі цифрової фільтрації.
Найпростішу фільтрацію забезпечує алгоритм накопичувального фільтра. Для кожної точки часу відображається середнє за вказану кількість зборів значення сигналу. Таким чином, придушуються випадкові шумові складові сигналу. Для кожної точки часу відображається середнє за вказану кількість зборів значення сигналу. Кількість точок для усереднення задається користувачем в діапазоні від 0 до 50.
Поліноміальній фільтр НЕ требует повторних вімірів. Вікорістовується Швидкий алгоритм багатопрохідного біномного згладжування. Кількість проходів задається користувачем в діапазоні від 0 до 50. Різкі кидки сигналу «розмазуються» по ближнім точкам, тим самим придушуються високочастотні шуми. Може сильно спотворювати сигнал, який має «незграбну» форму. Включений накопичувальний або поліноміальний фільтр діє на обидва канали в виділеному часовому діапазоні.
Великі можливості представляє використання спектрального фільтра. Для використання цієї функції необхідно включити режим перетворення. В результаті цього перетворення досліджуваний сигнал представляється як суперпозиція гармонійних коливань з різними частотами, амплітудами і фазами. За допомогою графічних елементів панелі Фур'є-аналізу користувач може вказати програмі проводити зворотне перетворення, попередньо видаливши зазначені компоненти сигналу. Спектральний фільтр буде діяти тільки на той канал, для якого проводиться швидке перетворення Фур'є.
Математична обробка (спеціальні функції):
АСК-3106 має потужні математичні засоби для обробки зібраних даних «на льоту».
На основний графік головній панелі, крім осциллограмм по обох каналах можна виводити математичні функції від них:
- Сума (різниця, ставлення, твір) каналів A і B - Для кожної точки часу обчислюється зазначена арифметична операція між відповідними значеннями каналів A і B;
- Середнє геометричне каналів A і B - Для кожної точки часу обчислюється квадратний корінь з добутку відповідних значень каналів A і B;
- Похідна обраного каналу - Відображаються результати дискретного диференціювання обраного каналу;
- Інтеграл обраного каналу - Обчислюється певний інтеграл для обраного каналу. Як адитивної постійної вибирається середнє значення сигналу у видимій області;
- Інтеграл твори каналів - Обчислюється певний інтеграл для твору каналів. Як адитивної постійної вибирається середнє значення твори сигналів у видимій області;
- Кореляція каналів A і B - Знаходить кореляцію масивів даних каналів А і В;
Передавальна функція каналу A до B - передавальна функція - відношення лапласовского зображень двох функцій. У програмі для обчислення передавальної функції використовується перетворення Фур'є, як окремий випадок перетворення Лапласа, т. К. Результати цих перетворень, в загальному випадку, є комплексними, для відображення на графіку використовуються модулі результатів. Висновок здійснюється в логарифмічною шкалою.
Режим мультіналоженія:
У програмі передбачена можливість симуляції режиму післясвітіння аналогового осцилографа. Для цього при перемальовуванні основного графіка новими сигналами попереднього не затираються, а гаснуть поступово, втрачаючи яскравість з кожним наступним оновленням екрана, повністю зникаючи за 7 «проходів променя».
Режим (безпаперового самописця):
Режим самописця якісно відрізняється від звичайних режимів осцилографа тим, що читання даних з приладу і їх відображення проводиться в реальному часі, без зупинки процесу вимірювань. Щоб при цьому не губилися можливості обробки даних на основному графіку головній панелі, введена окрема панель самописця з «стрічкопротяжного» графіками. Дані в ці графіки виводяться безперервно в міру надходження нових даних.
Основний графік самописця - НЕ масштабований графічний елемент «стрічкопротяжного» типу. Відображає десяту частину повного буфера даних приладу (6553 вибірок) з частотою 1 з 10 точок. Оглядовий графік самописця - НЕ масштабований графічний елемент «стрічкопротяжного» типу. Відображає повний буфер даних приладу (131071 вибірок) з частотою 1 з 100 точок.
При цьому можна скопіювати накопичені в повному буфері дані для обробки в основний і оглядовий графіки головній панелі. Після копіювання даних самописця їх обробка нічим не відрізняється від вимірювань в звичайних режимах.
У режимі самописця користувач може:
- Завантажити записаний раніше файл даних (відновлюються також збережені настройки приладу - діапазони, розгортка);
- Зберегти дані і поточні налаштування приладу в файл. У всіх режимах, крім режиму самописця, зберігається текстовий файл у форматі «CSV», в який записуються останні зняті дані. У режимі самописця створюється двійковий файл, в який проводиться постійне дописування нових даних;
- Запустити / зупинити перегляду завантаженого файлу даних самописця;
- За допомогою ползункового регулятора переміщатися на завантаженому файлі даних самописця;
- За допомогою ползункового регулятора змінювати швидкість прокрутки завантаженого файлу даних самописця;
- Використання 2-х міток часу по системним годинах ПК. На спеціальній панелі відображаються такі величини: X - масштаб горизонтальної осі основного графіка самописця, X1 - положення першої мітки часу, X2 - положення другої мітки часу, dX - різниця між мітками часу, ZT - початок шкали часу з системних годинах ПК, ZD - початок шкали часу (дата за календарем ПК);
За допомогою регулятора верхнього (нижнього) аварійної межі задавати межа, при виході сигналу за який спрацьовує аварійна сигналізація, при цьому на екрані з'являється індикація «Тривога» - миготливий індікатор- «лампочка» і виконується заздалегідь задана користувачем команда операційної системи (що відображає реакцію користувача на аварійну ситуацію).
Емуляція сигналу:
Для роботи програми у відсутності реального приладу (з тестовими або навчальною метою) можна скористатися функцією емулятора сигналів. Програма буде працювати так, як ніби до неї підключений реальний осцилограф, на входи якого подається періодично повторюється заданий Вами сигнал.
Користувач может:
- Вибрати один зі стандартних сигналів зі списку «Визначені форми»;
- Задати сигнал у вигляді математичної формули в рядку «Функція»;
- Просто намалювати потрібну форму мишкою на графіку.
Вимоги до комп'ютера:
- Паралельний порт, який працює в режимі EPP або USB 1.1;
- Встановлена операційна система Windows 9x або Windows 2000 / XP;
- Відеосистема VGA (дозвіл 640х480, 16 кольорів), бажано дозвіл 800х600, 24-бітний колір;
- Буде користуватися звуковими повідомленнями програми необхідні звукова плата і колонки;
- Для використання усіх можливостей програми рекомендується використання процесора не менше Pentium II 400 і ОЗУ об'ємом не менше 32 Мб.
