Обзор автоматизированных средств измерений

Введение

Человечество во все времена стремилось облегчить не только свой физический труд, но и интеллектуальную деятельность, в частности математические расчеты и вычислительные процессы, постоянно выполняемые человеком в быту, в процессе хозяйственной деятельности.

Механические средства для счета и вычислений были известны в далеком прошлом. Так, первая арифметическая машина появилась в 1642 году, ее изобрел французский математик Блез Паскаль, на ней достаточно эффективно выполнялись операции сложения и вычитания. Возможность выполнения умножения и деления механической машиной было доказано математиком Лейбницем в 1672 году, а уже в 1693 году он построил свою вычислительную машину и продемонстрировал ее в Парижской академии наук. Еще более удачную арифметическую машину построил в 1774 году изобретатель Ган, его машина выполняла четыре арифметических действия, причем максимальный разряд результата частного от деления равнялся 10. В 1820 году появился первый арифмометр, автором которого был Карл Томас.

Начиная с конца XIX в. и вплоть до 60-х годов XX столетия в мире было разработано и выпущено множество самых различных механических и электромеханических вычислительных машин. Решающим моментом в революции счетной техники явилась замена механических и релейных конструктивных элементов на электронные. Огромную роль в создании новой технологии по обработке и вычислению данных стали играть персональные ЭВМ или персональные компьютеры (ПК). В современных хозяйствования от бухгалтеров требуется освоение новых эффективных методов работы, позволяющих повысить их профессиональные качества. Одним из них является использование современной информационной технологии в бухгалтерии.

По определению <информационная технология> включает в себя методы обработки информации как результат сочетания технических возможностей вычислительной техники, электросвязи, информатики, направленных на сбор, накопление, анализ, доставку информации потребителям независимо от расстояния и объемов; на автоматизацию рутинных операций и подготовку аналитической информации> для принятия решений. Современная информационная технология - это обработка информации с помощью персонального компьютера (ПК) и современного программного обеспечения.

В последние пятнадцать лет развитие электронной техники и технологии можно сравнить с лавинообразным процессом - чем выше настоящий уровень компьютерной технологии, тем, соответственно быстрее идет ее развитие. Это связано с тем, что в данном случае продукты технологии служат одновременно и ресурсом, необходимым для ее развития. Поэтому мы стали свидетелями действительно лавинообразного развития разнообразной электронно-вычислительной техники, увеличения ее мощности, снижением стоимости ее производства и, как следствие всего этого, проникновения ее практически во все сферы жизни общества.

Вообще-то, персональные компьютеры существуют уже достаточно давно, но если, скажем, в начале восьмидесятых годов еще шла <война> различных платформ, среди которых были PC, Spectrum-совместимые, Macintosh, Commondore, Atari, и прочие, которые (практически все из них тогда) характеризовались весьма небольшим объемом оперативной памяти и невысоким быстродействием, что, естественно, рождало за собой проблему разработки соответствующего программного обеспечения. В принципе, разработка средств для автоматизации вычислений была возможна и тогда, но это приходилось делать непосредственно на языке программирования (который либо выбирался разработчиком, либо, что совсем уж несерьезно, был аппаратно встроен в систему) . Поэтому разработка более или менее нормальной системы, способной выполнять поставленные задачи, требовала недюжинных программистских навыков. И это при том, что, скорее всего, такая система была способна решать только узкий, определенный еще на этапе создания, круг задач. Кроме того, ограниченность системных ресурсов делала практически невозможным создание действительно универсальной системы, которую можно бы было легко приспосабливать под конкретные задачи, требующиеся для автоматизации, и которая бы обладала <дружественным интерфейсом пользователя> , т.е. такой средой взаимодействия пользователя и программы, которая бы позволяла легко взаимодействовать с программой и <добиваться> от нее нужных результатов. Часто вообще взаимодействие с подобными программами вызывало очень большие трудности, поскольку иногда поменять какие-либо настройки было возможно только через модификацию исходного текста программы, поскольку для создания универсальной и конфигурабельной программы не хватало системных ресурсов, т.е. программа просто не умещалась в памяти компьютера.

И, кроме всего прочего, не было совместимости между платформами, т.е. программное средство, разработанное для какой-то определенной платформы, было просто невозможно использовать, а другой без проведения каких-либо дополнительных работ по конвертации, преобразованию форматов представления данных, и пр. Но даже на такой базе стало возможным создание средств автоматизации различных вычислений, потому что компьютер уже являлся средством, возможности которого на порядок превосходили возможности программируемых калькуляторов, не говоря уже о калькуляторах обычных.

С течение времени ситуация постепенно изменялась в лучшую сторону, на рынке персональных компьютеров лидерство постепенно завоевала платформа PC, хотя многие до сих пор не соглашаются с подобным утверждением. Так или иначе, вычислительные мощности многократно возросли, что постепенно позволило создать удобный и завоевавший всеобщую популярность <графический интерфейс> - удобную и интуитивно понятную среду взаимодействия пользователя и программ (вполне наглядным примером которого является завоевавшая всеобщую популярность и получившая широчайшее распространение у нас в стране, да и во всем мире операционная система Microsoft Windows, под управлением которой работает огромное множество программ. Стали также возможны разработки и программные средства, о которых раньше приходилось только мечтать.

Более того, работа с подобными средствами разработки теперь многократно упростилась, увеличилась ее эффективность, скорость и качество, и снизилась сложность самого процесса разработки, благодаря чему этот процесс перестал быть неким <таинством>, доступным лишь <посвященным> (программистам), и стал доступен практически любому человеку. Иными словами, специалисту в какой-либо области теперь не обязательно нужен программист для того, чтобы разработать средство автоматизации, и благодаря такому разделению задач эффективность увеличилась - ведь профессионал знает гораздо лучше, чем программист, каким требованиям должно удовлетворять разрабатываемое средство, поэтому и повысилось качество разработки. Удобство интерфейса сделало такие средства более универсальными - ведь теперь можно не просто написать инструкцию, но и, допустим, снабдить свое средство дополнительными интерфейсными элементами, типа всплывающих подсказок, которые бы появлялись при наведении курсора на нужную клетку таблицы, и содержали бы информацию о том, что за информация содержится в данной клетке (или, например, что надо в эту клетку ввести).

Таким образом, подводя итог этому вступлению, необходимо сказать о том, что в настоящее время информационные технологии все глубже проникают практически во все сферы общества, и скорость этого процесса все еще возрастает. Поэтому для решения прикладных задач теперь уже решающую роль играет не доступность компьютеров и компьютерных технологий, как всего десять-пятнадцать лет назад, но, скорее, правильность выбора средств для решения конкретных задач, которые должны удовлетворять требованиям учета специфики, но в то же время являться универсальными и простыми в освоении. Поэтому данный обзор, ни в коем случае не претендующий на абсолютную полноту, служит для того, чтобы составить представление о целесообразности выбора того или иного программного средства для автоматизации решения какой-либо конкретной задачи.

1. Обзор автоматизированных средств

К автоматизированным средствам измерений относятся автономные непрограммируемые приборы и гибкие измерительные системы (ГИС). Автономные приборы работают по жесткой программе и предназначены для измерений определенных параметров сигналов или цепей. Как правило это цифровые приборы, например вольтметры, в которых часть операций, таких как определение полярности измеряемого постоянного напряжения или переключение диапазонов, осуществляется автоматически.
Основная особенность ГИС - возможность программным способом перестраивать систему для измерений различных физических величин и менять режим измерений. Никаких изменений в аппаратной части при этом не потребуется. Различают ГИС с интерфейсом, микропроцессорные и компьютерно-измерительные.
Основной способ создания мощных многофункциональных ГИС - объединение с помощью специальной многопроводной магистрали в одну систему ЭВМ, измерительных приборов и устройств отображения информации. Такие системы называют измерительно-вычислительными комплексами (ИВК). Устройство сопряжения ЭВМ со средствами измерений называют приборным интерфейсом или просто интерфейсом. Иногда в это понятие вкладывают и программное обеспечение системы.
В микропроцессорных приборах все элементы подключают к магистрали микропроцессора, отдельной магистрали нет. Встроенные микропроцессоры обычно реализуют сервисные операции (выбор диапазона измерений), обеспечивают различные режимы измерений и вычисляют некоторые параметры сигнала.
В приборах рассматриваемого типа не предусматривается программирование микропроцессора в процессе эксплуатации. Необходимые программы обработки хранятся в постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ), по мере надобности их вызывает оператор с помощью клавиатуры.
В наиболее совершенных микропроцессорных средствах измерений наметилась тенденция создания возможности составления оператором программ в дополнение хранящимся в ПЗУ программам. Наиболее ярко эта тенденция проявилась в новом поколении средств измерений - КИС. Эти системы объединяют средства измерений, вычислений и управления на собственной шине микроЭВМ. Все функциональные элементы КИС удается разместить на одной или двух платах, встраиваемых в ЭВМ. С развитием средств вычислительной техники возможности КИС приближаются к возможностям ИВК, но превосходят последние по уровню интеграции и гибкости.
Как правило, ИВК строят по принципу агрегатирования, согласно которому системы создают из стандартных устройств - модулей, конструктивно законченных и выпускаемых серийно. При такой структуре система способна к быстрой перестройке в соответствии с изменившейся задачей. Для этого достаточно заменить часть модулей и изменить программное обеспечение. Такая система легко модернизируется, а ее разработка не требует большого времени. Совместимость элементов ИВК- Объединение устройств в единую систему возможно при выполнении условия их совместимости. Различают информационную, энергетическую и конструктивную совместимости.
Важнейшей является информационная совместимость. Она заключается в согласовании параметров сигнала устройств по видам, информативным параметрам и уровням. Информационная совместимость позволяет отдельным модулям обмениваться информацией в соответствии с заданным алгоритмом, а также различными служебными сигналами, например адресами и командами. Информационная совместимость необходима для реализации любого интерфейса.
Энергетическая совместимость заключается в согласовании напряжений и токов, питающих модули, и линий их передачи. Конструктивная совместимость заключается в конструктивном согласовании модулей, позволяющем использовать их совместно. Требования энергетической и конструктивной совместимости в разных интерфейсах существенно различаются.
В зависимости от задач ИВК, номенклатуры используемых средств измерений и их характеристик можно построить интерфейсы различной сложности с различными структурами. Создание интерфейсов для каждой задачи или групп задач экономически невыгодно, поэтому разработаны стандартные интерфейсы. В нашей стране принято несколько интерфейсов, в качестве примера рассмотрим интерфейсы МЭК 625.1 и КАМАК.
Эти интерфейсы относятся к числу магистральных, в которых все устройства подключены к общей магистрали. По отношению к магистрали модули могут быть источником информации или ее приемником. Источник предназначен только для передачи информации. В каждый момент в системе может быть только один источник. Приемник служит для приема информации, их может быть несколько.
Каждое устройство (источник или приемник) имеет свой адрес, по которому осуществляется его вызов для обмена информацией. Адресацию устройств и управление их работой выполняет контроллер. Функции контроллера часто выполняет ЭВМ с интерфейсом.
Один и тот же прибор в системе может поочередно выполнять различные функции. Например, вольтметр на котором перед измерениями устанавливают нужный диапазон измерений, в это время является приемником. В ходе передачи результатов измерений вольтметр функционирует как источник информации.
Передача сообщений в интерфейсе может происходить синхронно или асинхронно. При синхронном методе ритм обмена информацией задается синхроимпульсами подобно тому, как это делается в микропроцессорах. Этот способ позволяет получить высокую скорость обмена, если все устройства характеризуются приблизительно равным и достаточно высоким быстродействием. Если же быстродействие устройств сильно различается, то предпочтителен асинхронный метод, при котором обязательным условием обмена является получение каждым из участвующих в обмене устройств подтверждения о готовности других устройств принимать или передавать информацию. Скорость обмена в этом случае определяется наименее быстродействующим устройством.

2. Возможности интерфейса МЭК 625.1

Интерфейс предназначен для создания небольших локальных ИВК на основе серийно выпускаемых промышленностью средств измерений: цифровых вольтметров, частотомеров, программируемых генераторов, в состав которых введены интерфейсные модули, позволяющие использовать средства измерений как в составе ИВК, так и автономно- Именно в возможности создания ИВК на базе уже имеющихся средств измерений заключается перспективность интерфейса и его широкое распространение.
Если необходимые приборы с интерфейсными модулями уже имеются и можно выбрать ЭВМ, то создание аппаратной части ИВК заключается в соединении всех составных приборов с ЭВМ специальным кабелем со стандартным разъемом.
Интерфейс положен в основу единого агрегатируемого комплекса автоматизированных средств измерительной техники (ЕАКАСИТ), принятому у нас в стране в радиотехнической отрасли.
Основы интерфейса были разработаны фирмой <Хьюлетт- Паккард>, а затем стандарт был рекомендован Международной электротехнической комиссией (МЭК) в качестве международного.
Структура интерфейса.
Взаимодействие входящих в ИВК приборов осуществ-ляется с помощью канала общего пользования (КОП), включающего интерфейсные модули (ИМ) и магистраль. К магистрали подключают устройства, например вольтметр, частотомер, генератор и микроЭВМ, снабженные интерфейсными модулями. По КОП передают всю информацию, необходимую для согласования работы устройств: результаты измерений, адреса устройств, команды. Существуют однолинейные команды, передаваемые по одной линии, и многолинейные, для передачи которых используют сразу несколько линий. Информацию передают в двоичном коде: низкому уровню напряжения на линиях соответствует логическая единица, а высокому - логический нуль (в системе принята отрицательная логика).
Магистраль состоит из 16 однопроводных линий связи, которые по функциональному назначению делят на три шины: данных, управления и синхронизации. Шина данных объединяет восемь линий.
По ней передают результаты измерений, адреса и многолинейные команды. Одновременно по восьми линиям данных можно передать 8 бит информации - 1 байт.
Шина управления состоит из пяти линий: <управление> (УП), <конец передачи> (КП), <очистить интерфейс> (ОИ), <дистанционное управление> (ДУ) и <запрос на обслуживание>
(ЗО). По шине <управления> передают сигналы, предназначенные для согласования работы устройств в рамках интерфейса.

Линия <управление> используется контроллером для определения вида сообщений, передаваемых по шине данных. Низкий уровень напряжения на линии свидетельствует о том, что передаются сообщения, предназначенные для управления интерфейсом и называемые интерфейсными. При высоком уровне передаются сообщения устройств - данные о результате измерений, состоянии прибора, выбранном диапазоне измерений.
Линия <очистить интерфейс> управляется контроллером и предназначена для приведения интерфейса в исходное состояние. В режиме измерений контроллер поддерживает на линии высокий уровень напряжения, а перед проведением цикла измерений коротким импульсом отрицательной полярности контроллер переводит интерфейс в исходное состояние.
Линия <конец передачи> управляется источником информации. По окончании передачи данных источник устанавливает низкий уровень напряжения на линии, что свидетельствует о том, что все данные переданы.
Линия <дистанционное управление> управляется контроллером. При низком уровне устройство получает разрешение на переход с управления органами регулировки с лицевой панели (местное управление) на дистанционное управление по КОП.
Линия <запрос на обслуживание> управляется всеми устройствами. В обычном режиме на ней поддерживается высокий уровень напряжения. Когда один из приборов требует приоритетного обслуживания контроллером, то он устанавливает низкий уровень напряжения на линии. При этом прерывается текущий обмен информацией по магистрали и контроллер начинает работать с прибором, требующим обслуживания.
Шина синхронизации состоит из трех линий: <готов к приему>, <данные приняты> и <сопровождение данных> и служит для организации асинхронного режима передачи и приема информации по линиям данных от источника к приемнику.
Общая характеристика интерфейса. Интерфейс МЭК предназначен для создания небольших локальных ГИС, например, в рамках научных лабораторий. Он обеспечивает возможность согласованной работы входящих в систему устройств в соответствии с заложенной в ЭВМ программой.
К КОП можно подключить до 15 устройств. В зависимости от длины магистрали скорость передачи информации уменьшается с 1 000 000 байт/с при длине 1 м до 250 000 байт/с для линии максимально допустимой длины 20 м. Реализовать такую скорость в системе не удается из-за значительного времени, необходимого для организации работы интерфейса. Наибольшее время (до 100 мкс) может занимать реакция системы на сигнал <очистить интерфейс>. Общее же время, необходимое для осуществления полного цикла обращения к прибору, может составлять до единиц миллисекунд.
Большая часть выпускаемых промышленностью средств измерений требует значительного времени для проведения одного измерения, составляющего от единиц миллисекунд до единиц секунд. Поэтому быстродействие системы, как правило, определяется не интерфейсом, а инерционностью применяемых средств измерений.
Для управления интерфейсом применяют микроЭВМ (Мэра-660, Искра-226, Нейрон), программируемые на языках высокого уровня. Для работы с интерфейсом существуют специальные версии языков, например Бейсик, дополненный необходимыми для работы с интерфейсом инструкциями.

3. Интерфейс КАМАК

Этот стандарт служит основой создания мощных наращиваемых ГИС, предназначенных для управления экспериментальным оборудованием и обработки данных.
Стандарт разработан под руководством Европейского комитета по стандартизации в ядерной электронике, в нашей стране он регламентирован ГОСТ 26.201-80.
Общая структура. В системе КАМАК все устройства выполняются в едином конструктивном оформлении в виде модулей - вставных блоков, помешенных в стандартный каркас - крейт, который схематически показан на рисунке внизу. Модули шириной кратной 17,2 мм, вставляют в ячейки крейта и стандартными разъемами соединяют с расположенной на задней стенке крейта магистралью. В крейте предусмотрено 25 ячеек.
Работать модули могут только в крейте, поскольку от источников питания по магистрали к ним поступают все необходимые сигналы и напряжения питания. Модули предназначены для выполнения различных операций по обработке информации, ее приему, передаче, преобразованию и хранению.Выпускается около 1000 модулей различного назначения: универсальные регистры, модули

преобразования кодов, уровней, модули памяти, аналоговые мультиплексоры, модули арифметических операций, счетчики, АЦП и ЦАП. Непосредственно измерения модули не выполняют, хотя в отдельных случаях, подобрав необходимые модули и обеспечив их взаимодействие, можно решать и измерительные задачи. Как правило, измерительную информацию получают от различных средств измерений, подключаемых к крейту.
Контроллер, управляющий работой модулей, помешают в крайние справа ячейки крейта. С его помощью осуществляется связь с внешними устройствами: ЭВМ, другими крейтами- Контроллер в основном выполняет функции управления и простейшей обработки информации, вычислительные же задачи решает ЭВМ, работающая в системе.
Магистраль крейта состоит из 86 однопроводных линий, часть из которых подсоединяется ко всем модулям, а часть является индивидуальными и соединяет контроллер только с одним модулем. По специальным линиям магистрали к модулям подводят питающие напряжения. Обмен информацией между модулями в пределах крейта существенно отличается от обмена в интерфейсе МЭК- Передача и прием данных в крейте производятся в двоичном параллельном коде по 24 линиям чтения или 24 линиям записи. В системе модули адресуются контроллером по индивидуальным адресным линиям. Обмен информацией в интерфейсе выполняется в синхронном режиме, цикл обмена по магистрали крейта занимает 1 мкс. Все эти особенности обеспечивают высокое быстродействие интерфейса.
Программируют интерфейс с помощью расширенных версии языков высокого уровня, например языка Бейсик, содержащих необходимые инструкции для управления интерфейсом. Специально для интерфейса разработан язык CASIC, предназначенный для ЭВМ серии СМ.

3.1 Возможности интерфейса КАМАК.

На основе интерфейса можно создавать ИВК различной сложности и конфигурации. В простейшем случае это автономная система на основе крейта с программируемым микропроцессорным контроллером, выполняющим управление модулями по заданной программе, преобразование информации и ее простейшую обработку- Автономные системы решают простые задачи обработки результатов эксперимента.
Более сложные задачи позволяют решать многокрейтовые системы, в состав которых входит управляющая ЭВМ. Существуют различные конфигурации таких систем. Например, крейты могут подключаться параллельно к магистрали ЭВМ. Такие системы могут решать задачи управления экспериментом и обработки его результатов, например, в масштабах лаборатории или цеха.
Многокрейтовая последовательная система может включать в себя до 62 крейтов, соединенных кольцевой линией связи. В зависимости от расстояния между крейтами используют разные линии, в том числе и телефонные каналы.
Интерфейс КАМАК может служить основой систем с цифровыми или аналоговыми приборами. В большинстве современных цифровых приборов предусмотрен вывод результатов в параллельном коде, чаще всего в двоично-десятичном, с помощью разъема на задней панели. Кодом можно управлять и некоторыми генераторами, и источниками питания. Для считывания результатов измерений используют модули входных регистров. Например, входной регистр 121.01 позволяет передавать информацию в виде 24-разрядного кода от внешних устройств на линии магистрали крейта. Код вводят через разъем на передней панели модуля. С помощью выходных регистров можно управлять режимом работы генераторов.
Для ввода в интерфейс результатов измерений в аналоговой форме предназначены модули АЦП.
На базе интерфейса КАМАК созданы двухуровневые системы с использованием в качестве нижнего уровня системы с интерфейсом МЭК. Такому построению ГИС в ряде случаев отвечают свойства объектов измерений, среди которых можно выделить медленные и быстрые. Естественно, что для обслуживания медленных объектов целесообразно применять интерфейс МЭК, а для быстрых - КАМАК.

4. Микропроцессорные средства измерений

Функции микропроцессорной системы. Микропроцессорная система может выполнять сервисные и вычислительные функции, а также самодиагностику прибора в целом.
К сервисным функциям относят выбор диапазона измерений, определение полярности входного напряжения, коммутацию входных цепей. В осциллографах автоматически выбирается длительность развертки, осуществляется ее синхронизация, выбор масштаба по оси ординат. К сервисным функциям можно отнести и некоторые операции по коррекции погрешностей: калибровку прибора, коррекцию смешения нулевого уровня в УПТ. Автоматическое выполнение сервисных функций делает прибор более удобным и избавляет оператора от некоторых рутинных операций по настройке прибора.
Вычислительные функции заключаются в статистической обработке результатов измерений: определении среднего значения и СКО. Существует возможность получения математических функций измеряемой величины: ее умножение и деление на константу, вычитание констант, что удобно при введении поправок, представлении измеряемой величины в логарифмическом масштабе. Заметим, что часть сервисных функций можно реализовать и без микропроцессора на жесткой логике, вычислительные же функции могут быть выполнены только с помощью микропроцессоров.
В некоторых микропроцессорных приборах осуществляется самодиагностика, что повышает их метрологическую надежность.
Условия применения и ограничения использования микропроцессоров. Микропроцессорные приборы позволяют решать программным методом часть задач, решаемых в обычных приборах аппаратными средствами. Например, для измерений амплитудного, средневыпрямленного и среднего квадратического значений напряжения аппаратными методами необходимы соответствующие преобразователи. Эту же задачу можно решить микропроцессорным прибором, преобразовав сначала аналоговый входной сигнал в цифровой с помощью АЦП, а затем по соответствующим программам вычислив требуемые параметры измеряемого сигнала. Возможности прибора можно расширить, нарастив программное обеспечение, например, введя программы для статистической обработки и спектрального анализа. При этом аппаратная часть, содержащая АЦП, не усложняется, а меняется только программное обеспечение.
Поэтому микропроцессорные приборы легче сделать многофункциональными, что позволит сократить парк средств измерений, необходимых для научных и производственных целей.
Однако использование микропроцессоров имеет и негативные стороны, в первую очередь сложность аппаратуры и довольно высокая стоимость ее. В перспективе, учитывая быстрое снижение цен на элементы микропроцессорных систем, можно ожидать значительного удешевления микропроцессорных приборов.

В некоторых случаях быстродействия АЦП и микропроцессора оказываются недостаточными для проведения измерений или расчетов в реальном масштабе времени. При этом иногда оказывается целесообразным применить масштабно-временное преобразование исследуемого сигнала, сделав его более медленным. Методика такого преобразования на основе стробоскопического эффекта анализируется в гл. 7. Повышение быстродействия и разрядности выпускаемых промышленностью микропроцессоров расширяет возможности микропроцессорных приборов.
При разработке микропроцессорных приборов наиболее трудоемким оказывается программное обеспечение, стоимость которого может значительно превышать стоимость аппаратных средств.

5. Компьютерно-измерительные системы

Новый тип средств измерений - КИС - представляет собой микроЭВМ со встроенной в нее измерительной платой. В отличие от микропроцессорных приборов в КИС пользователь получает доступ к обширным фондам прикладных программ, может использовать внешнюю память большой емкости и различные устройства документирования результатов измерений.
Структурная схема КИС.
Взаимодействие между отдельными элементами КИС осуществляется с помощью внутренней шины микроЭВМ (рис. 6.4), к которой подключены как внешние устройства ЭВМ (дисплей, внешняя память, печатающее устройство), так и измерительная схема, состоящая из коммутатора, АЦП и блока образцовых мер напряжения и частоты. С помощью ЦАП можно вырабатывать управляющие аналоговые сигналы, интерфейсный модуль подключает прибор к магистрали приборного интерфейса.
Измерительные схемы могут быть размещены на одной плате, встраиваемой в микроЭВМ. Существуют и более сложные структуры КИС, в которых в соответствии с решаемой задачей по программе коммутируются необходимые измерительные элементы, т. е. меняется архитектура.
Программы работы КИС заранее составляются и отлаживаются, но могут быть использованы программы, составленные оператором для решения конкретных задач.
Особенности КИС.
Широкие вычислительные возможности КИС позволяют реализовать программными методами многие способы повышения точности измерений и повышения их эффективности. В качестве встроенных мер напряжения в КИС, как и в большинстве других измерительных приборов, используют стабилитроны, температурный коэффициент напряжения которых составляет около 5-10 . Обычный способ стабилизации опорного напряжения заключается в термостатировании блока стабилитронов. В термостате поддерживают температуру около 310 К со стабильностью 0,1 К- Недостатком такой схемы являются длительный прогрев термостата (до 1 ч), а также большие скачки температуры при включении термостата. Под влиянием температурных перепадов усиливается процесс старения стабилитронов, а следовательно, снижается их долговременная стабильность.

В КИС появилась возможность учесть температурную нестабильность программными методами. Для этого в блок стабилитронов вводят датчик температуры, например терморезистор, и экспериментально определяют зависимость опорного напряжения от температуры. Эту зависимость записывают в ПЗУ или во внешней памяти. В процессе эксплуатации прибора периодически измеряют температуру стабилитронов и по этой зависимости вводят поправку в значение образцового напряжения. При работе стабилитронов без дополнительного подогрева значительно возрастает их долговременная стабильность.
Подобным же образом измеряют и учитывают нестабильность частоты кварцевого генератора - меры частоты: сигнала с датчика температуры воздействует на варикап, подстраивающий генератор на номинальную частоту. Погрешность установки частоты может составлять до 10~8.
В КИС имеется возможность определять индивидуальные функции влияния температуры на различные параметры прибора: сопротивление переключателей, уход нуля, коэффициенты передачи различных структурных элементов. Непрерывный контроль температуры блоков позволяет корректировать возникающие погрешности.
Большие вычислительные возможности позволяют реализовать в КИС анализ полученной информации в ходе эксперимента и менять алгоритм обработки в зависимости от предварительных данных. Например, если полученная при эксперименте гистограмма, наблюдаемая оператором на дисплее, имеет выпавшие результаты и сглаженную форму, то можно предположить существование выбросов и наличие дрейфа измеряемой величины или погрешности. Для устранения выбросов можно использовать одну из статистических программ. Методом тренда можно сделать вывод о наличии дрейфа, а методом наименьших квадратов получить формулу, описывающую дрейф.
В ряде случаев, если вид математической модели исследуемого процесса задан, вычислительные методы позволяют сократить время измерений. Пусть, например, температура нагреваемого от источника постоянной мощности тела с начальной температурой изменяется по закону Т=Т\ - (Т\ - То) е~'/т, где 7*1 - установившаяся температура, т - тепловая  постоянная   времени.  В  этом случае можно, не дожидаясь окончания процесса, определить две постоянные: Т\ и т. Для этого в принципе достаточно двух измерений, а увеличив их число, можно применить метод наименьших квадратов и получить более точный результат.
Возможности КИС можно использовать для прогнозирования отказов некоторых элементов аппаратуры. Как известно, отказам некоторых элементов, например стабилитронов, предшествует увеличение шума. Шум возрастает при ухудшении качества контактов и нарушении нормального режима работы кварцевых генераторов. Контроль спектра шума, выполняемого КИС, позволяет обнаружить перечисленные дефекты. По спектральным составляющим на частотах 50 и 100 Гц можно судить о качестве работы блоков питания.
Автоматизация измерений достигается сочетанием средств вычислительной техники и измерительных приборов. Задачу автоматизации решают как построением средств измерений со встроенными микропроцессорами, так и созданием автоматизированных систем научных исследований, включающих средства измерений, сопряженные с ЭВМ.
Измерительно-вычислительные комплексы допускают гибкое программирование эксперимента и обработки опытных данных, микропроцессорные средства измерений работают по жестким программам, составленным при разработке устройства.
Средства измерений и другие элементы в пределах ИВК сопрягаются стандартными интерфейсами.
Интерфейс МЭК 625-1 предназначен для создания небольших локальных ИВК на основе выпускаемых промышленностью средств измерений, снабженных интерфейсными картами. Достоинство интерфейса - невысокая цена создаваемых на его основе ИВК- На обращение к одному прибору расходуется до единиц миллисекунд, общее же быстродействие интерфейса определяется главным образом инерционными свойствами измерительных приборов. Передача данных происходит побайтно в асинхронном режиме.
Интерфейс КАМАК служит для построения мощных ИВК разной сложности, число крейтов в одной системе может достигать 62. Прием и передача данных осуществляются в параллельном двоичном коде в синхронном режиме, что обеспечивает высокое быстродействие интерфейса. Интерфейс КАМАК допускает подсоединение к крейту цифровых и аналоговых средств измерений и работу совместно с интерфейсом МЭК.

6. Система <<Корунд>>

Именно для этого нужна система <<Корунд>>. Она применяется для контроля качества предоставляемых услуг связи, измерения зон покрытия передатчиков, поиска источников помех, анализа электромагнитной обстановки, измерения длительности соединений.
Основные свойства

Компактная система в кейсе, со встроенным GPS приемником и IBM
совместимым компьютером типа Notebook
Тестовые терминалы для стандартов GSM900/1800 (поддержка GPRS, EDGE)
Тестовые терминалы для стандартов UMTS, TETRA, DAB, CDMA2000 (по запросу)
Один, два, три или четыре тестовых терминала
Использование измерительного оборудования компаний Agilent Technologies и Rohde&Schwarz.
Определение местоположения с использованием системы ГЛОНАСС или GPS
Автоматизированные измерения
Оценка качества голосовых сообщений
Измерение основных параметров сети в режиме ожидания или соединения
Специальный инструментарий локализации базовой станции
Измерение основных параметров радиосигнала
Режим тестирования базовой станции для определения границ соты
Отображение информации в реальном времени в табличной и графической форме
Отображение выбранных параметров на цифровой карте в реальном времени
Хранение результатов измерений в базе данных
Возможность статистической пост-обработки результатов измерений (доступность сети, качество соединений, время установки соединения, блокированные соединения, прерванные соединения, попытки хэндовера и др).
Электропитание автономное, от сети постоянного (12-28 V) или переменного тока
Возможности

Одновременные измерения для различных сетей. Комплекс КОРУНД позволяет одновременно производить измерения в нескольких сетях одного стандарта или в сетях различных стандартов соответствующими тестовыми терминалами и антеннами.

Программное обеспечение

Кроме тестового и измерительного оборудования комплекс включает специализированное программное обеспечение, значительно расширяющее возможности системы.Программное обеспечение имеет единый интуитивно-понятный интерфейс для всех поддерживаемых стандартов.Основные параметры сигналов и сетей связи отображаются в окнах в реальном масштабе времени. На цифровой карте отображается текущее местоположение комплекса, размещение передатчиков, измеренные параметры сетей.Взаимодействие с базой данных частотных присвоений позволяет не только регистрировать проблемы в системах связи, но и оперативно идентифицировать их источники.

Программное обеспечение отображает данные в различных режимах:

GSM параметры сети
GSM смена канала
GSM соседние соты
GPRS параметры
GPRS RLC/MAC
GPRS информация PDP
GPRS обмен данными
GPRS Статистика соединений
Количество попыток соединения
Успешные соединения
Блокированные соединения         Спектр сигнала
Параметры сигнала
Диапазон частот
Список частот
Временные диаграммы
Частотный план
Статистика соединений
Маршрут движения и навигация
Успешные хэндоверы
Попытки хэндовера
Неуспешные хэндоверы
Прерванные соединения

7. Автоматизированные средства геодезических измерений

Появление электронных геодезических приборов привело к возможности существенного изменения методик полевых работ при выполнении топографических съемок различного назначения. Сегодня электронные тахеометры и спутниковые геодезические системы обеспечивают требуемую точность измерений для большинства видов работ. Неотъемлемой частью современных приборов является наличие устройств для регистрации измерений. Это позволяет полностью отказаться от записи результатов измерений в полевые журналы. Ясно, что автоматическая регистрация данных в поле становится практически бессмысленной, если данные обрабатываются без использования соответствующего программного обеспечения. В связи с этим большинство компаний, поставляющих геодезическую технику, предлагают не поставку отдельных приборов, а внедрение законченных технологий. Заметим, что производители приборов тоже переходят к поставке технологий. Например, фирма Spectra Precision в рамках концепции IST (Integrated Surveying - Интегрированные Съемки) начала распространение пакета программ GeoTool, полный набор модулей которого позволит выполнять работы от импорта данных до проектирования сооружений и выноса проектов в натуру.  Но именно здесь и кроется еще одна проблема - ведь приобретя технологию, компания оказывается <привязана> к ней, и вынуждена использовать приборы одной и той же фирмы, а также обращаться к ней за обновлениями, потому что очень часто переход на технологию другой фирмы может обойтись намного дороже, чем продолжение использования уже купленной и освоенной. Поэтому предлагается перечисление некоторых программных продуктов для обработки результатов геодезических измерений.
Сегодня на рынке геодезических технологий России присутствует небольшое (по сравнению с рынком ГИС-приложений) количество программных продуктов. Реально распространяются и поддерживаются, пожалуй, только продукты Caddy фирмы Ziegler (Германия) , <Кредо-Диалог> (Белоруссия) , <Топоград> (Украина) , Topocad фирмы SMT Datateknik (Швеция) и FieldWorks корпорации Intergraph. Скорее всего, этот список неполный, однако информация именно об этих продуктах в той или иной форме распространяется среди потенциальных пользователей.

Список литературы

1. Дворяшин Б. В.Основы метрологии и радиоизмерения: Учеб. пособие для вузов.- М-: Радио и связь. 1993.-320 с: ил.
2. Электронный источник - http://www.belgie.by/01/PRIBORI/Corund.htm