Компьютерные измерения и виртуальные приборы

Под виртуальным измерительным прибором обычно подразумевают измерительно-вычислительный комплекс, как правило, включающий в себя:

· нормализатор входных сигналов

· устройства аналогового и цифрового ввода/вывода

· переносной или настольный персональный компьютер

· программное обеспечение, управляющее приемом, обработкой и хранением данных

· программное обеспечение - интерфейс пользователя, позволяющее в удобной форме отображать результаты измерений, управлять процессом измерений, запускать различные алгоритмы обработки данных, сопоставлять и анализировать полученные результаты.

Довольно часто графическое оформление интерфейса пользователя имитирует переднюю панель прибора, функции которого реализует данная программа. Думается, что это обстоятельство и привело к появлению понятия "Виртуальный прибор".

Если первые измерительные приборы базировались на физических явлениях и законах, отображающих количественные соотношения, характеризующие эти явления, то в цифровых измерительных приборах измерения, как правило, косвенные. Они основаны на преобразовании измеряемой величины в нормализованную электрическую величину, которая в дальнейшем тем или иным способом преобразуется в цифровую форму (числовой код). Поэтому в цифровых системах измерение - это результат вычислений, выполняемых над числами по определенному алгоритму.

Виртуальный измерительный прибор содержит мощное вычислительное средство - компьютер. Это обстоятельство дает разработчику возможность строить довольно сложные алгоритмы оценки измеряемого параметра объекта исследования, как для повышения точности измерений, так и для автоматизации процесса измерений и дальнейшей обработки результатов. Выбор алгоритма оценки параметра неоднозначен, так как зависит от многих факторов.

В виртуальных приборах отправной точкой для синтеза алгоритма оценки является математическая модель объекта исследования и методы цифровой обработки сигналов, основанные на теории оптимальных оценок и фильтрации параметров сигналов.

Виртуальные приборы - Программы для измерения электрических параметров сигналов, спектрального анализа, осциллографирования, генерации сигналов, их регистрации и воспроизведения, фильтрации, настроечные и вспомогательные средства.

Виртуальные приборы всего за несколько лет стали популярными и даже «модными» среди современных потребителей измерительной техники. Действительно, используя виртуальные приборы, всего за несколько минут можно превратить свой компьютер в универсальный измерительный прибор с отличными параметрами. Достаточно вставить небольшую плату в свободный слот компьютера или подключить к ПК внешний модуль, установить соответствующее программное обеспечение (ПО) — и в Вашем распоряжении полноценный измерительный прибор с большим цветным экраном, наглядным пользовательским интерфейсом, широкими возможностями измерений, обработки и хранения полученной информации.

Помимо удобства и моды существуют и практические аспекты использования виртуальных измерительных приборов вместо традиционных (с собственным экраном и органами управления):

Во-первых, экономия средств, места и веса. Виртуальный прибор, использующий для отображения результатов измерения экран ПК, а клавиатуру и мышь — для задания режимов измерения, стоит, несомненно, дешевле, чем аналогичный «обычный» прибор и имеет меньшие габариты и массу (мы не говорим о размерах и весе компьютера: он и так обычно есть (или, во всяком случае, должен быть) на каждом рабочем месте).

Во-вторых, результаты измерений, как правило, необходимо обрабатывать и протоколировать, для этого данные должны быть переданы в ПК. Для виртуальных приборов эта задача не представляет проблемы, потому что полученный сигнал уже находится в ПК и для пересылки данных не требуется дополнительный интерфейсный модуль.

В-третьих, настройки современных приборов являются все более сложными и разнообразными. Если же в состав измерительного комплекса входит несколько приборов, то его настройка для решения типичной измерительной задачи требует довольно значительного времени (причем, при каждом включении приборов) и предполагает возможность существования различных ее вариантов, которые, в идеале, должны сохраняться пользователем и по мере необходимости вызываться. Все это удобнее осуществлять с единого центра управления, которым является персональный компьютер.

И, наконец, в-четвертых, мобильность использования приборов. Условия работы современного сервис-инженера (или техника), вынужденного выезжать для обслуживания и ремонта оборудования на удаленные объекты, сформировали потребность в виртуальных измерительных приборах, выполненных в виде приставки-модуля к ПК, которую можно класть в сумку вместе с портативным ПК (типа ноутбук) и возить с собой. Эта категория потребителей предъявляет очень высокие требования к используемой ими аппаратуре. Она должна быть портативной и легкой, удобной в эксплуатации, потреблять мало электроэнергии, легко настраиваться, быть надежной и технически совершенной. Всеми этими качествами обладают современные виртуальные приборы-приставки к ПК, обеспечивая потребителю необходимую мобильность.