Загальні особливості засобів зовнішнього тестування

Основною особливістю сучасних засобів зовнішнього тестування (Test Set) є впровадження в цифрову вимірювальну техніку обчислювальних операцій та математичних перетворень на основі сигнальних або векторних мікропроцесорів.

Метрологія тепер дозволяє розглядати теорію вимірювань як алгебру подій та відношень, а власне вимірювання вважати розв’язанням одного з класів математичних задач. Тому в назвах багатьох програмових вимірювальних приладів часто ще можна зустріти слово обчислювальний (обчислювальний вимірювач модуляції, обчислювальний аналізатор тощо).

Обчислювальним вимірювальним засобам тестування притаманна низка загальних властивостей:

- програмне місцеве та дистанційне управління;

- мінімальна кількість органів ручного керування;

- наявність стандартних інтерфейсів;

- багатофункціональність;

- автоматичний вибір діапазонів вимірювання і полярності;

- широкий діапазон частот і вимірювань;

- самоконтроль і самокалібрування (самоградуювальні операції);

- виконання обчислювальних операцій та математичних перетворень;

- сигналізація в разі неслушних дій оператора;

- автоматичне усування систематичних похибок;

- виконання непрямих і сукупних вимірювань;

- наявність внутрішньої та зовнішньої пам’яті великого обсягу;

- статистична обробка результатів спостереження;

- зручні пристрої відображення результатів вимірювання;

- виведення результатів вимірювання в стандартних кодах;

- послаблення впливу зовнішніх факторів;

- підвищена електромагнітна сумісність;

- висока точність і чутливість;

- виведення сигнальної інформації;

- захист від перевантажень;

- автоматизація метрологічного самонагляду.

В узагальненому вигляді спрощену схему блочної структури сучасного обчислювального цифрового вимірювального приладу можна скласти з обмеженої кількості типових компонентів (рис.

- центрального програмовного процесора (СР);

- інтерфейсу користувача (User Intelligent Interface);

- блоків пам’яті на дисках (Hard &Floppy Disk);

- стандартних інтерфейсів RS-232, GPIB,…;

- пристроїв виведення цифрових і аналогових сигналів (Data Output);

- вимірювальних інтерфейсів (Measurement Interface).

Рис. 1

Центральний процесор (СР) виконує обчислювальні операції та операції управління всіма компонентами приладу.

Інтелектуальний інтерфейс користувача (User Intelligent Interface) - це cукупність засобів взаємодії користувача з комп’ютером природною або професійно орієнтованою мовою. До його складу входять діалоговий процесор, планувальник (перетворює описання задач в програму її розв’язання на основі бази знань і моделей об’єкта), монітор (здійснює управління всіма компонентами інтерфейсу), дисплей чи індикаторне табло, клавіатура чи панель управління, миша.

Запам’ятовуючі засоби. Крім зовнішніх стандартних запам’ятовуючих пристроїв на дисках (Hard &Floppy Disk) прилад має багато інших різновидів пам’яті: оперативну (Main Storage), надоперативну кеш-пам’ять (Cahe Memory), постійну пам’ять (Permanent Storage), буферну (Buffer Storage), динамічну (Dynamic Storage), внутрішню пам’ять окремих компонентів приладу (Local Storage), віртуальну пам’ять (Virtual Storage), математичну пам’ять (Mathematical Storage) тощо.

Стандартні інтерфейси RS-232, GPIB належать до групи зовнішніх інтерфейсів (Front-end Interface). Це - уніфіковані апаратно-програмні засоби і правила взаємодії приладу з зовнішніми об’єктами.

Інтерфейси виведення (Data Output) призначено для виведення нормованих аналогових чи цифрових сигналів на об’єкт контролю.

Вимірювальний інтерфейс (Measurement Interface) забезпечує стик між об’єктом контролю і центральним процесором засобу контролю СР. Через вимірювальний інтерфейс з об’єкта контролю надходить вхідна інформація. Як правило, вимірювальний інтерфейс є багатоканальним і складається з кількох окремих частин: апаратної частини (електровимірювальні кола, аналого-аналогові перетворювачі різного призначення, аналого-цифрові перетворювачі, кодоперетворювачі) і програмної частини (бібліотеки алгоритмів і процедур, призначених для управління режимами вимірювального каналу).

Топологія цифрового засобу тестування гнучка, вона не обов’язково має бути магістральною з централізованим управлінням, як на рис. 1. Можливе також застосування розгалуженого мультимікропроцесорного варіанту. Безумовно ж схема конкретного приладу несе на собі відбиток його індивідуальності.

Із схем рис. 1 видно, що цифрові вимірювальні прилади виконують свої приладові функції програмним способом, а відтак являють собою окремі різновиди автономних інтелектуальних вимірювальних інформаційних систем.

Діалогове спілкування з обчислювальним пристроєм надає можливість користувачеві самому створювати структуру вимірювального приладу і оптимальний алгоритм його роботи головним чином завдяки обчислювальним засобам та уніфікованому технічному й системно-програмному забезпеченню. Цей напрям знаходить своє логічне завершення у концепції віртуального приладу. Приладу, всі функції якого, в тому числі й функції органів керування та лицеву панель, користувач визначає сам програмним способом, на власний розсуд. У віртуальних приладах усуваються зайві деталі лицевої панелі, ручки настроювання та індикатори. За допомогою банку типових програмних модулів можна організувати систему, що перекриває увесь спектр досліджуваних параметрів чи величин, зберігаючи при цьому простоту і наочність спілкування з системою.

Користувача можуть цікавити не безпосередньо одержане при вимірюваннях значення фізичної величини, а її різні математичні фун­кції. Все залежить від розв’язуваної задачі. Найбільш поширеними серед математичних стандартних перетворень в обчислювальних приладах є:

- множення вимірюваного значення на константу;

- додавання (віднімання) константи до результату вимірювання;

- представлення результату вимірювання в логарифмічних одиницях;

- визначення абсолютного чи відносного відхилення результату вимірювання від номіналу в процентах, проміле, децибелах тощо;

- статистичні розрахунки похибок вимірювання;

- визначення середнього значення, дисперсії, середньоквадратичного відхилення;

- перетворення результату вимірювання за формулами користувача.

Необхідні математичні перетворювання користувач може за­мовити програмним способом чи встановити додатково відповідні клавіші на віртуальній панелі приладу.

Отже, за своєю структурою сучасний засіб тестування являє собою вимірювальну інформаційну систему з усіма системними властивостями: контролерні, обчислювальні, тестові, сервісні, інтерфейсні, вимірювальні.

Вимірювальна інформаційна система - це сукупність функціонально об’єднаних вимірювальних, обчислювальних та інших технічних засобів для одержання вимірювальної інформації, її перетворення, обробки з метою подачі її належним чином споживачеві або автоматичного здійснення логічних функцій контролю, діагностики, ідентифікації.

Архітектура закритих систем

Засіб тестування слід вважати закритою системою (Closed System Architecture), якщо ця система не має можливості розширюватися за допомогою зовнішніх апаратних пристроїв. Наприклад, засіб тестування за схемою рис. 1, конструктивно розташований в одному, традиційному для непрограмовних вимірювальних приладів (One-Box), корпусі (рис. 2,а). На рис. 2,б наведено приклади інших програмовних засобів тестування закритої архітектури. Характерною особливістю цих засобів є поява зовнішніх ознак комп’ютерних техно­логій: дисководи, миша, комп’ютерна клавіатура, комп’ютерні дис­плеї.

а)

б)

в)	Рис. 2	Завдяки застосуванню сигнальних мікропроцесорів, мікроконтролерів, інтегральних мікросхем з великим і надвеликим ступенем інтеграції, спеціалізованих і сервісних процесорів, монолітних кореляторів та інших сучасних технологічних досягнень, успішно розв’язуються проблеми комплексної мікромініатюризації обчислювальних засобів контролю і вимірювання. Дедалі більше серед спеціалізованих закритих систем зустрічаються засоби тестування у портативних варіантах (рис. 2,в).
На ринку контрольно-вимірювальної техніки існує багато інших варіантів телекомунікаційних систем зовнішнього тестування з ознаками закритої архітектури. Найчастіше це спеціалізовані вимірювальні інформаційні системи вузького призначення. Подібні системи (рис. 3) часто розробляють у вигляді стаціонарних панельно-стійкових конструктивів (Electronics Industries Association Rack & Stack Сabinets).			Рис. 3