Systemy pomiarowe

Systemy pomiarowe

Konrad Hejn, Antoni Leśniewski

rok wydania: 2017
ilość stron: 270
ISBN: 978-83-7814-624-7

Opis
Celem książki jest zapoznanie czytelnika z technikami projektowania komputerowych systemów pomiarowych (SPOM) wykorzystujących dostępne interfejsy do przesyłania danych. W opracowaniu omówiono najważniejsze techniki stosowane we współczesnych systemach interfejsów, ze szczególnym podkreśleniem ich związku z potrzebą szybkiego przesyłania danych oraz potrzebą przenoszenia skali czasu i amplitudy między urządzeniami pomiarowymi. Ponadto książka zawiera konkretne przykłady systemów pomiarowych wspomaganych komputerem, przy czym (ze względu na obszerność tematu) omówiono wyłącznie systemy o największej skali zastosowań, działające w paśmie częstotliwości akustycznych i radiowych.

Spis treści
Objaśnienie skrótów
Wstęp
Rozdział 1. Pomiar, system pomiarowy, przesyłanie danych / 1
1.1. Przypomnienie podstawowych pojęć / 1
1.2. Definicja systemu pomiarowego  / 3
1.2.1. Omówienie definicji SPOM / 4
1.3. Sprzętowy model SPOM / 6
1.4. Przetwornik (łańcuch, tor) emulowany / 9
1.5. Struktury SPOM / 12
1.5.1. Struktura gwiaździsta / 12
1.5.2. Struktura pętlowa / 13
1.5.3. Struktura liniowa / 14
1.5.4. Struktura otwarta / 15
1.6. Przesłania synchroniczne / 17
1.7. Przesłania asynchroniczne / 18
1.7.1. Problemy z zaklepaniem dwuliniowym / 18

Rozdział 2. Magistrala GPIB / 21
2.1. Kluczowa specyfikacja GPIB / 24
2.2. Funkcje GPIB / 25
2.3. Szyna danych (DIO1, . . . , DIO8) / 26
2.4. Szyna zaklepania przesłania (3 linie) / 27
2.4.1. DAV, NRFD, NDAC w akcji / 28
2.5. Szyna ogólnego zarządzania — 5 linii / 29
2.6. Trochę historii / 31
2.7. Adresowanie JF / 33
2.7.1. Dekoder adresu / 35
2.7.2. Tabela kodów znaków ASCII dla GPIB / 36
2.8. Polecenia GPIB / 37
2.8.1. Wieloliniowe polecenia uniwersalne / 39
2.8.2. Polecenia adresowane / 39
2.8.3. Polecenia wtórne / 40
2.8.4. Pozostałe komunikaty systemu interfejsu GPIB / 41
2.9. Klasyczny przykład — test liniowości wzmacniacza DC / 42
2.10. Współczesny przykład — pomiar napięcia / 44
2.10.1. Monitorowanie stanu WOLT / 49
2.11. Inne typowe działania GPIB / 50
2.11.1. Superfunkcja / 51
2.11.2. Zerowanie magistrali GPIB / 53
2.11.3. Zerowanie interfejsu JF / 53
2.11.4. Wyzwalanie programowe JF / 54
2.11.5. Żądanie obsługi (przerwanie sprzętowe) / 55
2.11.6. Odpytywanie szeregowe jednej JF / 56
2.11.7. Odpytywanie szeregowe według listy / 57
2.11.8. Odpytywanie równoległe / 58
2.11.9. Porównanie SP i PP / 59
2.12. Selekcja zdalne/lokalne / 60
2.13. Wystawienie łańcucha danych / 64
2.14. Czytanie łańcucha danych / 64
2.15. Pułapka czasowa / 65
2.16. Przykłady programowania / 65
2.16.1. Pomiar napięcia / 65
2.16.2. Jednoczesny pomiar napięcia dwoma woltomierzami / 66
2.17. GPIB obecnie / 67
2.18. GPIB — uwagi ogólne / 69
2.19. Inne magistrale pomiarowe / 69

Rozdział 3. Norma IEEE-488.2-1992 /  71
3.1. Minimalny zbiór funkcji GPIB / 72
3.2. Kodowanie danych /  72
3.3. Formaty (składnia) / 73
3.4. Składnia / 77
3.5. Protokoły / 79
3.6. Komunikaty wspólne JF 488.2 / 80
3.6.1. Istotne komunikaty wspólne (13 + 4) / 81
3.6.2. Wspólne zapytanie pozyskiwania danych systemowych *IDN? / 82
3.6.3. Wspólne polecenie wyzwalania programowego *TRG / 82
3.6.4. Wspólne komunikaty działań wewnętrznych: *LRN?, *TST?, *RST i *CLS / 83
3.6.5. Wspólne komunikaty monitorowania stanu i zdarzeń / 84
3.6.6. Komunikaty wspólne do synchronizacji JF z programem / 86

Rozdział 4. Standardowe polecenia programowalnych JF / 91
4.1. Podsystemy komunikatów / 92
4.2. Mnemoniki (słowa kluczowe) / 93
4.3. Składnia nagłówka KP / 93
4.4. Składnia komunikatów SCPI / 95
4.4.1. Formaty danych w SCPI  / 97
4.5. Tabela podsystemów komend / 98
4.6. Hipotetyczne zasoby pomiarowe / 99
4.6.1. Generator sygnałowy (SigGen, adres 19) / 99
4.6.2. Woltomierz (Dvm, adres 22) / 100
4.6.3. Multiplekser (Switch, adres 11)  / 104
4.6.4. Zasilacz (PowSup, adres 5) / 105
4.6.5. Przykład 4.1 — dzielnik napięciowy / 106
4.7. Raportowanie stanu JF SCPI / 109
4.8. System wyzwalania JF SCPI / 111
4.8.1. Konfiguracja INIT systemu wyzwalania / 111
4.8.2. Przykłady komend rozszerzonego systemu wyzwalania / 115
4.8.3. Histereza — szkic programu / 116
4.8.4. Wybrane komendy ARM / 116
4.8.5. Przykład 4.2 — współczynnik tętnień zasilacza / 117
4.8.6. Przykład 4.3 — dobroć obwodu rezonansowego / 120
4.8.7. Przykład 4.4 — wzmocnienie kaskady wzmacniaczy / 123
4.8.8. Przykład 4.5 — klasa dokładności nieliniowego przetwornika / 125
4.8.9. Przykład 4.6 — histereza bramki Schmitta /  128
4.8.10. Przykład 4.7 — parowanie diod  / 130

Rozdział 5. Zakłócenia i szumy / 133
5.1. Przyczyny i źródła zakłóceń / 135
5.2. Drogi przenikania zakłóceń / 136
5.2.1. Wspólna impedancja / 137
5.2.2. Sprzężenie magnetyczne (indukcyjne) / 139
5.2.3. Sprzężenie elektrostatyczne / 140
5.2.4. Promieniowanie elektromagnetyczne  / 141
5.3. Podstawowe techniki eliminacji zakłóceń w typowym torze pomiarowym / 142
5.4. Różnicowe przetwarzanie sygnału / 144
5.5. Ekranowanie elektrostatyczne / 145
5.5.1. I reguła ekranowania  / 146
5.5.2. II reguła ekranowania / 146
5.5.3. III reguła ekranowania / 149
5.6. Ekran aktywny / 151
5.7. Dystrybucja napięć zasilania / 152

Rozdział 6. Pomiary koherentne i przetworniki emulowane / 155
6.1. Koherentne całkowanie i próbkowanie / 155
6.1.1. Przykład 6.1 — pomiar amplitudy i składowej stałej przebiegu sinusoidalnego / 158
6.2. Jednostkowy okres testowania (JOT) / 161
6.2.1. Podstawowe zależności / 162
6.2.2. Przykład 6.2 — pomiar współczynnika amplitudy / 163
6.3. Integracyjny przetwornik analogowo-cyfrowy / 165
6.4. Korelacja a selektywna filtracja / 167
6.4.1. Korelacja sygnału okresowego z przebiegiem sinusoidalnym / 169
6.5. Woltomierz Fouriera / 172
6.6. Koherencja a emulacja w multimetrze Dvm / 174
6.7. Koherencja a emulacja w Mzn / 176
6.8. Koherencja i emulacja w analizatorze widma / 178
6.9. Podsumowanie / 179

Rozdział 7. Interfejs LXI / 181
7.1. Systemy działające w czasie na bieżąco / 181
7.1.1. Urządzenia Ethernetu — IEEE802.3 / 183
7.1.2. Typy jednostek funkcjonalnych standardu LXI / 184
7.1.3. Dwa przykłady SPOM z JF klasy C / 185
7.2. Network Time Protocol (NTP)  / 186
7.2.1. „Lotniczy” odpowiednik protokołu NTP / 188
7.3. Norma IEEE1588 / 189
7.3.1. Boundary clock — zegar graniczny / 190
7.3.2. SPOM z precyzyjnym protokołem czasowym / 192
7.3.3. Szczegóły protokołu synchronizacji PTP  / 194
7.3.4. Fizyczne ograniczenia precyzji synchronizacji / 196
7.4. Ważne adresy URL / 196
7.5. Czas — trochę filozofii / 198

Rozdział 8. Biblioteka VISA / 201
8.1. Cel stosowania biblioteki I/O / 201
8.2. Specyfikacja biblioteki / 201
8.2.1. Przykładowy program / 204

DODATKI
Dodatek A. Tabela kodów ASCII/ISO / 211
Dodatek B. Interfejs VXI / 213
B.1. VMEbus: VersaBus Modular European / 214
Istota μC MC68000 /  214
Koncepcja kasety z płytą bazową i wspólną szyną / 215
Szyna arbitrażu (wianek) / 217
Podsumowanie magistrali VME / 218
B.2. Historia powstania VXI / 221
B.3. Organizacja / 222
Płytki-córki / 223
Podsumowanie interfejsu VXI-C / 224
Dystrybucja CLK10, MODID i LBUS / 226
B.4. Jednostka funkcjonalna standardu VXI / 227
B.5. Zarządzanie systemem VXI / 228
Polecenia SCPI dla JF typu PRZEŁOŻONY / 228
B.6. Adresowanie JF w kasecie VXI / 229
Gawędzenie z rejestrowymi JF / 230
Podsumowanie zalet standardu VXI / 232
B.7. Przykład: pomiar opóźnienia grupowego kanału PCM / 233
B.8. Standardowy interfejs urządzenia rejestrowego / 234
B.9. Aktualne adresy URL / 235
Dodatek C. Interfejs PXI / 237
C.1. Magistrala PCI / 237
Sygnały magistrali PCI / 238
C.2. Kaseta PXI / 239
Moduły PXI / 240
Elementy PXI / 241
C.3. Interfejs PXI Express / 242
C.4. Porównanie kosztów systemu pomiarowego / 243
Dodatek D. Interfejs RS232 / 245
D.1. Linie interfejsu  / 246
D.2. Przesyłanie danych / 247
Format danych / 248
Przebieg transmisji / 248
D.3. Sposoby łączenia urządzeń / 249
D.4. Programowanie interfejsu / 250
D.5. Wersje interfejsu szeregowego / 252
Dodatek E. Interfejs USB / 253
E.1. Topologia interfejsu USB / 253
E.2. Szybkość transmisji / 254
E.3. Kodowanie danych / 255
E.4. Przesyłanie danych / 256
Protokół komunikacyjny / 257
E.5. Nowe wersje interfejsu USB / 258
Spis rysunków / 259
Spis tabel / 267
Bibliografia / 269