Systemy komputerowego wspomaganiariad.usk.pk.edu.pl/~kmiernik/dydaktyka/materialy/LZKWPI/inf_merytoryczna.pdf · 1. podstawowe poj cia z zakresu metrologii 3 2. komputerowe systemy

Laboratorium z przedmiotu

Systemy komputerowego wspomagania

Cyfrowa technika pomiarowa i przetwarzanie danych do wiadczalnych

Temat:

Akwizycja danych do wiadczalnych z zastosowaniem torów pomiarowych wyposa onych

w przetworniki analogowo - cyfrowe

Instrukcja do �wicze� laboratoryjnych

Opracowanie:

Mgr in� . Krzysztof Zar� bski

Instrukcja do zaj �� laboratoryjnych: Akwizycja danych do� wiadczalnych z zastosowaniem torów pomiarowych wyposa� onych w przetworniki analogowo – cyfrowe

2

SPIS TRE CI

1. PODSTAWOWE POJ CIA Z ZAKRESU METROLOGII 3

2. KOMPUTEROWE SYSTEMY POMIAROWE 6

3. KLASYFIKACJA I PRZETWARZANIE SYGNAŁÓW POMIAROWYCH 7

4. ZALETY I WADY SYSTEMÓW POMIAROWYCH WYKORZYSTUJ CYCH CYFROW TECHNIK PRZETWARZANIA SYGNAŁÓW 11

5. PRZEZNACZENIE I CHARAKTERYSTYKA PODSTAWOWYCH ELEMENTÓW SYSTEMU POMIAROWEGO 12

6. OGÓLNE ZASADY KOMPLETACJI SYSTEMU POMIAROWEGO 19

7. OPROGRAMOWANIE SYSTEMÓW POMIAROWYCH 20

LITERATURA 21


3

1. Podstawowe poj� cia z zakresu metrologii

Metrologi � mo� na zdefiniowa� najogólniej jako dziedzin� nauki zajmuj c si � do wiadczalnym zbieraniem informacji o otaczaj cym nas wiecie, teori mierzenia oraz technik i technologi wykonywania pomiarów.

Dział metrologii zajmuj cy si � problemami wspólnymi dla wszystkich zastosowa� nazywamy metrologi � ogóln� . W zale� no ci od rodzaju mierzonych wielko ci metrologi � mo� emy podzieli � na metrologi ; długo� ci, czasu, ci � nienia itd. Metrologia odnosz ca si � do pomiarów w danej dziedzinie nosi nazw� metrologii stosowanej. Mo� emy wyró� ni � np. metrologi warsztatow� , przemysłow� , astronomiczn� itd.

Rozwój metrologii mo� na podzieli � na trzy charakterystyczne etapy.

Pierwszy obejmował okres stosowania metod bezpo rednich w pomiarach i u� yciu mierników wska� nikowych. Dodatkowo okres ten wyró� niał si � tym, � e niemal ka� da dziedzina in� ynierii posiadała swoje własne miernictwo, np. miernictwo wielko ci mechanicznych, nieelektrycznych czy elektrycznych.

Drugi etap rozwoju polegał na zast pieniu pomiaru wi � kszo ci wielko ci nieelektrycznych pomiarami wielko ci elektrycznych, wykonywanych coraz bardziej nowoczesnymi, dokładnymi i niezawodnymi przyrz dami pomiarowymi. Pomiary stały si � bardziej obiektywne, ograniczony został wpływ osoby dokonuj cej pomiar na jego wynik. Upowszechnił si � równie� sposób rejestracji wyników w formie zapisu na ta mie magnetycznej.

Trzecia faza rozwoju metrologii charakteryzuje si � wprowadzeniem do techniki pomiarowej komputerów, które zostały sprz� gni � te z urz dzeniami pomiarowymi. Pozwoliło to na zapocz tkowanie automatycznego sterowaniem procesem pomiaru oraz wprowadziło nowy element – przetwarzanie i analiz� danych pomiarowych [1].

Wa� niejsze definicje stosowane w metrologii

Pomiar – do wiadczalne wyznaczenie z okre lon dokładno ci miary danej wielko ci fizycznej i porównanie jej z warto ci przyj � t za jednostk� . Gdy pomiar bezpo redni jest niemo� liwy ze wzgl � dów technicznych lub wymaga zbyt wielkich nakładów, stosuje si � metody po rednie. Wyznacza si � wówczas łatwiej mierzaln wielko�� , która jest zwi zana z wielko ci mierzon dobrze znan zale� no ci .

Wielko�� fizyczna - wła ciwo�� zjawiska lub ciała, któr mo� na okre li � ilo ciowo. Podaje si � j zwykle jako iloczyn warto ci liczbowej i jednostki miary (znak mno� enia pomija si � ).

Jednostka miary – umownie przyj � ta i wyznaczona z dostateczn dokładno ci warto�� danej wielko ci, która słu� y do porównania ze sob innych warto ci tej samej wielko ci.

Układ jednostek SI (System International) - mi � dzynarodowy układ jednostek. Istnieje siedem podstawowych jednostek miar: kilogram (kg), metr (m), sekunda (s), kelvin (K), amper (A), kandela (cd), mol (mol) oraz dwie pomocnicze: radian (rd), steradian (sr).


4

Jednostki SI tworz układ spójny, tj. jednostki z nich wyprowadzone (np. jednostki pochodne) s iloczynami lub ilorazami jednostek podstawowych, przy czym nie pojawiaj si � � adne dodatkowe czynniki liczbowe przy przeliczaniu.

Metoda pomiaru – zasada porównywania zastosowana przy pomiarze

Sposób pomiaru – przebieg czynno ci przy wykonywaniu pomiaru.

Sprz� t pomiarowy – rodki techniczne zastosowane w procesie pomiarowym i obejmuj ce: aparatur� , przyrz dy, wzorce oraz przybory pomiarowe.

Czujnik – przetwornik pomiarowy. Jest to element pomiarowy słu� cy do zamiany mierzonej wielko ci fizycznej na inn wielko � . Istnieje jednoznaczny zwi zek mi � dzy wielko ci mierzon „X” a sygnałem pomiarowym „Y”.

Charakterystyka przetwarzania Y= f(X) –charakterystyka statyczna czujnika opisuj ca zwi zki funkcjonalne mi � dzy wielko ci wyj ciow Y i wej ciow X.

Bł � d pomiaru wyst� puje wtedy, gdy istnieje niedokładno�� w pomiarze, która przesuwa w gór� lub w dół wynik ko� cowy. W ród y bł � dów wyró� niamy:

• bł dy systematyczne – ich wpływ na wynik pomiaru daje si � dokładnie przewidzie� . S to bł � dy, które przy pomiarze pewnej wielko ci w tych samych warunkach s stałe zarówno, co do warto ci bezwzgl � dnej, jaki i co do znaku lub zmieniaj si � zgodnie z okre lonym prawem. Bł � dy systematyczne z ró� nych � ródeł sumuje si � algebraicznie;

• bł dy przypadkowe spowodowane czujnikami zakłócaj cymi o charakterze losowym,

• bł dy grube (pomyłki). �

ródła bł � dów systematycznych mog by� zwi zane z przyrz dem pomiarowym, zawinione przez obserwatora lub wynikiem � le dobranej metody pomiarowej, np.:

• bł d w cechowania przyrz du pomiarowego,

• niewła ciwe u� ycie przyrz du przez obserwatora,

• wadliwe działanie metody pomiarowej lub przybli � ony charakter stosowanych wzorów (przy pomiarach po rednich).

Bł � dy grube wynikaj najcz� ciej z niestaranno ci eksperymentatora

Niepewno�� pomiarowa - połowa szeroko ci przedziału (x ± ∆x), w którym mie ci warto�� rzeczywista pewnej wielko ci fizycznej. Wyró� niamy dwa zasadnicze typy niepewno ci pomiarowych; niepewno ci systematyczne i niepewno ci przypadkowe. W praktyce w pomiarach wyst� puj zarówno niepewno ci systematyczne, jak i przypadkowe, składaj ce si � na niepewno�� całkowit .


5

Terminologia dotycz� ca � rodków technicznych wykorzystywanych w procesie pomiarowym

System pomiarowy – funkcjonalny zbiór rodków technicznych obj � tych wspólnym sterowaniem wewn� trznym lub zewn� trznym, tworz cy jedn organizacyjn cało�� i przeznaczony do wykonania pewnej operacji pomiarowej. Operacja ta mo� e składa� si � z dokonania samego pomiaru jednej lub kilku wielko ci fizycznych, przesłania sygnałów, rejestracji i zapami � tania wyników. Systemy pomiarowe nazywane s równie� urz dzeniami lub układami pomiarowymi. Dziel si � one na: przetworniki pomiarowe, wzorce i przyrz dy pomiarowe

Rys. 1.1 Schemat funkcjonalny przebiegu procesu pomiarowego z przyrz� dem jako układ pomiarowy

Przedstawiony na rysunku 1.1 przebieg procesu pomiarowego przedstawia go jako układ porównania. Zazwyczaj jednak wzorzec bardzo rzadko wyst� puje w układach pomiarowych, a jest wykorzystywany jedynie do wzorcowania przyrz dów pomiarowych – tzn. do przekazania im miary wielko ci mierzonej.

Przetworniki pomiarowe to urz dzenia, dzi � ki którym zachodzi zmiana (proces przetwarzania) wielko ci mierzonej X na wielko�� Y, przy zachowaniu informacji o wielko ci X. Uzyskana w ten sposób wielko�� Y nosi nazw� sygnału pomiarowego. Z warto ci wielko ci Y mo� na wyznaczy� warto�� wielko ci mierzonej X. Ka� dy sygnał pomiarowy zawiera no� nik sygnału i parametr informacji. No� nik sygnału jest wielko ci opisuj c procesy energetyczne (np. napi � cie czy nat� � enie pr du), natomiast parametr informacj i jest funkcja opisan na tym parametrze.

Wzorce s to narz� dzia pomiarowe odtwarzaj ce jednostki miary lub ich wielokrotno ci, charakteryzuj ce si � niezmienno ci w czasie, łatw porównywalno ci , odtwarzalno ci i stosowalno ci oraz du� dokładno ci .

Przyrz� dy pomiarowe to narz� dzia przeznaczone do wykonywania pomiarów i przedstawienia ich wyników w postaci bezpo rednio przyswajalnej przez człowieka. Ze wzgl � du na sposób przedstawienia wyniku pomiaru przyrz dy pomiarowe dzielimy na analogowe (np. odczyt poło� enia wskazówki w odniesieniu do skali) i cyfrowe (podaj ce wynik w liczbach układu dziesi � tnego).

�ródło zjawiska Przyrz� dy

pomiarowe Obserwator

Wzorzec


6

2. Komputerowe systemy pomiarowe

Rozwój techniki komputerowej, której punktem przełomowym było opracowanie minikomputera w postaci pojedynczego elementu (chipa) oznaczonego symbolem 8080 pozwoliło na powstanie nowej generacji przyrz dów, czujników oraz przetworników pomiarowych, których elementem składowym stał si � ten wła nie nowy chip umo� liwiaj cy bezpo rednie przetwarzanie sygnałów pomiarowych oraz sterowanie procesem pomiarowym.

Od tej wła nie chwili przyj � ło si � mówi � o Komputerowych lub inaczej Inteligentnych Systemach Pomiarowych, a wynikało to z ich mo� liwo ci adaptacyjnych, które stały si � mo� liwe dzi � ki zastosowaniu mikrokomputerów. Na ka� dym etapie pracy systemu pomiarowego wykorzystywany jest sprz� t komputerowy. Wielko ci fizyczne mierzone s przy pomocy czujników zaopatrzonych w minikomputer. Otrzymany w ten sposób sygnał dopasowywany jest w układach kondycjonowania, gdzie komputer ustala poziom wzmocnienia, dokonuje filtrowania szumów oraz zakłóce� i przekazuje do układów akwizycji, gdzie jest on przekształcany na posta� cyfrow . W tej formie sygnał przesyłany jest do komputera, którego zadaniem jest obróbka, wizualizacja, analiza i interpretacja danych pomiarowych. Równie� archiwizacja odbywa si � w postaci cyfrowej na no nikach charakteryzuj cych si � wi � ksz pojemno ci i trwało ci (rys. 2.1).

Rys. 2.1 Współcze� nie stosowane systemy pomiarowe

Cech charakterystyczn cyfrowych układów pomiarowych jest sposób zbierania informacji o badanym obiekcie pomiarowym. Pierwszym etapem jest pozyskanie sygnałów elektrycznych w postaci analogowej, a nast� pnie przetworzenie ich na kod cyfrowy i poddanie dalszej obróbce cyfrowej, w celu przedstawienia wyników w postaci wizualnej.

Przyrz � dy autonomiczne

Przyrz � dy pomiarowe

Moduły kondycjonowania

Przyrz � dy modułowe

Mikrokomputer Kontroler Rejestracja

analiza zobrazowanie

Oprogramowanie np. TestPoint

LabView

Karty zbierania danych

Obiekt pomiarowy

Czujniki pomiarowe

GPIB VXI-bus

RS-2

32


7

Rys. 2.2 Schemat cyfrowego pomiaru sygnałów [2]

Rysunek 2.2 przedstawia schemat pomiaru cyfrowego dowolnej wielko�ci fizycznej u(t)

przetworzonej wst� pnie na sygnał elektryczny x(t). Blok oznaczony symbolem A/A odpowiada za dopasowanie poziomem zmiennego w czasie sygnału x(t) do zakresu przetwornika analogowo-cyfrowego. Nast� pnie sygnał poddawany jest kwantyzacj i i dyskretyzacj i w blokach oznaczonych odpowiednio U/C i T/C, sk� d przekazywany jest do dalszej obróbki cyfrowej w bloku C/C. W wyniku otrzymujemy wyj

�ciowy sygnał cyfrowy w

postaci kodu cyfrowego zapisanego jako słowo bitowe. Dodatkowo, w układach adaptacyjnych oraz systemach pomiarowych b� d� cych cz� � ci � układów sterowania procesami lub współpracuj � cych z nimi, sygnał cyfrowy mo� e ponownie by zamieniony na analogowy sygnał napi � ciowy.

3. Klasyfikacja i przetwarzanie sygnałów pomiarowych

Sygnały zdeterminowane s� to takie sygnały, które maj � z góry okre�lony przebieg

czasowy i mo� na je opisa matematycznie za pomoc� rzeczywistej lub zespolonej funkcji czasu.

Sygnały niezdeterminowane to takie, których kształtu w � aden sposób nie mo� na przewidzie . Je

�li do ich opisu u� ywa si � rozkładu prawdopodobie stwa, to nazywamy je

stochastycznymi (losowymi)

Sygnały analogowe s� to sygnały ci � głe pod wzgl � dem czasu i amplitudy (tzn. zarówno warto

�ci sygnału jak i warto

�ci jego argumentu –czasu- nale�� do niesko czonego zbioru)

oraz nieograniczone w amplitudzie i w pa�mie cz� stotliwo

�ci. Podczas przetwarzania

sygnałów analogowych mog� wyst� powa ograniczenia cz� stotliwo�ci oraz szum

wytwarzany przez elementy bierne i czynne. Zakres dynamiczny systemu pomiarowego jest okre

�lony przez stosunek sygnału do szumu.

A/A Przetwarzanie

analogowe sygnału

U/C Przetwarzanie

napi � cia na kod cyfrowy

T/C Przetwarzanie

odst� pów czasu na kod cyfrowy

C/C Przetwarzanie

cyfrowe

C/A Przetwarzanie

cyfrowo - analogowe

t

u(t)

x(t) y(t)


8

)5.0(*0 +=q

XentqX

Sygnały dyskretne - próbkowane pod wzgl � dem czasu powstaj � przez próbkowanie sygnałów analogowych w dyskretnych przedziałach czasu bez kwantowania amplitudy.

Sygnały kwantowane s� sygnałami dyskretnymi pod wzgl � dem amplitudy, przyjmuj � cymi sko czon� liczb� stanów.

Sygnały cyfrowe uzyskuje si � , gdy sygnał wej�ciowy jest próbkowany w dyskretnych

przedziałach czasowych, za� amplituda jest kwantowana na dyskretne poziomy ze zbioru

warto�ci dopuszczonego przez konkretne urz� dzenie. Sygnały te s� okre

�lone przez dobrze

zdefiniowane poziomy nazywane poziomami logicznymi. W urz� dzeniach cyfrowych s� to zazwyczaj dwa poziomy, odpowiadaj � ce cyfrom 0 oraz 1 w kodzie binarnym.

Przetwarzanie ci � głego sygnału analogowego x(t) na sygnał cyfrowy polega na dyskretyzacji sygnału w czasie, czyli jego próbkowaniu, dyskretyzacji warto

�ci sygnału, czyli

kwantowaniu, oraz na kodowaniu uzyskanego sygnału dyskretnego.

Próbkowanie, (dyskretyzacja argumentów funkcji x(t)), polega na kolejnym pobieraniu próbek warto

�ci sygnału w pewnych odst� pach czasu.

Rys. 3.1 Schemat próbowania sygnału analogowego, ci � głego; ∆t – odległo�� czasowa pomi � dzy kolejnymi próbkami

Kwantowanie (dyskretyzacja warto�ci sygnału analogowego) polega na

przyporz� dkowaniu ka� dej warto�ci sygnału pewnej kwantowanej warto

�ci dyskretnej.

Najcz� � ciej stosowane jest kwantowanie równomierne opisane wzorem.

(3.1)

gdzie:

X0 – warto� na wyj

�ciu układu kwantuj � cego,


9

X – warto� sygnału analogowego na wej

�ciu układu,

q – elementarny przedział kwantowania,

ent(x) – cz� � całkowita liczby rzeczywistej.

Elementarny przedział kwantowania zwi � zany jest z poj � ciem rozdzielczo� ci układu i definiowanej jako liczba stanów wyj � ciowych wyra� ona w bitach. Dla układu przedstawionego na rysunku 3.2, zgodnie z zale� no� ci � (3.2)

n

FSRQ

2=

(3.2)

gdzie FSR (ang. Full Scale Range) jest pełnym zakresem przetwarzania wynosz� cym tu 10 V - elementarny przedział kwantowania q = 1,25 V.

Proces kwantowania polega na zaokr� glaniu warto� ci wyznaczonej próbki do takiej, któr� przy danej rozdzielczo� ci cyfrowej mo� na zapisa� w postaci zadanej liczby bitów. Dla przykładu, je� eli zmierzona próbka posiada warto�� 3,2 i rozdzielczo�� cyfrowa w danym procesie kwantowania została ustalona na 3 bity, to w wyniku procesu kwantowania warto�� próbki zostanie zaokr� glona do 3,75, a wi � c do najbli � szego przedziału kwantowania.

Rys. 3.2 Charakterystyka przetwarzania idealnego układu kwantowania równomiernego [3]

Kodowanie – sygnały cyfrowe uzyskiwane na wyj � ciu przetwornika A/C s� wyra� ane w odpowiednio dobranym kodzie. Najcz�� ciej jest to jedna z odmian kodu dwójkowego.

Układy kwantowania i kodowania s� ze sob� � ci � le powi � zane i trudne do wyra� nego wyodr� bnienia.

Jednym z istotnych parametrów systemu z wej � ciem analogowym jest cz stotliwo�� próbkowania. Du� a cz� stotliwo�� próbkowania powoduje, � e oryginalny sygnał analogowy b� dzie posiadał lepsz� reprezentacj � w systemie cyfrowym. Rys. 3.3 przedstawia sygnał próbkowany z wła� ciw� cz� stotliwo� ci � , oraz efekt zbyt małej cz� stotliwo� ci próbkowania.


10

tf g ∆

=2

1

Próbkowania zbyt wolne powoduje gorsz� reprezentacj � sygnału wej � ciowego. Efekt ten powoduje, � e otrzymany w wyniku próbkowania sygnał ma inn� cz� stotliwo�� , ni � w rzeczywisto� ci. Ta bł � dna reprezentacja sygnału zwana jest aliasem (efekt aliasingu).

Rys. 3.3Przykłady próbowania sygnału analogowego: (a) wła� ciwie dobrana cz� stotliwo�� próbkowania, (b) efekt aliasingu – zbyt mała cz� stotliwo�� próbkowania

Aby unikn� � efektu aliasingu nale� y (zgodnie z tzw. twierdzeniem Nyquista) próbkowa� sygnał z cz� stotliwo� ci � przynajmniej dwukrotnie wy� sz� ni � maksymalna cz� stotliwo�� sygnału wej � ciowego. Natomiast dla ustalonej cz� stotliwo� ci próbkowania (np. zdeterminowanej sprz� towo) maksymalna cz� stotliwo�� , która mo� e by� odwzorowana prawidłowo (bez efektu aliasingu) jest nazywana cz� stotliwo� ci � Nyquista. Cz� stotliwo�� Nyquista jest równa połowie cz� stotliwo� ci próbkowania.

Kiedy widmo sygnału si � ga poza ustalon� graniczn� cz� stotliwo�� próbkowania fg, to operacja próbkowania prowadzi do bł � dów

Cz� stotliwo�� fg nazywana jest cz� stotliwo� ci � graniczn� Nyquista i okre� la j � wyra� enie

(3.3)

gdzie ∆t okre� la przedział próbkowania.

Aby unikn� � bł � dów wynikaj � cych z nakładania widma, nale� y starannie dobra� cz� stotliwo�� próbkowania, uwzgl � dniaj � c wszystkie istotne z praktycznego punktu widzenia składowe widma sygnału. Z punktu widzenia przeprowadzaj � cego pomiar istotne jest dobranie optymalnej cz� stotliwo� ci próbkowania. Przede wszystkim nie mo� na przekroczy� maksymalnej cz� stotliwo� ci, z jak� działa przetwornik, pami � taj � c równocze� nie, � e je� eli próbujemy stosunkowo szybko i przez długi okres czasu, to nale� y si � liczy� z tym, � e pojemno�� pami � ci operacyjnej lub przestrze na dysku komputera b� dzie niewystarczaj � ca.


11

4. Zalety i wady systemów pomiarowych wykorzystuj � cych cyfrow � technik przetwarzania sygnałów

Współpraca analogowych przyrz� dów pomiarowych (czujników, przetworników) z cyfrowymi układami przetwarzania sygnału pozwoliła na:

• rejestracj � du� ej liczby danych pomiarowych w pami � ci komputera i zachowanie ich do dalszego przetwarzania,

• rejestracj � wielko� ci szybkozmiennych, trudnych cz� sto do zarejestrowania przyrz� dami analogowymi, z mo� liwo� ci � pó� niejszego przetworzenia i przegl � dania ich w zmienionej skali czasowej,

• łatw� realizacj � pomiaru wielokanałowego,

• zastosowanie programowego wygładzania i filtrowania sygnału pomiarowego

• sterowanie prac� przyrz� dów i całych systemów pomiarowych, co prowadzi do zautomatyzowania procesu pomiarowego.

Zalety systemów cyfrowych Wady systemów cyfrowych

Dowolnie du� a dokładno�� przetwarzania, zale� na wył � cznie od dokładno� ci informacji wej � ciowych

Wy� szy ni � w przypadku sygnałów ci � głych koszt urz� dze przy przetwarzaniu z niewielk� dokładno� ci �

Znacznie wi � ksza ni � w przypadku sygnałów ci � głych odporno�� na zakłócenia i ogólna niezawodno�� urz� dze

Dłu� szy czas wykonania zło� onych operacji

Łatwa realizacja zapami � tywania informacji i przechowywania jej przez dowolnie długi okres czasu

Mo� liwo�� dokładnego, cyfrowego przedstawienia informacji wyj � ciowych za pomoc� wska� ników cyfrowych oraz wydruków

Mo� liwo�� programowej kalibracji urz� dze i automatycznego dostosowania do zmieniaj � cych si � warunków zewn� trznych (np. temperatura, ci � nienie itp.)

Mo� liwo�� programowego wyboru parametrów pracy


12

Mo� liwo�� programowania algorytmów pracy i elastycznego dostosowania do własnych potrzeb

Łatwo�� adaptacji (modyfikacji) struktury układu do nowych potrzeb

5. Przeznaczenie i charakterystyka podstawowych elementów systemu pomiarowego

Czujniki i przetworniki pomiarowe. Czujniki pomiarowe s� elementami przetwarzaj � cymi wielko� ci fizyczne na odpowiednie sygnały elektryczne S� to najcz�� ciej przetworniki pomiarowe, zbudowane z czujnika i współpracuj � cego z nim, umieszczonego przewa� nie w jednej obudowie sensora. Ze wzgl � du na funkcj � , jak� spełniaj � zaliczamy je do grupy przetworników nosz� cych nazw� charakterografów, tj. przetworników zmieniaj � cych charakter badanego sygnału. Czujniki zamieniaj � przebiegi czasowe mierzonej wielko� ci fizycznej na zmiany wielko� ci pr� dowych, takich jak pr� d, napi � cie czy rezystancja. Przetworniki pomiarowe dziel � si � na dwie grupy: pasywne (parametryczne) i aktywne (generacyjne) W pierwszym przypadku przekształcenie wielko� ci nieelektrycznej na sygnał elektryczny nast� puje przy udziale energii z zewn� trz. Tabela 5.1. przedstawia zjawiska fizykochemiczne wykorzystywane w miernictwie, kiedy sygnałem wyj � ciowym jest sygnał elektryczny.

Tabela 5.1 Zjawiska fizykochemiczne wykorzystywane w miernictwie elektrycznym [4]

Sygnał wyj � ciowy Sygnał wej � ciowy Wykorzystywane zjawiska fizykochemiczne

Mechaniczny Indukcja, efekt pojemno� ciowy, efekt piezoelektryczny, efekt Lenarda.

Cieplny (termiczny) Zale� no�� temperaturowa rezystancji, efekt Seebecka, termoelektryczno�� , efekt piroelektryczny.

Magnetyczny Indukcja, efekt Halla, efekt Thomsona, efekt Wieganda.

Elektryczny Pr � d elektryczny w ciałach stałych, cieczach i gazach.

Optyczny Fotoefekty, fotoopory, fotojonizacja

Elektryczny

Molekularny Fotokomórki, przewodnictwo elektrolitów, potencjał stykowy.

Zamiana pewnego parametru elektrycznego charakteryzuj � cego czujnik, (np. rezystancji w termometrach rezystancyjnych lub tensometrach, indukcyjno� ci w transformatorowych czujnikach ró� nicowych, napi � cia czy pr� du) jest wynikiem wpływu wielko� ci mierzonej na ten element. Z tego wynika, � e przetwornik parametryczny musi by� zasilany ze � ródła napi � cia lub pr� du stałego lub przemiennego. Przetworniki generacyjne same s� � ródłem napi � cia czy pr� du w wyniku zamiany energii sygnału nieelektrycznego w energi � elektryczn� . Czujnikami tego rodzaju s� np. czujniki piezoelektryczne do pomiaru drga i czujniki termoelektryczne do pomiarów temperatury.


13

Rys. 5.1 Schemat funkcjonalny przetwornika pomiarowego

W ogólnym przypadku przetwornik pomiarowy mo� na przedstawi � w formie schematu blokowego jak na rysunku 5.1. Przetwornik pomiarowy zamienia sygnał wej � ciowy Xs na sygnał wyj � ciowy Ys dokonuj � c przekształcenia, które mo� na opisa� nast� puj � cym równaniem:

}{ xFy = , (5.1)

gdzie: x, y, to wektory sygnałowe zawieraj � ce składowe sygnału wej � ciowego Xs i wyj � ciowego Ys. Po uwzgl � dnieniu zakłóce z, zale� no�� (2.1) nale� y zapisa� w postaci:

},{ zxFy =∆ (5.2)

W wyniku pomiaru otrzymujemy wi � c wielko�� y∆ obarczon� bł � dem ∆:

∆−=∆ yy (5.3)

Wyra� enie (5.1) okre� la tzw. funkcj przej � cia.

Charakterystycznymi parametrami przetworników pomiarowych s� : zakres pomiarowy i zwi � zany z nim bł � d nieliniowo� ci, czuło�� oraz wynikaj � ce z niej: bł � d czuło� ci (inaczej bł � d wzmocnienia), bł � d nachylenia i bł � d przesuni � cia.

Wszystkie bł � dy przetwarzania wyst� puj � ce w warunkach znamionowych, czyli w zakresie warto� ci odniesienia wielko� ci wpływaj � cych na przetwornik (np. temperatura pracy 23oC, wilgotno�� wzgl � dna 40 ÷ 60%, cz� stotliwo�� 50Hz, brak zewn� trznych pól magnetycznych itp.) nosz� nazw� bł dów podstawowych.

Rys. 5.2 Definicja nieliniowo� ci [4]

Zakres pomiarowy (rys. 5.3) zwi � zany jest bezpo� rednio z nieliniowo� ci � charakterystyki statycznej, co ma miejsce, kiedy rzeczywist� charakterystyk� urz� dzenia zast� puje si � zale� no� ci � liniow� (rys. 5.2). Stanowi on cz�� zakresu nominalnego wielko� ci

Przetwornik pomiarowy Sygnał

wej� ciowy Sygnał

wyj� ciowy

Zakłócenia

x y

z

Bł� d nieliniowo� ci

Charakterystyka liniowa

Charakterystyka rzeczywista

∆∆∆∆ ymax

y

x


14

wej�ciowej, dla której odpowiednie wielko

�ci, otrzymane w nominalnych warunkach

odniesienia i z jednego pomiaru s� obarczone bł � dem nie wi � kszym od bł � du zredukowanego (stosuje si � równie� nazwy: bł � d graniczny i bł � d dopuszczalny).

Wówczas bł � d nieliniowo�ci opisany jest zale� no

�ci � :

bł � d nieliniowo�ci

minmax

max

yy

y

−∆= (5.4)

Rys. 5.3 Definicja zakresu pomiarowego [4]

Czuło� przyrz� du pomiarowego opisuje charakterystyk� danego przetwornika i wynika z zale� no

�ci (5.1), któr� w przypadku charakterystyki liniowej mo� na przedstawi w postaci

równania:

xSy = (5.5)

gdzie S – czuło� przyrz� du pomiarowego:

x

yS = (5.6)

W przypadku charakterystyki nieliniowej czuło� definiowana jest jako granica stosunku

przyrostu wielko�ci wej

�ciowej do wywołuj � cego t� zmian� przyrostu wielko

�ci wej

�ciowej,

w zwi � zku z czym zale� no� (5.6) przyjmuje posta :

dx

dy

x

yS

x=

∆∆=

→∆ 0lim (5.7)

Odwrotno� czuło

�ci S nazywamy stał � przetwornika C:

SC

1= (2.8)

Zakres pomiarowy

ymin

ymax

x

y


15

Na rysunku 5.4 przedstawiono definicj � dwóch bł � dów: bł � du dryftu (przesuni � cia) zera, który jest bł � dem addytywnym czyli stałym w całym zakresie pomiarowym, oraz bł � d wzmocnienia lub inaczej skalowania, b� d� cy najcz� � ciej efektem wpływu czynników zewn� trznych, np. temperatury, który jest bł � dem multiplikatywnym.

Rys. 5.4 Definicja bł� du multiplikatywnego i addytywnego[4]

Przez klas� przyrz� du rozumie si � zbiór własno� ci metrologicznych umownie oznaczonych warto� ci � dopuszczalnego bł � du podstawowego. Polskie normy (PN-92/E-06501/01 i PN-92/E-06520) zalecaj � , aby warto� ci liczbowe klasy były wzi � te z ci � gu liczb 1; 2; 5 i ich dziesi � tnych wielokrotno� ci lub podwielokrotno� ci. Klas� czujnika okre� la si � obliczaj � c maksymalny bł � d bezwzgl � dny w warunkach nominalnych. Nast� pnie tak obliczony bł � d, oznaczony ∆xmax odnosimy do zakresu pomiarowego i wyra� amy w procentach zgodnie z zale� no� ci � (5.9).

%100max% pomiarowyzakres

xm

∆=δ (5.9)

Nast� pnie bierzemy liczb� , przewidzian� norm� wi � ksz� od tak wyra� onego bł � du i ta liczba b� dzie okre� lała klas� czujnika, np. je� li δm% = 0,21 to klasa przyrz� du jest 0,5 (wg PN-92/E-06501/01)

Układy kondycjonowania sygnałów. Zadaniem układów kondycjonowania sygnałów jest izolacja galwaniczna sygnału wej � ciowego od układów pomiarowych, wytworzenie odpowiedniego poziomu tego� sygnału, dopasowanie go do zakresów układów pomiarowych, ograniczenie pasma cz� stotliwo� ciowego oraz odfiltrowanie z szumów i zakłóce� . Cz� sto układ taki spełnia równie� zadania multipleksera analogowego, przeł � czaj � c wi � ksz� liczb� doprowadzonych - np. z czujników temperatury - sygnałów wolnozmiennych,.

Do najcz�� ciej stosowanych operacji kondycjonowania nale� y wzmacnianie sygnałów. Przykładem mo� e by wzmacnianie sygnałów o niskim poziomie z termoektrycznych czujników temperatury, których poziom dopasowywany jest do zakresów wej � cia

Bł d przesuni� cia (addytywny)

Charakterystyka uwzgl� dniaj ca bł d

zło� ony Charakterystyka nominalna

y

x

Bł d multiplikatywny (czuło ci)


16

przetworników analogowo-cyfrowych, co pozwala w pełni wykorzysta� ich zakres i

zwi � kszy� rozdzielczo� � przy jednoczesnej eliminacji szumów.

Do eliminacji szumów słu� przede wszystkim filtry. Ich zadaniem jest wydzielenie sygnału u� ytecznego z całego dost� pnego widma. Filtry stosowane w układach kondycjonowania sygnałów maj , co najmniej jedno pasmo przepustowe (o małym tłumieniu) i jedno pasmo tłumienia, zwane tak� e zaporowym (o du� ym tłumieniu). Stosuje si � filtry górnoprzepustowe, dolnoprzepustowe, � rodkowoprzepustowe oraz � redniozaporowe. Filtry dolnoprzepustowe znalazły zastosowanie w filtrowaniu sygnałów wolnozmiennych i cz� sto stosowane s wraz z filtrami Bessela i Butterwortha. Najcz�� ciej cz� stotliwo� � odci � cia zawiera si � w przedziale od 5Hz do 25kHz. W układach z czujnikami termoelektrycznymi stosuje si � cz� stotliwo� � odci � cia 2Hz.. W układach pomiarowych nara� onych na zakłócenia energetyczne wykorzystuje si � filtry � rodkowozaporowe eliminuj ce zakłócenia w pa� mie 50Hz.

Innym zadaniem filtrów jest ograniczenia pasma sygnału podawanego na przetwornik A/C tak, aby zapobiec zjawisku nakładania si � widm (ang. aliasing – uto� samianie nazw). Polega ono na tym, � e sygnał próbkowany ze zbyt mał cz� stotliwo� ci jest interpretowany jako sygnał o mniejszej cz� stotliwo� ci. Pomini � cie tego zjawiska jest mo� liwe, poprzez wydzielenie w drodze idealnej filtracji, głównej cz�� ci widma. Ma to miejsce wtedy, kiedy poszczególne segmenty widma nie zachodz na siebie tzn., kiedy próbkowanie odbywa si � z cz� stotliwo� ci co najmniej dwukrotnie wi � ksz od cz� stotliwo� ci maksymalnej wyst� puj cej w sygnale. Zasada ta jest sformułowana w postaci prawa próbkowania Shannona – Kotelnikowa [5].

Do zada� układów kondycjonowania nale� y równie� generacja sygnałów wymuszaj cych np. w układach wykonuj cych pomiary temperatury z u� yciem czujników termorezystancyjnych. � ródła pr du wymagane s równie� w układach wyposa� onych w czujniki indukcyjne i tensometryczne.

Karty zbierania danych. Zasadniczym elementem składowym karty analogowej jest przetwornik analogowo-cyfrowy. Sygnał analogowy doprowadzany jest do karty za po� rednictwem wej � � analogowych. Poniewa� do wi � kszo� ci kart pomiarowych doprowadzanych jest kilka sygnałów wej � ciowych, s one obsługiwane przez wewn� trzny multiplekser. Przewa� aj ca cz�� kart pomiarowych wyposa� ona jest w filtry dolnoprzepustowe oraz wzmacniacze sygnału niskonapi � ciowego. Ka� da wielofunkcyjna karta wyposa� ona jest w liczniki i zegary do wyzwalania przetwornika A/C. Karty, które słu� równie� do sterowania procesami lub urz dzeniami, wyposa� one s w przetwornik cyfrowo-analogowy i ci głe wyj � cia analogowe. Tylko bardziej zaawansowane karty posiadaj mo� liwo� � akwizycji danych zarówno analogowych jak i cyfrowych oraz jednoczesnej generacji � danych przebiegów.


17

Najwa� niejsze parametry kar t pomiarowych

Rozdzielczo�� i zakres kar t pomiarowych. Rozdzielczo� � karty pomiarowej okre� la wła� ciwie dokładno� � przetwornika analogowo-cyfrowego, a wi � c posta

� n-bitowego słowa,

na jakie zostanie zamieniona analogowa warto� � napi � cia wej � ciowego. Liczba „n” jest miar dokładno� ci przetwarzania analogowo-cyfrowego. Dla przykładu rozdzielczo� � 8 bitów oznacza, � e zakres pomiarowy karty zostanie podzielony na 28 cz�� ci. Wynika z tego, � e karta ta rozró� nia napi � cia ró� ni ce si � o Umax/2

n. Napi � cie to nazywa si � zdolno� ci� rozdzielcz� bezwzgl� dn� przetwornika. Zdolno�� rozdzielcza wzgl dna przetwornika okre� la najwi � ksz mo� liw wzgl � dn zmian� sygnału wej � ciowego w odniesieniu do pełnego zakresu jego zmian niepowoduj c zmiany sygnału wyj � ciowego. Odpowiada to maksymalnemu bł � dowi pomiarowemu, który mo� na uwa� a� za równomierny w całym zakresie od 0 do Umax i podaje si � go jako � redni bezwzgl dny bł � d kwantowania równy ±0,5 Umax/2

n (Umax oznacza maksymalne napi � cie wej � ciowe dla danego zakresu pomiarowego).

Pełny zakres przetwarzania okre� la si � równie� jako FS, natomiast bł d kwantyzacji jako LSB (odpowiadaj cy najmniej znacz cemu bitowi w słowie bitowym) lub LSD – najmniej znacz ca cyfra. Wielko� ci te okre� la si � nast� puj co:

LSB = FS/2n 100%,

LSD = FS/10d 100%,

gdzie:n - liczba bitów, d – liczba dekad, FS =1.

Z rozdzielczo� ci kart pomiarowych � ci � le powi zany jest ich zakres przetwarzania. Dobór pełnego zakresu pomiarowego (FS) w zasadniczy sposób wpływa na pó� niejszy stopie� trudno� ci przy kalibracji przetwornika. Cz� sto tak dobiera si � napi � cie UFS, aby jego poziom odpowiadaj cy najbardziej znacz cemu bitowi (MSB - czyli 0,5 FS) był równy np. 5V, 2,5V itd., co ułatwia pomiar tych napi �� przy kalibracji.

Najbardziej po�� dane s karty 16-bitowe, cho� w u� yciu znajduje si � najwi � cej kart 12 - bitowych i te ostatnie w procesach przemysłowych wydaj si � wystarczaj ce. Je� li chodzi o zakresy pomiarowe, to spotyka si � karty pracuj ce zarówno w zakresie napi �� unipolarnych jak i bipolarnych. Najcz�� ciej jest to realizowane w ten sposób, � e karta o unipolarnym zakresie od 0÷10V mo� e pracowa� jednocze� nie w bipolarnym zakresie napi �� od –5V do +5V.

Cz stotliwo�� próbkowania. Cz� stotliwo�� próbkowania okre� la nam jak cz� sto w okresie jednej sekundy karta pomiarowa jest zdolna � ledzi � i zapami � tywa� sygnał wej � ciowy. Odbywa si � to w sposób sekwencyjny, tzn. � e cz� stotliwo�� próbkowania ka� dego z kanałów pomiarowych jest równa f/n [Hz], gdzie f - cz� stotliwo�� , a n - liczba kanałów. Do badania przebiegów wolnozmiennych stosuje si � karty o nie najwy� szych cz� stotliwo� ciach próbkowania (do 10kHz), natomiast przebiegi szybkozmienne wymagaj kart o cz� stotliwo� ciach próbkowania rz� du MHz.

Wi � kszo�� kart wielofunkcyjnych posiada przetworniki o cz� stotliwo� ci próbkowania od 100÷330kHz. S to cz� stotliwo� ci wystarczaj ce do pomiarów wi � kszo� ci wielko� ci fizycznych, jak temperatura, ci � nienie czy cz� stotliwo�� .


18

Wej � cia analogowe. Ilo�� kanałów wej � ciowych uzale� niona jest od parametrów multiplekserów. Poniewa� w wi � kszo� ci dost� pne multipleksery s 8-kanałowe, wi � c produkcja kart o mniejszej liczbie kanałów jest rzadko spotykana. Je� li chodzi o karty z wi � cej ni � 8 lub 16 kanałów to stosowane s dwie metody multipleksowania:

• pierwsza odnosi si � do kart 32- lub 64-kanałowych, gdzie ze wzgl � du na ograniczon liczb� pinów, jakie mo� na wyprowadzi � z karty, wi � ksza liczba wej �� analogowych realizowana jest kosztem innych funkcji karty.

• druga metoda polega na zwi � kszaniu liczby wej �� analogowych za pomoc dodatkowych modułów doł czanych do karty, co pozwala na akwizycj � danych z kilkuset kanałów.

Najcz�� ciej spotykane s karty 8- i 16-kanałowe. Maj one wej � cia typu Single-Ended (niesymetryczne, ze wspóln mas ), lub typu ró� nicowego - (Differential). Przewa� nie, je� li chcemy zastosowa� podł czenie typu ró� nicowego, to liczba kanałów wej � ciowych zmniejsza si � o połow� .

Wej � cia cyfrowe. Zadaniem układów wej �� cyfrowych jest wprowadzanie do komputera informacji o współrz� dnych stanu procesu, które mo� na podzieli � na cztery grupy:

• binarne współrz� dne stanu, tj. mog ce przyjmowa� tylko dwie warto� ci (s nimi stany zaworów odcinaj cych, stany pracy silników, pomp, dmuchaw, dozowników, stany sygnalizatorów granicznych, styczników, wył czników i odł czników energetycznych),

• ci głe współrz� dne stanu, lecz mierzone za pomoc przetworników pomiarowych cyfrowych, np. przetworników k ta obrotu i przesuni � cia, wag dozuj cych z wyj � ciem cyfrowym, analizatorów składu z wyj � ciem cyfrowym,

• ci głe i dyskretne współrz� dne stanu mierzone za pomoc przetworników pomiarowych generuj cych ci gi impulsów (do przetworników takich nale�� liczniki energii elektrycznej, przepływomierze turbinkowe, przetworniki impulsowe pr� dko� ci k towej, k ta obrotu i przesuni � cia, liczniki liczby wyrobów),

• dyskretne współrz� dne stanu, wprowadzane do systemu komputerowego przez klawiatur� pulpitu operatora procesu, np. numery zamówie� , symbole surowca, symbole narz� dzi, wyniki analiz laboratoryjnych.

Z wymienionych grup najbardziej liczna w procesach przemysłowych jest grupa pierwsza. Liczba sygnałów binarnych wprowadzanych do systemu komputerowego automatyki w procesach ci głych jest cz� sto 3–, 4–krotnie wi � ksza ni � liczba sygnałów ci głych. W

procesach przemysłowych dyskretnych najliczniej s reprezentowane współrz� dne stanu z grupy trzeciej i czwartej.

Układ wej �� cyfrowych umo� liwia równie� wprowadzanie do komputera danych z urz dze� transmisji, pami � ci zewn� trznych i monitorów ekranowych.


19

W najbardziej popularnych kartach pomiarowych stosuje si � dwa do czterech wej �� cyfrowych.

Wyj � cia analogowe. Zadaniem układów wyj �� analogowych jest przetworzenie otrzymanego z komputera sygnału cyfrowego na sygnał napi � ciowy wprowadzany na wej � cie analogowego elementu nastawczego, zaadresowanego przez komputer i utrzymanie warto� ci tego napi � cia do chwili pojawienia si � nast� pnego sygnału cyfrowego dla tego� elementu nastawczego. Układy wyj �� analogowych umo� liwiaj :

• sterowanie ci głych współrz� dnych stanu procesów przy wykorzystaniu elementów nastawczych o działaniu ci głym, powszechnie stosowanych w konwencjonalnych analogowych układach automatyki;

• sterowanie przyrz dów wskazuj cych i rejestruj cych typu analogowego.

Ponadto cz� sto do zada� układu wyj �� analogowych nale� y zabezpieczenie procesu w przypadku awarii komputera lub układu wej �� analogowych.

Wyj � cia cyfrowe. Zadaniem układów wyj �� cyfrowych jest przetworzenie wyniku oblicze� otrzymanego z komputera na sygnały steruj ce dla procesu.

W ta� szych modelach kart mamy 8 wyj �� cyfrowych, natomiast urz dzenia wysokiej klasy posiadaj do 40 takich wyj �� . Bardziej zaawansowane karty pozwalaj na rozszerzenie liczby wej �� i wyj �� cyfrowych do kilkuset. Bardzo po�� dane jest, aby karta jednocze� nie odczytywała wej � cia cyfrowe i analogowe, co pozwalałoby na korelacj � tych sygnałów. Jedynie nieliczne karty maj mo� liwo�� jednoczesnej generacji �� danych przebiegów i akwizycji danych analogowych i cyfrowych.

Wzmocnienie. Zakres wzmocnie� kart pomiarowych jest obecnie bardzo szeroki i pozwala na badanie przebiegów w zakresie od 20mV do 10V. Nawet najbardziej popularne karty maj tak szeroki zakres wzmocnie� i zezwalaj na dowolny ich wybór programowo bez konieczno� ci wykonywania przepinania zworek.

6. Ogólne zasady kompletacj i systemu pomiarowego

Pierwszym etapem na drodze do kompletacji systemu pomiarowego jest okre� lenie jego przeznaczenia, wst� pna identyfikacja obiektu pomiarowego obejmuj ca analiz� opisuj cych go wielko� ci fizycznych, liczby punktów pomiarowych, dokładno� ci pomiarów, cz� stotliwo� ci ich dokonywania oraz zało� enie nieprzerwanego czasu pracy.

Drugim etapem jest postawienie i ocena wymaga�

stawianych powstaj � cemu systemowi, czego wynikiem jest okre� lenie podstawowych zada� metrologicznych oraz okre� lenie mo� liwo� ci finansowych. Nale� y równie� wybra� struktur� systemu, która powinna uwzgl � dnia� stopie� standaryzacji systemu i jednostek funkcjonalnych, poziom uniwersalno� ci i sposób współpracy z u� ytkownikiem. Bardzo du� y wpływ na struktur� systemu ma dobór aparatury pomiarowej i decyzja, czy b� dziemy stosowa� przyrz dy autonomiczne, przyrz dy modułowe czy te� karty analizy danych. Trzeba dokona� wyboru urz dzenia sprawuj cego funkcje kontrolera systemu oraz typu interfejsu. Dobór tych


20

elementów nale� y rozpatrywa� ł cznie, a decyduj c rol � odgrywaj tu cz� sto niezb� dne do poczynienia nakłady finansowe.

Nast� pnym etapem powinno by� dobranie czujników pomiarowych, w tym ocena przydatno� ci czujników firmowych i podj � cie decyzji o ewentualnym stworzeniu własnych, w celu zapewnienia prawidłowego pomiaru �� danych wielko� ci.

Kolejnym krokiem jest uło� enie szczegółowego algorytmu pracy systemu, doboru odpowiednich do dokonanych zało� e� modułów analizy i przetwarzania danych pomiarowych. Nale� y podj �� decyzj � o sposobie wizualizacji i rejestracji wyników pomiaru. Na tym etapie dokonujemy wyboru metody oprogramowania projektowanego systemu pomiarowego.

7. Oprogramowanie systemów pomiarowych

Technika komputerowa wprowadziła do projektowanego systemu pomiarowego jeszcze jeden wa� ny element, który w istotny sposób decyduje o jego mo� liwo� ciach i funkcjonalno� ci. Jest to oprogramowanie, czyli zapisany w odpowiednim j � zyku programowania algorytm działania systemu pomiarowego, który obejmuje cz� stotliwo�� i kolejno�� wykonywania pomiarów, akwizycj � danych, analiz� , przetworzenie i przedstawienie wyników w wygodnej dla u� ytkownika formie wykresów lub tabel. Oprogramowanie decyduje te� o sposobie archiwizacji zebranych informacji, a w systemach regulacji automatycznej jego znaczenie jest podstawowe.

Oprogramowanie współczesnych systemów pomiarowych wykonuje si � przy pomocy specjalistycznych � rodowisk programowania, przyjaznych dla u� ytkownika (ang. user friendly), umo� liwiaj ce osobom bez przygotowania informatycznego opracowanie oprogramowania zło� onych systemów. Najwa� niejsz zalet tych � rodowisk programistycznych jest komunikatywna grafika, umo� liwiaj ca przygotowanie graficznego interfejsu u� ytkownika (GUI – ang. Graphical User Interface) w postaci umo� liwiaj cej łatw obsług� systemu pomiarowego i przejrzyst wizualizacj � stanu, w jakim si � znajduje przyrz d pomiarowy oraz obiekt pomiarów. Komunikacja z urz dzeniami zewn� trznymi, np. kartami pomiarowymi odbywa si � za pomoc przygotowanych przez producenta sprz� tu specjalnymi podprogramami obsługuj cymi te urz dzenia. Podprogramy te nosz nazw� sterowników (ang. driver) i s przygotowywane do współpracy z wi � kszo� ci powszechnie stosowanych systemów operacyjnych, co gwarantuje wytwórcom aparatury pomiarowej szerokie zainteresowanie ich produktami.

Obecnie wi � kszo�� kart standardowo zaopatrzona jest w sterowniki do zintegrowanych � rodowisk programowych LabVIEW, TestPoint, DasyLab czy te� do pakietów Visual Basic czy C++. Ponadto cz�� producentów doł cza do kart pomiarowych oprogramowanie umo� liwiaj ce akwizycje danych bez znajomo� ci programowania


21

Literatura [1] W. Winiecki, J. Nowak, S. Stanik: Graficznie zintegrowane � rodowiska

programowe do projektowania Komputerowych systemów pomiarowo-kontrolnych, Wydawnictwo MIKOM, Warszawa 2001

[2] M. Jakubowska, Organizacja komputerowych systemów pomiarowych, Strona internetowa: http://galaxy.agh.edu.pl/~kca/

[3] M. M Stabrowski, Miernictwo elektryczne, Cyfrowa technika pomiarowa, Oficyna Wydawnicza PW, Warszawa 1999

[4] W. S. Kwiatkowski, Miernictwo elektryczne, Analogowa technika pomiarowa, Oficyna Wydawnicza PW, Warszawa 1999

[5] Z. Kulka, A. Libura M, Nadachowski: Przetworniki analogowo-cyfrowe i cyfrowo-analogowe, Wydawnictwo Komunikacji i Ł czno� ci, Warszawa 1987

[6] D. �

wisulski: Laboratorium z systemów pomiarowych, Wyd. Politechniki Gda� skiej, Gda� sk 1998

[7] J Kostro: Elementy, urz dzenia i układy automatyki, Wyd. Szkolne i Pedagogiczne, Warszawa 1983

[8] C. Kalista, Karty I/O do systemów akwizycji danych, Automatyka 4/2000 [9] Z. Kulka, A. Libura M, Nadachowski: Przetworniki analogowo-cyfrowe i

cyfrowo-analogowe, Wydawnictwo Komunikacji i Ł czno� ci, Warszawa 1987. [10] P. Lesiak, D.

�wisulski: Komputerowa technika pomiarowa w przykładach,

Pomiary Automatyka Kontrola- czasopismo techniczne, Warszawa 2002 [11] A. Chwaleba, M. Poni � ski, A. Siedlecki: Metrologia elektryczna, WNT, Warszawa

2000 [12] M. Jakubowska, Technika cyfrowa w instrumentalnych metodach, Strona

internetowa: http://galaxy.agh.edu.pl/~kca/

Documents

Systemy komputerowego wspomaganiariad.usk.pk.edu.pl/~kmiernik/dydaktyka/materialy/LZKWPI/inf_merytoryczna.pdf · 1. podstawowe poj cia z zakresu metrologii 3 2. komputerowe systemy