Поверка современного цифрового осциллографа – непростая задача. Учитывая тот факт, что современные цифровые осциллографы имеют широкие пределы измерений и множество функций, поверителю нередко приходится освоить все аспекты конфигурирования средства измерения (СИ), досконально изучив не только методику поверки, но и руководство пользователя на поверяемое СИ. При поверке необходимо выполнить все измерения, которые описаны в методике поверке. Нередко методика поверки предписывает произвести измерения в нескольких десятках точек, что в случае поверки многоканального осциллографа нужно умножить на количество каналов. Такая ситуация вынуждает поверителя производить множество монотонных операций при поверке одного средства измерения. Ситуация усугубляется, если речь идет о последовательной поверке множества однотипных СИ. Тут уж волей неволей задумаешься об автоматизации процесса поверки. С использованием средств автоматизации поверка 4-х канального цифрового осциллографа может не превышать 20 минут (включая время оформления протокола поверки).
Для того чтобы иметь возможность производить автоматизированную поверку с помощью программного комплекса «METLAB 2.0» необходимо иметь файл процедуры, который содержит в себе последовательность команд в текстовом виде, которые могут быть интерпретированы программным обеспечением для управления калибратором и поверяемым СИ, получением результата измерения, вычисления погрешности, оценки результат и пр.
Файл процедуры составляется один раз для конкретного СИ в соответствии с методикой поверки.
Рассмотрим процесс создания процедуры для поверки осциллографа цифрового Rigol DS1074Z. Для написания процедуры необходимо иметь текст методики поверки (МП 54983-13 «Осциллографы цифровые RIGOL DS1000, MSO1000. Методика поверки»), руководство с описанием команд осциллографа (DS1000Z Series Digital Oscilloscope Programming Guide) и текст с описанием команд используемого калибратора (в нашем случае это калибратор Fluke 5520A/SC-1100).
Перед тем как приступить к созданию файлов нужно продумать структуру будущей процедуры. В соответствии с методикой поверки структура проекта может выглядеть так:
Таким образом, для создания процедуры поверки необходимо создать 5 файлов. Разбиение разделов методики поверки на отдельные файлы в процедуре – это удобный подход, позволяющий избежать проблем в будущем, если, например, возникнет необходимость модифицировать процедуру или создать новую и позаимствовать некоторые разделы из уже созданных процедур. Принцип «разделяй и властвуй».
Приступая к созданию процедуры, необходимо запустить приложение «METLAB редактор». В текущей папке проекта создадим папку и назовем ее «Rigol_DS1000_MSO1000_МП2013_5520A», учитывая наименование методики поверки и используемый эталон. Четкие правила наименования процедур позволят в дальнейшем легко ориентироваться во множестве процедур для разных типов СИ.
В только что созданной папке создадим новый файл (по-умолчанию создастся файл "main.mcf" – это главный корневой файл процедуры). Исходя из ранее определенной структуры процедуры, содержание файла main.mcf может выглядеть так:
Описание каждой команды находится в тексте после знака # (комментарий в тексте процедуры).
Подробное описание структуры команд процедур описаны в руководстве пользователя приложения «METLAB редактор». В соответствии с содержанием корневого файла необходимо создать файлы, содержащие команды раздела методики поверки «Внешний осмотр» (Внешний осмотр.mcf) и раздела определения метрологических характеристик (файл «метрология.mcf»). Создадим два новых файла соответственно.
Откроем файл «Внешний осмотр.mcf». Содержание файла, отражающее соответствующий раздел методики поверки показан ниже:
В соответствии с методикой поверки поверителю будет задан вопрос и возможность внести результат внешнего осмотра (соответствует/не соответствует).
В данном случае кроме процедуры внешнего осмотра в файл включены команды процедуры опробования. С помощью команды оператора VISA происходит вызов команд управления осциллографом в соответствии с руководством на осциллограф. С помощью команды IEEE осуществляется управление калибратором. На эталон подаются команды управления в соответствии с описанием в руководстве пользователя на калибратор. В завершении процедура определяет версию программного обеспечения, модель и полосу пропускания осциллографа. Два последних параметра нам потребуются на этапе определения метрологических характеристик. Рассмотрим файл «метрология.mcf».
Файл содержит последовательно повторяющиеся вызовы процедур «пост.напр.mcf» и «полоса пропускания.mcf» с предварительным определением переменной «канал». Содержание переменной для каждого канала определяется руководством с описанием команд осциллографа (в данном случае это 'CHANnel{n}', где n – номер канала). После проведения измерений по двум каналам, процедура проверяет четвертый символ в модели прибора (переменная «модель» содержит модель прибора в виде текста и создана на этапе внешнего осмотра) и, если символ равен «4», то продолжает измерения для остальных двух каналов. Таким образом происходит автоматическая идентификация количества каналов осциллографа.
После проведения автоматических измерений по каждому каналу производятся оповещения оператора о необходимости подключения кабеля к следующему каналу (калибратор Fluke 5520A имеет только один канал для поверки осциллографов).
Рассмотрим отдельно процедуры «пост.напр.mcf» и «полоса пропускания.mcf». Именно в них происходит подача сигнала на входы осциллографа, оценка внесение в протокол результата измерения.
Процедура «пост.напр.mcf» содержит команды управления осциллографом с целью установления нужного режима и получения результата измерения и команды управления калибратором с целью выставления нужной величины постоянного напряжения. Определение погрешности результата измерения и принятие решения осуществляется командой MEMC в каждой точке измерения. Всего «пост.напр.mcf» содержит 14 идентичных по содержанию блоков команд, отличающихся только задаваемой величиной предела измерения, величиной подаваемого напряжения и пределом погрешности при вычислении результат измерения. Номер канала автоматически задается в зависимости от содержания переменной «канал».
Процедура «полоса пропускания.mcf» имеет аналогичный принцип построения. Полоса пропускания и номер канала осциллографа задаются автоматически в зависимости от содержания соответствующих переменных, заданных в «родительской» процедуре (файл «метрология.mcf»).
Мы описали принцип построения процедур автоматизированной поверки в сприложении «METLAB редактор». Более детально ознакомиться с описанием команд можно в руководстве по эксплуатации программного комплекса «METLAB 2.0» (сайт).
Архив с готовой процедурой поверки осциллографа Rigol DS1074Z с помощью калибратора Fluke 5520/22-SC-1100.
Видео, демонстрирующее процесс автоматизированной поверки в приложении «METLAB поверка» с помощью рассмотренной процедуры:
