автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.01, диссертация на тему:Аппаратно-программный комплекс для измерения параметров электрических цепей

На правах рукописи

УШЕНИНА Инна Владимировна

АППАРАТНО-ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ

ЦЕПЕЙ

Специальность 05.11.01 - Приборы и методы измерения (электрические и магнитные величины)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ПЕНЗА 2008

003172471

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Пензенский государственный университет» на кафедре «Радиотехника и радиоэлектронные системы»

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

Светлов Анатолий Вильевич

Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор

Макарычев Петр Петрович,

кандидат технических наук Капитонов Анатолий Александрович

Ведущее предприятие - федеральное государственное унитарное предприятие «Научно-исследовательский институт электронно-механических приборов» (г Пенза)

Защита диссертации состоится 2 июля 2008 г, в 14 часов, на заседании диссертационного совета Д212 186 02 в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Пензенский государственный университет» по адресу 440026, г Пенза, ул Красная, 40

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Пензенский государственный университет», с авторефератом - на сайте университета www pnzgu ru

Автореферат разослан 2 июня 2008 г

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук,

профессор Смогунов В. В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы. В научных исследованиях, промышленных измерениях и контроле, медицине, электрохимии и других областях науки и техники существует множество объектов, схемами замещения которых являются многоэлементные двухполюсные электрические цепи (ЭЦ) Задача совершенствования средств измерений параметров ЭЦ остается актуальной на протяжении длительного времени Значительный вклад в решение этой задачи внесен представителями научных коллективов, возглавляемых в разное время В Ю Кнеллером, Г А Штамбергером, Л И Волгиным, К Л Куликовским, В М Шляндиным, А И Мартяшиным и др

Требованиям высокого быстродействия, простоты реализации и возможности автоматизации измерений отвечают способы построения измерителей параметров ЭЦ, основанные на анализе переходного процесса в измерительной схеме (ИС) при воздействии на нее несинусоидального напряжения

Достоинством, но одновременно и сложностью в применении этих способов является множество вариантов режимов измерения используются ИС с различными типами опорных элементов, местами включения ЭЦ, формами опорных напряжений; варьируются способы анализа переходного процесса на выходе ИС Для создания эффективного измерительного преобразователя параметров ЭЦ требуются обширный опыт разработчика и значительные затраты времени на исследование различных вариантов проведения измерения

В современных условиях представляется актуальной задача автоматизации исследования и разработки измерительных преобразователей с привлечением компьютерных технологий и программно управляемых цифровых и аналоговых устройств и построения на этой основе аппаратно-программного измерительного комплекса

В аппаратно-программном комплексе возможность измерения параметров ЭЦ с числом элементов от одного до трех-четырех, различными конфигурациями (топологией ЭЦ и характерами сопротивлений каждого из элементов) и параметрами, изменяющимися в широких пределах, должна обеспечиваться его аппаратной частью Программное обеспечение (ПО) необходимо для автоматизированного^ выбора режимов измерения и анализа результатов измерения, выполненного аппаратной частью

Решению данной задачи препятствует отсутствие методик построения подобных измерительных комплексов

Цель диссертационного исследования - разработка и реализация в аппаратно-программном измерительном комплексе алгоритмов автоматизированного измерения параметров ЭЦ и методики оценки погрешности измерения

Для достижения цели были поставлены и решены следующие задачи

1 Определение концепции построения аппаратно-программного комплекса для автоматизированного измерения параметров ЭЦ; выбор и обоснование средств реализации аппаратной и программной частей

2 Разработка программно управляемой аппаратной части измерительного комплекса, осуществляющей измерение параметров многоэлементных ЭЦ различных конфигураций

3 Разработка методики оценки погрешности измерения параметров ЭЦ, необходимой при автоматизированном подборе режимов измерения

4 Разработка и реализация алгоритмов автоматизированного выбора режимов, управления измерением и обработки результатов измерения параметров ЭЦ

Методы исследования Для решения поставленных задач применялись методы теории электрических цепей, математического анализа, аппарат преобразования Лапласа Основные теоретические результаты проверены и подтверждены экспериментальными исследованиями, а также путем математического и схемотехнического моделирования

Научная новизна:

1 Предложен аппаратно-программный комплекс для измерения параметров ЭЦ с программно управляемой аппаратной частью, осуществляющей преобразование в напряжение параметров ЭЦ различных конфигураций

2. Разработана методика оценки погрешности измерения параметров ЭЦ, позволяющая определить влияние на погрешность измерения неидеальности устройств аппаратной части с помощью моделирования работы указанных устройств

3 Разработан алгоритм автоматизированного измерения параметров ЭЦ, включающий процедуры выбора режимов измерения, управления измерением и обработки результатов измерения

Практическая значимость. Полученные в работе результаты являются основой проектирования аппаратно-программных комплексов для измерения параметров ЭЦ Такие аппаратно-программные комплексы могут использоваться как средства измерений параметров ЭЦ многих конфигураций, а также как средства исследования режимов работы специализированных измерительных преобразователей параметров ЭЦ конкретной конфигурации Разработанные алгоритмы управления измерением, реализуемые на микроконтроллере, могут найти применение при разработке независимых от компьютера портативных измерительных устройств, предназначенных для работы с ЭЦ конкретной конфигурации

Реализация результатов работы. Материалы диссертационной работы использованы в Научно-исследовательском и конструкторском институте радиоэлектронной техники («НИКИРЭТ») - филиале ФГУП «ПО "Старт"» (г Заречный) при выполнении ОКР по договору № СТ 70/113-2008 Результаты исследований использованы в учебном процессе на кафедре «Радиотехника и радиоэлектронные системы» Пензенского государственного университета при проведении лекционных и лабораторных занятий по курсам «Техническая диагностика РЭС», «САПР в схемотехнике», «Основы компьютерного проектирования и моделирования РЭС»

На защиту выносятся следующие положения:

1 Концепция построения аппаратно-программного комплекса для автоматизированного измерения параметров ЭЦ

2 Программно управляемая аппаратная часть комплекса, осуществляющая преобразование в напряжение параметров ЭЦ различных конфигураций

3 Методика оценки погрешности измерения параметров ЭЦ, основанная на моделировании устройств аппаратной части

4 Алгоритмы автоматизированного подбора режимов, проведения и обработки результатов измерения параметров ЭЦ, реализованные в программном обеспечении и аппаратной части комплекса

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы были представлены для обсуждения на междуна-

родных научно-технических конференциях «Измерения-2004», «Из-мерения-2006» (Пенза, 2004, 2006 гг), Международном симпозиуме «Надежность и качество» (Пенза, 2005-2007 гг), VI Международной научно-практической конференции «Образовательные, научные и инженерные приложения в среде LabVIEW и технологии National Instruments» (Москва, 2007 г)

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 работ, из них 1 - в издании, рекомендованном ВАК

Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 118 наименований и четырех приложений Объем работы 167 страниц основного машинописного текста, включающего В таблиц и 57 рисунков

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность, сформулированы цель и задачи диссертации, научная новизна и практическое значение результатов работы, а также основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе предложена и обоснована концепция построения аппаратно-программного комплекса

- аппаратная часть комплекса обеспечивает программно управляемое изменение режимов преобразования параметров ЭЦ в напряжение в зависимости от конфигурации и параметров исследуемой ЭЦ и приоритетных требований пользователя,

- программное обеспечение комплекса позволяет, подбирать режимы измерения на основе оценки погрешности измерения параметров ЭЦ по результатам моделирования работы устройств аппаратной части, составлять задание для аппаратной части на измерение в выбранном режиме, осуществлять математическую обработку и представление пользователю результатов измерения

Сформулированы требования к аппаратно-программному комплексу как к средству автоматизированного подбора режимов измерения, управления измерением и обработки результатов измерения параметров ЭЦ, выполнен анализ возможностей реализации его аппаратной и программной частей Обоснован выбор способа измерения параметров ЭЦ путем анализа переходного процесса на выходе ИС при воздействии на нее несинусоидального напряжения Предложена структура аппаратной части комплекса (рисунок 1)

Рисунок 1 - Структура аппаратной части комплекса

В ИС основной является нижняя по схеме ветвь, которая позволяет оперативно изменять место включения исследуемой ЭЦ и одного из опорных элементов Я01-Л0«, С01-С0« в соответствии с выбранным режимом измерения Для измерения параметров ЭЦ с малыми значениями модуля сопротивления используется верхняя по схеме ветвь ИС - источник тока, управляемый напряжением (ИТУН) На рисунке 1 Kl, К2, КЗ - аналоговые ключи; МК - микроконтроллер, Повт - повторитель напряжения, П1 - ПЗ - переключатели, ОУ - операционный усилитель

Обосновано применение цифроаналоговых преобразователей (ЦАП) в качестве источника опорного напряжения для ИС и использование микроконтроллера для реализации алгоритмов управления измерением (см рисунок 1) Для определения параметров ЭЦ необходимо с помощью аналого-цифрового преобразователя (АЦП) получить дискретные отсчеты выходного напряжения ИС во время переходного процесса, подставить их в систему уравнений, описывающих выходное напряжение ИС, и, решая ее, найти искомые параметры ЭЦ

Рассмотрены возможности реализации узлов аппаратной части, в частности, на программируемых аналоговых интегральных схемах (ПАИС) и измерительном оборудовании фирмы National Instruments

Показаны преимущества объединения в одном корпусе нескольких узлов - ЦАП, АЦП, МК - для реализации и отработки алгоритмов управления измерением. Такую возможность предоставляет микроконвертор АБиС841 (рисунок 2)

Рисунок 2 - Аппаратная часть, реализованная на микроконверторе

Определены задачи, решаемые программным обеспечением комплекса анализ информации об ЭЦ, введенной пользователем; прогнозирование погрешности измерения параметров ЭЦ в различных режимах измерения путем схемотехнического моделирования, назначение режимов измерения, формирование задания для микроконтроллера аппаратной части, прием и обработка измерительной информации Предложена структура программного обеспечения комплекса

Во второй главе разработаны и реализованы на МК микроконвертора АБиС841 алгоритмы управления измерением

Обоснован выбор режимов работы ЦАП и АЦП микроконвертора АОиС841 Определены следующие условия работы тактовая частота ЦАП и МК - 11,0952 МГц, тактовая частота АЦП - 5,5296 МГц, время обработки входного напряжения устройством выборки и хранения (УВХ) - 4 такта АЦП; режим работы АЦП - единичные отсчеты в заданные управляющим таймером моменты времени

Используемый в работе метод измерения параметров ЭЦ требует однозначного соответствия между значениями выходного напряжения ИС и моментами времени отсчетов Для определения момента отсчета, выполняемого АЦП, с точностью до машинного цикла МК

проведено исследование АЦП в выбранном режиме работы, в результате которого получено следующее соотношение-

/■ _ Т2тах ~Т2 . -^УВХ 'отсч У- '

/МК /АЦП

где /отсч- момент отсчета выходного напряжения ИС, 72тах - объем счетчика таймера, управляющего АЦП (65536), Т2 - значение, записанное в регистр таймера, управляющего АЦП;/мк~ тактовая частота МК, Nyвx ~ количество периодов тактовой частоты, в течение которых работает УВХ;/Л[щ - тактовая частота АЦП.

Временная диаграмма работы микроконвертора приведена на рисунке 3 За начальный момент измерения принимается момент включения ЦАП (переход напряжения на выходе ЦАП из нулевого значения) Одновременно с включением ЦАП стартует таймер, управляющий АЦП Регистры управляющего таймера содержат информацию о моменте отсчета выходного напряжения ИС Преобразование осуществляется АЦП за 3,6 мкс (20 тактов АЦП, 4 из которых зарезервированы для УВХ)

С учетом выбранных режимов работы ЦАП и АЦП разработано программное обеспечение для микроконвертора Основными процедурами являются: прием задания на измерение, формирование опорных напряжений, конфигурирование ИС, управление АЦП, управление длительностью защитного интервала времени, в течение которого разряжаются емкости в цепи обратной связи ОУ ИС, отправка результатов измерения на ПК

Алгоритм управления измерением следующий. При включении питания выполняется начальное конфигурирование микрошнвертора -задаются режимы работы АЦП, ЦАП, последовательного приемопередатчика После этого микроконвертор переходит в режим ожидания задания на измерения

После приема задания, содержащего сведения о конфигурации ИС, опорном элементе, типе опорного напряжения, моментах отсчетов выходного напряжения ИС, происходит конфигурирование ИС для выполнения измерения.

Тактовая частота микроконвертора ■ 11,0952 МГц Выход ЦАП (опорное напряжение ИС)

СОИУБТ (Старт преобразования)

Тактовая частота АЦП 5,5296 МГц

Выход ИС -вход АЦП

Генерация запроса на прерывание

ШШЖ

Включение ЦАП и запуск таймера 2

Установка флага переполнения таймера 2

Л

JlШUUlПJlJlШlЛЛ^^

Значение 11вх, ' Работа! подлежащее ! узх | преобразованию

| (4 такта' Преобразование (16 тактов I АЦП) | АЦП)

] ^отсч

Установка флага запроса прерывания

л_

Время одного преобразования -20 тактов АЦП

Рисунок 3 - Временная диаграмма работы микроконвертора

Выполнение подпрограмм выдачи опорного напряжения сопровождается инкрементом регистров таймера, управляющего АЦП, каждый машинный цикл МК По переполнению управляющего таймера АЦП берет отсчет выходного напряжения ИС, и подача опорного напряжения на вход ИС прекращается После того как отсчет обработан АЦП и результаты занесены в память микроконвертора, на ПК передается измерительная информация Следующий отсчет будет получен по прошествии защитного интервала времени

В третьей главе разработана методика оценки погрешности измерения параметров ЭЦ

Обоснована целесообразность применения схемотехнического моделирования для оценки погрешности измерения Отмечено, что для выполнения моделирования необходимы Spice-модели опорного напряжения, генерируемого ЦАП, и измерительной схемы Составлен перечень характеристик ЦАП, необходимых для создания Spice-моделей прямоугольного и пилообразного опорных напряжений

Для экспериментального получения характеристик ЦАП, необходимых для создания Spice-моделей опорных напряжений, а также для оценки сходимости результатов моделирования и эксперимента был создан виртуальный прибор на базе осциллографического модуля PCI 5122 фирмы National Instruments (рисунок 4). Виртуальный прибор, в состав которого входит 14-разрядный АЦП с частотой дискретизации 100 МГц, предназначен для оцифровки и определения параметров входного напряжения При исследовании вход АЦП виртуального прибора подключается к одной из контрольных точек аппаратной части (выходу ЦАП, выходу ИС)

К контрольным точкам аппаратной части комплекса

Рисунок 4 - Виртуальный прибор на основе модуля PCI 5122 для экспериментального исследования аппаратной части

В результате эксперимента были получены характеристики ЦАП и составлены модели опорных напряжений В программе PSpice опорное напряжение представлено с помощью инструкции «PWL»

Для моделирования работы измерительной схемы был создан шаблон Spice-модели, содержащей макромодели ОУ (XI - ХЗ), описание опорного напряжения, формируемого ЦАП (Vin), модели инвертора опорного напряжения и буфера АЦП, элементов коммутации в ИС (рисунок 5) В шаблон добавлена модель идеальной ИС (ИТУН F), на вход которой подается идеальное опорное напряжение (Vid) Сравнение результатов моделирования двух ИС позволяет определить влияние неидеальности ЦАП и ИС на погрешность измерения В шаблон программно добавляется описание текущей конфигурации ИС и исследуемой ЭЦ (ZDEC, Z DECi), а также инструкции о варьировании параметра опорного элемента (Zon, Zom) или одного из элементов ЭЦ, если ведется исследование зависимости погрешности измерения от режимов измерения или параметров ЭЦ По результатам моделирования формируется выходной файл, содержащий массив значений отсчетов выходного напряжения ИС в фиксированные моменты времени

Для оценки достоверности созданных моделей опорного напряжения и ИС проведен эксперимент с использованием виртуального прибора (см рисунок 4) Вход АЦП модуля PCI 5122 подключался к выходу ИС. Сравнение отсчетов выходного напряжения ИС по результатам моделирования и эксперимента показало, что расхождение значений отсчетов напряжения не превышает 0,6 % Результаты расчетов параметров ЭЦ при подстановке значений из двух массивов расходятся не более чем на 1,5 %

При оценке влияния погрешности АЦП на результаты измерения необходимо привести погрешность АЦП к его входу, т. е к выходу ИС, поскольку именно в этой точке берутся отсчеты напряжения для расчета параметров ЭЦ

Измерительная схема

ИС с идеальным О У 101 102

Управление ключом 103

(-ГЦ У1С1

гоп,

п

1

ТОм

г_0ЕС|

©

Укеу (*кеу 0_ |о

Рисунок 5 - Шаблон схемотехнической модели ИС

В отличие от операционных усилителей для АЦП отсутствуют готовые макромодели, пригодные для использования в Р Spice В PSpice отсутствуют также методики и средства создания моделей АЦП Поэтому необходимо составить формулу пересчета выходного напряжения ИС с учетом погрешностей АЦП, влияющих на точность измерения параметров ЭЦ В выбранном режиме работы АЦП на точность измерения параметров ЭЦ влияют в основном статические погрешности интегральная нелинейность, погрешности смещения и усиления, погрешность встроенного источника опорного напряжения АЦП Формула пересчета выходного напряжения ИС выглядит следующим образом

^ИС АЦП = ^LSB [(А: ± ЪКМ ) Uвх дцП ± З^адд ],

где £/ис ацп - пересчитанное с учетом погрешностей АЦП значение выходного напряжения ИС, Ulsb - младший значащий бит АЦП, выраженный в единицах напряжения, К- крутизна характеристики преобразования АЦП, t/BX ацп - входное напряжение АЦП (выходное напряжение ИС), дКм- суммарная мультипликативная погрешность, - сумма аддитивных погрешностей и погрешности квантования АЦП

Проведена оценка погрешности датирования (апертурной погрешности) АЦП Показано, что она вносит в погрешность результатов измерения значительно меньший вклад по сравнению со временем установления выходного напряжения ЦАП и может не учитываться.

Согласно разработанной методике оценка погрешности измерения параметров ЭЦ выполняется в пять этапов

1. Формирование задания на моделирование подстановка в шаблон Spice-модели ИС исходных данных об ЭЦ и описания режимов измерения

2 Схемотехническое моделирование работы ИС по составленному заданию

3 Обработка результатов моделирования из массива отсчетов выходного напряжения ИС выбираются отсчеты, соответствующие заданным моментам времени.

4. Пересчет значений выходного напряжения ИС, соответствующих наихудшим случаям комбинаций погрешностей АЦП

5 Расчет параметров ЭЦ по полученным на этапе 4 значениям выходного напряжения ИС Определение максимальных значений погрешностей измерения параметров каждого из элементов ЭЦ

Разработанная методика оценки погрешности измерения параметров ЭЦ позволяет прогнозировать погрешность результатов измерения при определенных режимах измерения, конфигурациях и параметрах ЭЦ, а также проводить исследования зависимости погрешности результатов измерения от режимов измерения и параметров исследуемой ЭЦ

Четвертая глава посвящена разработке и реализации в программном обеспечении комплекса алгоритма автоматизированного измерения параметров ЭЦ, включающего подбор режимов измерительного эксперимента, формирование задания для аппаратной части, прием и математическую обработку результатов измерения (рисунок 6)

Перед выбором режимов эксперимента по известным критериям осуществляется проверка возможности раздельного измерения параметров ЭЦ заданной конфигурации. Если измерение параметров ЭЦ возможно, начинается выбор режимов измерения Фиксируется конфигурация ИС и тип опорного напряжения; варьируемыми параметрами являются номинал опорного элемента и моменты получения отсчетов выходного напряжения ИС Если измерение параметров объекта допустимо проводить в нескольких конфигурациях ИС, а пользователь не оказывает предпочтения какой-либо из них, программа начинает подбирать режимы измерения поочередно для каждой конфигурации ИС, доступной аппаратной части, и останавливается на первом же приемлемом варианте режима измерения.

Ключевую роль при подборе режимов измерения играет информация о диапазонах значений, в пределах которых могут находиться параметры ЭЦ Параметр опорного элемента и моменты отсчетов выходного напряжения ИС выбираются с расчетом на один из граничных вариантов комбинаций параметров ЭЦ, при котором максимальное напряжение на выходе ИС в момент последнего отсчета будет близко к напряжению полной шкалы АЦП Показано, что при удалении параметров ЭЦ от граничных, для которых подобраны опорный элемент и моменты отсчетов, увеличивается погрешность результатов измерения. Следовательно, если по результатам оценки погрешность измерения выше допустимой при некоторых комбинациях параметров ЭЦ, необходимо уточнение параметров ЭЦ (сужение диапазонов) для назначения подходящих режимов измерения.

выдача параметров ЭЦ и погрешности их измерения

С

Конец

3

Рисунок 6 - Алгоритм автоматизированного измерения параметров ЭЦ

Сужение диапазонов возможно в свою очередь только путем анализа результатов измерения, полученных в режимах измерения, подобранных для граничной комбинации Подбор режимов измерения, измерение и обработка результатов измерения объединяются в циклический процесс, причем количество итераций цикла зависит от ширины диапазонов параметров ЭЦ и требуемой пользователем точности измерения

Предложена архитектура программного обеспечения комплекса, ориентированная на отдельные конфигурации ЭЦ Такой подход оправдывается тем, что процессы подбора режимов измерения и анализа результатов измерения индивидуальны для каждой конфигурации ЭЦ Программная среда комплекса состоит из одного централизованного модуля, управляющего другими модулями и аппаратной частью, и специализированных, не зависящих друг от друга модулей, реализующих индивидуальные для каждой конфигурации ЭЦ процедуры

Разработанные алгоритмы автоматизированного выбора режимов, управления измерением и обработки результатов измерения параметров ЭЦ использованы при построении аппаратно-программного комплекса с микроконвертором ЛБиС841 в аппаратной части, обеспечивающего измерение с погрешностью в единицы процентов сопротивлений от 1 Ом до 1 МОм, емкостей от 100 пФ до 1 мкФ, ин-дуктивностей от 100 мкГн до 1 Гн, двух-, трех- и четырехэлемент-ных ЭЦ определенных конфигураций с постоянными времени ветвей (плеч) от 10 мкс до 100 мс

Снижение погрешности и расширение диапазонов измерений возможно при использовании более совершенных ЦАП и АЦП

В приложениях приводятся материалы обзоров аппаратных средств для виртуальных измерительных комплексов, содержащих АЦП и ЦАП, листинги программного обеспечения для микроконвертора, макромодель ОУ измерительной схемы; примеры программ для оценки погрешности измерения в среде МаАЬАВ.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1 Сформулированы основные положения концепции построения аппаратно-программного комплекса для измерения параметров ЭЦ

- аппаратная часть комплекса обеспечивает программно управляемое изменение режимов преобразования параметров ЭЦ в напря-

жение в зависимости от конфигурации и параметров исследуемой ЭЦ и приоритетных требований пользователя;

- программное обеспечение комплекса позволяет- выбирать режимы измерения на основе оценки погрешности измерения параметров ЭЦ по результатам моделирования работы устройств аппаратной части, составлять задание для аппаратной части на измерение в выбранном режиме; осуществлять математическую обработку и представление пользователю результатов измерения

Предложены и обоснованы структуры аппаратной и программной частей комплекса, обоснован выбор элементной базы для реализации аппаратной части

2 Разработана и экспериментально исследована аппаратная часть комплекса, обеспечивающая возможность программирования конфигурации ИС, формы опорного напряжения и моментов отсчетов выходного напряжения ИС

3 Предложена методика оценки погрешности измерения параметров ЭЦ, основанная на моделировании работы устройств аппаратной части. Методика позволяет оценить влияние неидеальности ЦАП, ИС и АЦП (как вместе взятых, так и по отдельности) на погрешность измерения параметров ЭЦ, а также исследовать зависимость погрешности измерения от режимов измерения (при фиксированных параметрах ЭЦ) и зависимость погрешности измерения от параметров ЭЦ (при фиксированных режимах измерения) Разработанная методика встроена в алгоритм подбора режимов измерения параметров ЭЦ, реализованный в программном обеспечении комплекса

4. Разработаны и реализованы в аппаратно-программном комплексе алгоритмы подбора режимов измерения, формирования задания для аппаратной части, управления измерением, приема и математической обработки результатов измерения

5 Разработанные алгоритмы использованы при построении аппаратно-программного комплекса с микроконвертором в аппаратной части

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК России

1. Ушенина, И. В. Аппаратно-программный комплекс для измерения параметров электрических цепей/И В Ушенина, А В Светлов // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион Технические науки -2008 -№1 -С 81-89

Публикации в других изданиях

2 Ушенина, И. В. Формирователь тестового сигнала аппаратно-программного комплекса для определения параметров электрических цепей /ИВ Ушенина, Д А Ушенин // Материалы 9-й Всерос науч -техн конф «Computer-based conference» - Н Новгород Межрегион Верхне-Волжс отд Акад технолог наук РФ, 2004 - С 33

3. Ушенина, И В Автоматизированный выбор конфигурации схемы измерения параметров электрических цепей/И В Ушенина, Д А Ушенин // Материалы 9-й Всерос науч.-техн. конф «Computer-based conference» - Н Новгород- Межрегион Верхне-Волжс. отд Акад технолог наук РФ, 2004 - С 34

4 Ушенина, И В Измерительная схема аппаратно-программного комплекса для определения параметров электрических цепей / И В Ушенина, А В Светлов, Д А Ушенин // Методы, средства и технологии получения и обработки измерительной информации (Из-мерения-2004) тр междунар науч -техн. конф. - Пенза . Инф.-изд. центр Пенз гос ун-та, 2004 - С 49-51

5 Ушенина, И В Преобразователь индуктивности в напряжение / И В Ушенина, А В Светлов, Д А Ушенин // Надежность и качество . тр междунар симп.-Пенза Изд-во Пенз. гос ун-та, 2005 -С 376

6 Ушенина, И. В. Моделирование процедуры измерения параметров двухполюсных электрических цепей / И. В. Ушенина, Д А Ушенин // Надежность и качество • тр междунар симп - Пенза Изд-во Пенз гос ун-та, 2005 -С 385

7 Ушенина, И. В. Оценка погрешности преобразования сопротивления электрических цепей в напряжение /ИВ Ушенина, А В Светлов, Д А Ушенин // Метрологическое обеспечение измерительных систем сб докл междунар науч -техн. конф - Пенза, 2005 — С. 257-259.

8. Ушенина, И В Программное обеспечение универсального аппаратно-программного комплекса для измерения параметров пассив-

ных многоэлементных двухполюсников /ИВ Ушенина // Надежность и качество тр междунар симп. в 2-х т - Пенза Изд-во Пенз гос ун-та, 2006. - Т 1-С 389-391

9 Ушенина, И В Применение готовых аппаратных решений при построении виртуального измерительного комплекса / ИВ. Ушенина, Д А. Ушенин // Методы, средства и технологии получения и обработки измерительной информации (Измерения-2006) : материалы междунар науч.-техн конф - Пенза Инф -изд центр Пенз гос. унта, 2006 -С 58—60

10 Ушенина, И В Многофункциональный измерительный комплекс для определения параметров электрических цепей /ИВ Ушенина, А В Светлов, Д А Ушенин // Надежность и качество . тр. междунар. симп . в 2-х т - Пенза. Изд-во Пенз. гос ун-та, 2007 -Т 1 -С 356-358

11 Ушенина, И В Преобразователи сопротивления электрических цепей в напряжение для многофункционального измерительного комплекса /ИВ Ушенина, А В Светлов, Д А Ушенин // Информационно-измерительная техника межвуз сб науч тр - Пенза Изд-во Пенз гос ун-та, 2006 -Вып 30 -С. 69-74

12 Применение осциллографического модуля с высоким разрешением для создания Spice-модели импульсного сигнала / И. В. Ушенина, M В Пучков, А В Светлов, П Мишра // Образовательные, научные и инженерные приложения в среде LabVIEW и технологии National Instruments VI Междунар науч.-практ конф. - M Изд-во РУДН, 2007 - С 150-153

Ушенина Инна Владимировна

Аппаратно-программный комплекс для измерения параметров электрических цепей

Специальность 05 11 01 - Приборы и методы измерения (электрические и магнитные величины)

Редактор Н Ю Пшеницына Технический редактор Н А Въялкова

Корректор Ж А Лубенцова Компьютерная верстка Н В Ивановой

ИД №06494 от 26 12 01

Сдано в производство 30 05 08 Формат 60x84^/16 Бумага писчая Печать офсетная Уел печ л 1,16 Заказ №353 Тираж 100

Издательство Пензенского государственного университета 440026, Пенза, Красная, 40

Введение

Глава 1. Задача автоматизированного измерения параметров ЭЦ и ее решение в современных условиях

1.1 Аппаратно-программный комплекс как средство автоматизированного измерения параметров ЭЦ

1.1.1 Процесс автоматизированного измерения параметров ЭЦ с помощью аппаратно-программного комплекса

1.1.2 Концепция построения аппаратно-программного комплекса

1.2 Выбор и обоснование средств реализации аппаратной части комплекса

1.2.1 Функции и структурная схема аппаратной части

1.2.2 Измерительная схема аппаратно-программного комплекса

1.2.3 Реализация измерительной схемы

1.2.4 Реализация ИОН, АЦП, схемы управления

1.3 Структура программного обеспечения комплекса и выбор средств его реализации

1.3.1 Структура программного обеспечения комплекса

1.3.2 Выбор средств реализации программной части комплекса 35 Выводы по главе

Глава 2. Разработка алгоритмов управления измерением

2.1 Организация работы микроконвертора АОиС

2.1.1 Выбор режимов работы ЦАП и АЦП

2.1.2 Исследование АЦП в режиме единичных отсчетов

2.1.3 Временная диаграмма работы микроконвертора при проведе- 50 нии измерения

2.2 Разработка алгоритмов управления измерением и их реализация на микроконверторе

2.2.1 Алгоритм работы программы микроконвертора

2.2.2 Получение опорных напряжений прямоугольной и пилообразной формы

2.2.3 Получение и обработка отсчетов выходного напряжения ИС

2.2.4 Алгоритм конфигурирования ИС 67 Выводы по главе

Глава 3. Оценка погрешности измерения параметров ЭЦ

3.1 Исходные данные для разработки методики оценки погрешности измерения параметров ЭЦ

3.1.1 Источники погрешности измерения параметров ЭЦ

3.1.2 Разделение измерительного тракта при оценке погрешностей

3.2 Оценка влияния неидеальности ЦАП, ИС и вспомогательных цепей на погрешность измерения параметров ЭЦ

3.2.1 Создание моделей опорного напряжения

3.2.2 Моделирование измерительной схемы и вспомогательных цепей

3.2.3 Оценка достоверности модели измерительного тракта до АЦП

3.2.4 Примеры применения разработанных моделей

3.3 Оценка влияния неидеальности АЦП на погрешность измерения параметров ЭЦ

3.3.1 Определение характеристик АЦП, влияющих на погрешность измерения параметров ЭЦ НО

3.3.2 Разработка математической модели АЦП

3.3.3 Оценка достоверности модели АЦП

3.4 Методика оценки погрешности измерения параметров ЭЦ 124 Выводы по главе

Глава 4. Разработка алгоритмов выбора режимов измерения и обработки его результатов

4.1 Методические основы автоматизации выбора режимов и обработки результатов измерения параметров ЭЦ

4.1.1 Исследование зависимости погрешности измерения параметров ЭЦ от режимов измерения

4.1.2 Уточнение условий измерения при широких диапазонах параметров ЭЦ

4.1.3 Обобщенный алгоритм выбора режимов, проведения и обработки результатов измерения параметров ЭЦ

4.2 Разработка программного обеспечения комплекса

4.2.1 Архитектура программного обеспечения комплекса

4.2.2 Структура и реализация проблемно-ориентированных программных модулей

4.2.3 Модуль управления (центральный модуль ПО) 153 Выводы по четвертой главе

Актуальность работы

В научных исследованиях, промышленных измерениях и контроле, медицине, электрохимии и других областях науки и техники существует множество объектов, схемами замещения которых являются многоэлементные двухполюсные электрические цепи (ЭЦ) [5,12,22,85,86,88]. Задача совершенствования средств измерений параметров ЭЦ остается актуальной на протяжении длительного времени.

Значительный вклад в решение этой задачи внесен представителями научных коллективов, возглавляемых в разное время В. Ю. Кнеллером, Г. А. Штамберге-ром, Л. И. Волгиным, К. Л. Куликовским, В. М. Шляндиным, А. И. Мартяшиным и др.

Молено выделить два метода измерения параметров ЭЦ с числом элементов более двух - метод прямого преобразования и метод уравновешивания [30]. В первом случае параметры элементов исследуемой ЭЦ преобразуются в активную измеряемую величину - напряжение или ток - с ее последующим анализом [28,38,42]. Измерительные схемы (ИС), работающие по этому методу, в свою очередь классифицированы по способу обеспечения инвариантности преобразования параметров исследуемой ЭЦ на ИС селективной инвариантности и ИС доопределения [42]. При пользовании вторым методом информация о параметрах ЭЦ получается путем настройки параметров ее модели (уравновешивания) [28,43]. При использовании любого из этих методов может использоваться гармоническое или несинусоидальное опорное напряжение.

Требованиям высокого быстродействия и простоты реализации отвечают способы построения измерителей параметров ЭЦ, основанные на анализе переходного процесса в ИС, построенной на базе операционного усилителя (ОУ), при воздействии на нее несинусоидального опорного напряжения [4,52,55].

Несмотря на то, что к настоящему моменту в области построения измерительных преобразователей параметров ЭЦ такого типа накоплен значительный опыт, разработаны и исследованы преобразователи параметров двух- и трехэлементных ЭЦ почти всех конфигураций (под конфигурацией понимается количество элементов, топология и характеры сопротивлений элементов ЭЦ), а также некоторых ЭЦ с большим числом элементов [55], многие проблемы остались нерешенными. В большинстве случаев используется ИС на основе ОУ с различными опорными элементами (резисторами, емкостями, катушками индуктивности), местами включения ЭЦ и оригинальным функциональным преобразователем, разработанным с учетом составляющих выходного напряжения ИС и того, какой из параметров ЭЦ подлежит измерению [7-11,38,42,55]. Эти устройства рассчитаны на работу с ЭЦ одной или нескольких конфигураций со схожей реакцией на опорное напряжение. С увеличением числа элементов ЭЦ становится все труднее подобрать режимы измерения ее параметров. Под режимами измерения понимаются: структура измерительного преобразователя, вид опорного напряжения, выбор моментов отсчетов выходного напряжения ИС для расчета параметров ЭЦ [55] и т.п. Уже из этого перечисления следует, что режимов измерения может быть множество.

Кроме того, несколько различных объектов могут быть представлены ЭЦ одной и той же конфигурации, и режимы измерения, выбранные для исследования одного из объектов, могут оказаться неприемлемыми или далекими от совершенства для других. Это происходит потому, что, во-первых, могут отличаться диапазоны параметров элементов схемы замещения. Во-вторых, неодинаковы требуемые точность и быстродействие измерения параметров ЭЦ (или одного из параметров).

Множество вариантов режимов измерения - одновременно и достоинство, и сложность рассматриваемого способа измерения параметров ЭЦ, т.к. при подборе режимов измерения необходимо анализировать и сопоставлять преимущества и недостатки различных вариантов. Для создания эффективного измерительного преобразователя требуется обширный опыт разработчика и значительные затраты времени.

Актуальной и решаемой в современных условиях представляется задача автоматизации исследования и разработки измерительных преобразователей с привлечением компьютерных технологий и программно управляемых цифровых и аналоговых устройств и построения на этой основе аппаратно-программного измерительного комплекса.

В аппаратно-программном комплексе возможность измерения параметров ЭЦ с числом элементов от одного до трех-четырех, различными конфигурациями (топологией ЭЦ и характерами сопротивлений каждого из элементов) и параметрами, изменяющимися в широких пределах, должна обеспечиваться его аппаратной частью. Программное обеспечение (ПО) необходимо для автоматизированного выбора режимов измерения и анализа результатов измерения, выполненного аппаратной частью.

Цель диссертационного исследования - разработка и реализация в аппаратно-программном измерительном комплексе алгоритмов автоматизированного измерения параметров ЭЦ и методики оценки погрешности измерения.

Для достижения цели были поставлены и решены следующие задачи:

1. Определение концепции построения аппаратно-программного комплекса для автоматизированного измерения параметров ЭЦ; выбор и обоснование средств реализации аппаратной и программной частей.

2. Разработка программно управляемой аппаратной части измерительного комплекса, осуществляющей измерение параметров многоэлементных ЭЦ различных конфигураций.

3. Разработка методики оценки погрешности измерения параметров ЭЦ, необходимой при автоматизированном подборе режимов измерения.

4. Разработка и реализация алгоритмов автоматизированного выбора режимов, управления измерением и обработки результатов измерения параметров ЭЦ.

Методы исследования. Для решения поставленных задач применялись методы теории электрических цепей, математического анализа, аппарат преобразования Лапласа. Основные теоретические результаты проверены и подтверждены экспериментальными исследованиями, а также путем математического и схемотехнического моделирования.

Научная новизна:

1. Предложен аппаратно-программный комплекс для измерения параметров ЭЦ с программно управляемой аппаратной частью, осуществляющей преобразование в напряжение параметров ЭЦ различных конфигураций.

2. Разработана методика оценки погрешности измерения параметров ЭЦ, позволяющая определить влияние на погрешность измерения неидеальности устройств аппаратной части с помощью моделирования работы указанных устройств.

3. Разработан алгоритм автоматизированного измерения параметров ЭЦ, включающий процедуры выбора режимов измерения, управления измерением и обработки результатов измерения.

Практическая значимость. Полученные в работе результаты являются основой проектирования аппаратно-программных комплексов для измерения параметров ЭЦ. Такие аппаратно-программные комплексы могут использоваться как средства измерений параметров ЭЦ многих конфигураций, а также как средства исследования режимов работы специализированных измерительных преобразователей параметров ЭЦ конкретной конфигурации. Разработанные алгоритмы управления измерением, реализуемые на микроконтроллере, могут найти применение при разработке независимых от компьютера портативных измерительных устройств, предназначенных для работы с ЭЦ конкретной конфигурации.

Реализация результатов работы. Материалы диссертационной работы использованы в Научно-исследовательском и конструкторском институте радиоэлектронной техники («НИКИРЭТ») - филиале ФГУП «ПО "Старт"» (г. Заречный) при выполнении ОКР по договору № СТ 70/113-2008. Результаты исследований использованы в учебном процессе на кафедре «Радиотехника и радиоэлектронные системы» Пензенского государственного университета при проведении лекционных и лабораторных занятий по курсам «Техническая диагностика РЭС», «САПР в схемотехнике», «Основы компьютерного проектирования и моделирования РЭС».

На защиту выносятся следующие положения:

1. Концепция построения аппаратно-программного комплекса для автоматизированного измерения параметров ЭЦ.

2. Программно управляемая аппаратная часть комплекса, осуществляющая преобразование в напряжение параметров ЭЦ различных конфигураций.

3. Методика оценки погрешности измерения параметров ЭЦ, основанная на моделировании устройств аппаратной части.

4. Алгоритмы автоматизированного подбора режимов, проведения и обработки результатов измерения параметров ЭЦ, реализованные в программном обеспечении и аппаратной части комплекса.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы были представлены для обсуждения на международных научно-технических конференциях «Измерения-2004», «Измерения-2006» (Пенза, 2004, 2006 гг.); Международном симпозиуме «Надежность и качество» (Пенза, 2005-2007 гг.); VI Международной научно-практической конференции «Образовательные, научные и инженерные приложения в среде Lab VIEW и технологии National Instruments» (Москва, 2007 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 работ, из них 1 — в издании, рекомендованном ВАК.

Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 118 наименований и четырех приложений. Объем работы: 165 страниц основного машинописного текста, включающего 9 таблиц, 8 формул и 57 рисунков.

Выводы по четвертой главе

1. Сформулированы рекомендации по выбору режимов измерения с учетом ограниченных возможностей аппаратной части.

2. Предложены методики исследования зависимости погрешности результатов измерения от режимов измерения (при фиксированных параметрах ЭЦ), а также зависимости погрешности результатов измерения от параметров ЭЦ (при фиксированных режимах измерения). В основу методик положено схемотехническое моделирование ЦАП и измерительной схемы и математическое моделирование АЦП. Разработанные методики используются при выборе режимов измерения параметров ЭЦ.

3. Предложен алгоритм автоматизированного измерения параметров ЭЦ, положенный в основу программного обеспечения комплекса. Планирование, проведение и обработка результатов измерения параметров ЭЦ объединяются в циклический процесс; количество повторений цикла зависит от ширины диапазонов параметров ЭЦ, указанных пользователем перед началом работы, требуемой точности результатов измерения, количества возможных вариантов режимов измерения (конфигураций ИС, параметров опорного элемента, моментов отсчетов).

4. Обоснована архитектура программного обеспечения аппаратно-программного комплекса, ориентированная на отдельные конфигурации ЭЦ, т.к. процессы подбора режимов измерения и анализа результатов измерения индивидуальны для каждой конфигурации ЭЦ. Ориентация на отдельные конфигурации ЭЦ обеспечивает «прозрачность» алгоритмов и кодов программного обеспечения и легкость дополнения и развития ПО.

5. Разработаны программные модули, реализующие интерфейс с пользователем, обмен данными с аппаратной частью комплекса, а также один ЭЦ-ориентированный программный модуль. Показан способ интеграции PSpice с программным обеспечением комплекса.

Заключение

1. Сформулированы основные положения концепции построения аппаратно-программного комплекса для измерения параметров ЭЦ:

- аппаратная часть комплекса обеспечивает программно управляемое изменение режимов преобразования параметров ЭЦ в напряжение в зависимости от конфигурации и параметров исследуемой ЭЦ и приоритетных требований пользователя;

- программное обеспечение комплекса позволяет: выбирать режимы измерения на основе оценки погрешности измерения параметров ЭЦ по результатам моделирования работы устройств аппаратной части; составлять задание для аппаратной части на измерение в выбранном режиме; осуществлять математическую обработку и представление пользователю результатов измерения.

Предложены и обоснованы структуры аппаратной и программной частей комплекса; обоснован выбор элементной базы для реализации аппаратной части.

2. Разработана и экспериментально исследована аппаратная часть комплекса, обеспечивающая возможность программирования конфигурации ИС, формы опорного напряжения и моментов отсчетов выходного напряжения ИС.

3. Предложена методика оценки погрешности измерения параметров ЭЦ, основанная на моделировании работы устройств аппаратной части. Методика позволяет оценить влияние неидеальности ЦАП, ИС и АЦП (как вместе взятых, так и по отдельности) на погрешность измерения параметров ЭЦ, а также исследовать зависимость погрешности измерения от режимов измерения (при фиксированных параметрах ЭЦ) и зависимость погрешности измерения от параметров ЭЦ (при фиксированных режимах измерения). Разработанная методика встроена в алгоритм подбора режимов измерения параметров ЭЦ, реализованный в программном обеспечении комплекса.

4. Разработаны и реализованы в аппаратно-программном комплексе алгоритмы подбора режимов измерения, формирования задания для аппаратной части, управления измерением, приема и математической обработки результатов измерения.

5. Разработанные алгоритмы использованы при построении аппаратно-программного комплекса с микроконвертором в аппаратной части.

Список сокращений, принятых в работе иАЯТ - универсальный асинхронный приемопередатчик

АЦП - аналого-цифровой преобразователь

ИОН - источник опорного напряжения

ИНУН - источник напряжения, управляемый напряжением

ИС - измерительная схема

ИТУН - источник тока, управляемый напряжением

МК - микроконтроллер

ОС - обратная связь

ОУ - операционный усилитель

ПАИС - программируемая аналоговая интегральная схема

УВХ - устройство выборки и хранения

ХП - характеристика преобразования

ЦАП - цифро-аналоговый преобразователь

ЭЦ - электрическая цепь

1. Агамалов Ю.Р., Бобылев Д.А., Кнеллер В.Ю. Виртуальные измерители-анализаторы параметров импеданса // Датчики и системы. 2004. - № 1.-е. 14-18.

2. Агамалов Ю.Р., Бобылев Д.А., Кнеллер В.Ю. Измеритель-анализатор параметров комплексных сопротивлений на основе персональной ЭВМ // Измерительная техника. 1996. - № 6. - С. 56 - 60.

3. Андреев А.Н., Казаков В.А., Светлов A.B. Макромодель операционного усилителя для моделирования измерительных цепей с импульсными сигналами // Измерительная техника. 1999. - № 9.

4. Андреев А.Н., Казаков В.А., Светлов A.B., Светлов Д.А. Определение параметров двухполюсников по значениям дискретных отсчетов выходного напряжения измерительной схемы // Измерительная техника. 1999. — № 8. -С. 19-22.

5. Андреев B.C. Кондуктометрические методы и приборы в биологии и медицине. -М.: Медицина, 1973. 335 с.

6. Ануфриев И.Е., Смирнов А.Б., Смирнова E.H. MATLAB 7. СПб.: БХВ-Петербург, 2005. - 1104 с.

7. А. с. 938199 СССР. Преобразователь параметров четырехэлементных двухполюсников в напряжение / А.И. Мартяшин, В.М. Чайковский, П.П. Чураков // Открытия. Изобретения. 1982. - № 23. - С. 237.

8. А. с. 938201 СССР. Преобразователь параметров электрометрического датчика / А.И. Мартяшин, В.М. Чайковский, П.П. Чураков // Открытия. Изобретения. 1982. - № 23. - С. 237.

9. А. с. 1140028 СССР. Преобразователь параметров емкостного контактного датчика / А.И. Мартяшин, П.В. Машошин, В.Ф. Рябов // Открытия. Изобретения. 1985. - № 6. - С. 137.

10. А. с. 1308939 СССР. Устройство для измерения статических параметров кварцевых резонаторов / Ю.С. Гаевский, А.И. Мартяшин, A.B. Светлов, Б.В.

11. Цыпин I ! Открытия. Изобретения. 1987. - № 17. - С. 151, 152.

12. А. с. 1541534 СССР. Устройство для измерения статических параметров кварцевых резонаторов / В.А. Казаков, А.И. Мартяшин, A.B. Светлов // Открытия. Изобретения. 1990. - № 5. - С. 188.

13. Берлинер М.А. Измерение влажности. М.: Энергия, 1973- 400с.

14. Буч Г. Объектно-ориентированный анализ и проектирование с примерами приложений на С++. Спб.: Невский Диалект - 2001. - 560с.

15. Быстродействующие интегральные микросхемы ЦАП и АЦП и измерение их параметров / Под ред. А.-Й.К.Марцинкявичюса и Э.-А.К.Багданскиса. -М.:Радио и связь, 1988. 224с.

16. Власенко А. Генераторы тактовых сигналов для прецизионных АЦП // Электронные компоненты. 2005. - №5. - с. 110-113.

17. Влах И., Сингхал К. Машинные методы анализа и проектирования электронных схем. М.: Радио и связь, 1988. - 560 с.

18. Волович Г. Генератор сигналов произвольной формы // Схемотехника. -2001. №3. - с.2-3.

19. Волович Г.И. Схемотехника аналоговых и аналого-цифровых электронных устройств. М.: До дека, 2007. - 528с.

20. Герконовые реле фирмы «Cosmo Electronics» // Датчики и системы. 2002. -№7. -с.55-56

21. Гнатек Ю.Р. Справочник по цифро-аналоговым и аналого-цифровым преобразователям / Пер. с англ.; Под ред. Ю.А. Рюжина. М.: Радио и связь, 1982. -552с.

22. ГОСТ 30606 98. Преобразователи цифрового кода в напряжение или ток измерительные. Основные параметры. Общие технические требования. Методы испытаний. - М.: Изд-во стандартов, 2004. - 8с. .

23. Громиков К.В. Неинвазивный импедансный метод определения параметров костной ткани: Автореф. дис. . канд. техн. наук. Пенза: Изд-во Пенз. гос. техн. ун-та, 2007. - 24 с.

24. Достал И. Операционные усилители: Пер. с англ. / Под ред. М.В. Гальперина. -М.: Мир, 1982.-512с.

25. Египко В.М. Организация и проектирование систем автоматизации научно-технических экспериментов. Киев, Наукова думка, 1978. — 232с.

26. Катцель Дж. Виртуальные приборы // Control Engineering Россия. - 2006. — №6.

27. Кнеллер В.Ю., Агамалов Ю.Р., Десова A.A. Автоматические измерители комплексных величин с координированным уравновешиванием. М.: Энергия, 1975.- 168с.

28. Кнеллер В.Ю., Боровских Л.П. Определение параметров многоэлементных двухполюсников.-М.: Энергоатомиздат, 1986. 144с.

29. Кнеллер В.Ю., Павлов A.M. Средства измерений на основе персональных ЭВМ // Измерения, контроль, автоматизация. 1988. - №3(67). - с.З - 14.

30. Кнеллер В.Ю. Средства измерений параметров цепей переменного тока: тенденции развития и актуальные задачи // Приборы и системы управления. — 1998. -№1. с. 64-68.

31. Кнорринг В.Г. Цифровые измерительные устройства: теоретические основы цифровой измерительной техники: Учеб. пособие. СПб.: изд-во Санкт-Петербургского государственного политехнического университета, 2002. -144с.

32. Кузнецов E.H. Структурные методы повышения точности измерения параметров электрических цепей: Автореф. дис. .д-ра техн.наук. Пенза: Изд-во Пенз. гос. ун-та, 2007. - 33с.

33. Кулапин В.И. Разработка и исследование универсальных преобразователей параметров многоэлементных двухполюсных электрических цепей в унифицированные сигналы: Автореф. дис. . канд. техн. наук. Пенза: Пенз.политехи, ин-т, 1987. 18 с.

34. Курбатов А. Программное обеспечение для сбора и обработки данных при измерениях и испытаниях // Компоненты и технологии — № 6, №7 2000г, №1 -2001г.

35. Куроедов С.К. Измерительные преобразователи параметров комплексных сопротивлений и проводимостей с использованием меандровых сигналов // Приборы и системы управления. 1999. - №2. - с.40 - 42.

36. Куроедов С.К. Разработка и исследование методов и средств преобразования параметров сложных электрических цепей: Автореф. дис. . канд. техн. наук.- Пенза: Пенз. политехи, ин-т, 1980. 20 с.

37. Лозицкий С. Эволюция SPICE совместимых моделей операционных усилителей // Современная электроника. - 2005. - №4. - с.58 - 67, 2005. - №5. -с.56 - 65, 2005. - №6. - с.38 - 47.

38. Мартяшин А.И., Шахов Э.К., Шляндин В.М. Преобразователи электрических параметров для систем контроля и измерения. М.: Энергия, 1976. - 392с.

39. Метрология. Основные термины и определения. Минск: 2003. - 38с.

40. Никамин В.А. Аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи: Справочник. СПб.: КОРОНА принт; М.: Альтекс - А, 2003. - 224 с.

41. Новицкий П.В., Зограф И.А. Оценка погрешностей результатов измерений.- JL: Электроатомиздат, 1985.-248с.

42. Основы инвариантного преобразования параметров электрических цепей / А.И. Мартяшин, K.JI. Куликовский, С.К. Куроедов, JI.B. Орлова; Под ред. А.И. Мартяшина. М.: Энергоатомиздат, 1990. - 216 с.

43. Передельский Г.И. Мостовые цепи с импульсным питанием. М.: Энергоатомиздат, 1988.- 192с.

44. Путилин А.Б., Юрагов Е.А. Компонентное моделирование и программирование на языке UML: практическое руководство по проектированию информационно-измерительных систем. М.: NT Press, 2005. - 664с.

45. Разевиг В.Д. Система проектирования OrCAD 9.2. М.: Солон - Р, 2003. -528с.

46. Разрешение, точность и погрешности систем // Control engineering Россия -2006. - №3

47. Райе В. Как работают аналого-цифровые преобразователи и что можно узнать из спецификации на АЦП // Компоненты и технологии. 2005. - №3. -с.116-121.

48. Раннев Г.Г., Тарасенко А.П. Методы и средства измерений. М.: Академия, 2003.-336 с.

49. Руднев П.И., Шиляев С.Н. Один компьютер вся измерительная лаборатория. Осциллографы // Приборы и системы управления. -1999. - №3. - с. 22,23.

50. Сапронов П. Средства измерения параметров цепей переменного тока (приборы) // Электронные компоненты. 2005. - №5. - с. 138 - 141.

51. Сафаров М.Р., Сарваров JI.B. Определение параметров трехэлементных двухполюсников по переходному процессу // Датчики и системы. 2002. -№4. - с. 10 -12.

52. Светлов A.B. Измерительные преобразователи параметров многоэлементных двухполюсных электрических цепей: Дис. . д-ра техн. наук. Пенза, 1999. -381с.

53. Светлов A.B. Моделирование процесса установления выходного напряжения в схемах на операционных усилителях // Иформационно-измерительная техника: Межвуз. сб. науч. тр. Пенза: Изд-во Пенз. гос. техн. ун-та, 1999. -Вып. 24. - С.

54. Светлов A.B. Принципы построения преобразователей параметров многоэлементных двухполюсных электрических цепей. Пенза: изд-во ПГУ, 1999. - 144с.

55. Светлов A.B., Светлов Д.А. Макромодель операционного усилителя, учитывающая асимметрию скорости нарастания его выходного напряжения // Информационно-измерительная техника: Межвуз. сб. науч. тр. Пенза: Изд-во Пенз. гос. техн. ун-та, 1999. - Вып. 24.

56. Светлов A.B. Синтез алгоритмов преобразования параметров многоэлементных двухполюсников // Информационно-измерительная техника: Межвуз. сб. науч. тр. Пенза: Изд-во Пенз. гос. ун-та, 1998. - Вып. 23. - С. 125 - 128.

57. Свистунов Б.Л. Структурно-алгоритмические методы синтеза средств инвариантного измерения параметров электрических цепей: Автореф. дис. .д-ра техн.наук. Пенза: Изд-во Пенз. гос. ун-та, 2004. - 47с.

58. Свистунов Б.Л. Способы построения инвариантных средств измерений параметров электрических цепей // Методы и средства измерения в системах контроля и управления. Сб. научн. тр. - Пенза, 2002. - С. 79, 80.

59. Смирнов В.И. Виртуальные приборы на основе индуктивных датчиков // Датчики и системы. 2001. - №1.

60. Смирнов В.И., Сергеев В.А., Абакумов В.И., Ильин М.Г. Специализированная сенсорная плата расширения // Приборы и системы управления. 1999. -№10.

61. Соболев B.C. Программное обеспечение современных систем сбора и обработки измерительной информации // Приборы и системы управления. 1998. -№1.-с.55 -63.

62. Соболев В., Саченко А., Дапонте П., Аумала О. Метрологическое автосопровождение в интеллектуальных измерительных системах // Датчики и системы. 2002. - №7. - с.66 - 71.

63. Суранов А.Я. Lab VIEW 7: Справочник по функциям. М.: ДМК Пресс, -2005.-512с.

64. Ушенина И.В. Аппаратно-программный комплекс для измерения параметров электрических цепей / А.В. Светлов, И.В. Ушенина // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки 2008. - №1. -С.81 - 89.

65. Ушенина И.В. Моделирование процедуры измерения параметров двухполюсных электрических цепей / И.В. Ушенина, Д.А. Ушенин // Надежностьи качество. Сб.тр. международного симпоз. - Пенза: Изд-во Пенз. гос. унта, 2005.-С. 385.

66. Ушенина И.В. Обработка выходных сигналов датчиков с помощью программируемых аналоговых интегральных схем // Датчики и системы 2008 - №6

67. Ушенина И.В. Преобразователь индуктивности в напряжение / A.B. Светлов, И.В. Ушенина, Д.А. Ушенин // Надежность и качество: Сб.тр. международ. симпоз. Пенза: Изд-во Пенз. гос. ун-та, 2005. - С. 376.

68. Фейзханов У., Таликов Д. Современные методы автоматизации измерительных и технологических процессов // Современная электроника. 2006. - №4.- с.64 67.

69. Фленов М.Е. Программирование на Delphi глазами хакера. СПб.; БХВ-Петербург, 2004. - 368с.

70. Хомоненко А. Д., Хофман В.Э. Самоучитель Delphi СПб.: БХВ-Петербург- 2005. 576с.

71. Чайковский В.М. Измерители параметров МДП структур на несинусоидальном сигнале: Автореф. дис. . канд. техн. наук. Пенза: Изд-во Пенз. гос. техн. ун-та, 1996. - 20 с.

72. Чуа JI.O., Пен-Мин Лин. Машинный анализ электронных схем. М.: «Энергия», 1980. -640с.

73. Чураков П.П., Свистунов Б.Л. Инвариантные измерители параметров катушек индуктивности. Пенза: Изд-во Пенз. гос. ун-та, 1998. - 180 с.

74. Чураков П.П. Синтез и обработка сигналов в устройствах измерения параметров электрических цепей. Автореф. дис. . д-ра техн. наук. Пенза, 1998.-40 с.

75. Шлыков Г.П. Измерение параметров интегральных ЦАП и АЦП. М.; Радио и связь, 1985.-127с.1. Зарубежные источники

76. Baker В. Operational Amplifier Macromodels: a comparison //.Application bulletin AB-046. Burr Brown Corporation, 1993

77. Downing S., Brannon B. How ADIsimADC models an ADC // AN- 737 Application Note, Analog Devices,http://www.analog.com/UploadedFiles/ApplicationNotes

78. Kester W. ADC Architectures // www.analog.com

79. Kester W. High speed DACs and DDS Systems// The Analog Devices Guide for Designing with DACs and DDS. Section 6. Analog Devices. 2000.

80. Kester W., Bryant J., Jung W. Amplifiers for signal conditioning// http://www.analog.com/library/analogDialogue