Цифровой запоминающий осциллограф — приставка к компьютеру АСК-3106 предназначен для широкого диапазона осциллографических измерений, встречающихся в электронике, разработке и научно-исследовательских лабораториях и используется совместно с персональным компьютером, снабженным параллельным портом LPT или USB-портом.
Виртуальный осциллограф АСК-3106 позволяет пользователю наблюдать форму сигнала, используя два независимых канала с разрешением 8 бит и чувствительностью от 2 мВ/дел до 10 В/дел в полосе частот от 0 до 100 МГц с аппаратным буфером на 131071 выборок для каждого канала. Входное сопротивление выбирается программно — 1 МОм или 50 Ом.
Прибор имеет стандартную систему синхронизации, работающую в режимах «ждущий», «одиночный» и «авто» с регулируемым уровнем запуска. Дополнительно запуск может осуществлять по входу внешней синхронизации (порог срабатывания TTL–уровня).
Горизонтальная развертка варьируется в широких пределах и соответствует 3-м основным режимам осциллографа:
Программным обеспечением поддерживаются щупы 1:1, 1:10 и 1:100. Режим открытого и закрытого входа (DC или AC) может быть выбран независимо для каждого канала. В режиме AC подавляются частоты ниже 1 Гц. Любой из входов может быть заземлен без отсоединения щупов от измеряемой системы. Измерение может синхронизироваться по каналу A, B или по сигналу на внешнем входе синхронизации. Порог синхронизации может быть установлен независимо для каждого канала в диапазоне целого экрана осциллографа. Порог внешнего входа синхронизации — ТТЛ совместимый (1,2 В). Прибор имеет стандартную систему синхронизации, работающую в режимах «ждущий», «одиночный» и «автоматический».
Для связи с компьютером в АСК-3105 используется Расширенный Параллельный порт (EPP). АСК-3106, АСК-3107, АСК-3116, АСК-3117 снабжены USB 1.1 портом.
АСК-3116, АСК-3117 имеют гальваническую развязку по USB, а также имеют выносной блок питания на 6,5 В, который существенно расширяет возможности применения этих приборов в полевых условиях, придавая необходимую гибкость и мобильность в решении конкретных задач.
Требования к компьютеру:
Программное обеспечение (ПО) дает возможность полного управления прибором, а также предоставляет ряд сервисных возможностей (экспорт/импорт данных, математическая обработка сигналов, расширенные измерения, цифровая фильтрация, аварийная сигнализация в режиме самописца)
Каждый канал ACK-3106 имеет собственный АЦП. Это означает, что ACK-3106 является «истинным двух/четырехканальным осциллографом», где отсутствуют побочные эффекты, свойственные приборам с мультиплексированием каналов.
АСК-3106 имеет понятный и удобный интерфейс, который может настраиваться пользователем. Например, пользователь может выбрать внешний вид и цветовое оформление панелей прибора, цветовую схему для осциллограмм, язык панелей (русский или английский), включить и записать свой вариант звукового сопровождения событий и др.
К услугам пользователя — всплывающие подсказки, «прилипающие» панели (прилипшие панели располагаются вплотную друг к другу и перемещаются совместно, как одно окно).
Каждый режим работы осциллографа выполнен в виде отдельного окна, которые пользователь может располагать в удобном для себя участке экрана монитора.
Главное окно осциллографа — масштабируемое и может работать в полноэкранном режиме. В этом окне можно изменить масштаб, установить масштаб по области графика, ограниченной курсорами. Для того, чтобы пользователь мог иметь общее представление о характере информации полного буфера и выбрать нужную часть для подробного отображения, служит дополнительный обзорный отключаемый график в нижней части панели, индицирующий всегда полный буфер собранных данных.
Очень удобен режим «защелкивания» курсоров, в котором курсор автоматически устанавливается на ближайшую точку осциллограммы.
Все настройки прибора можно сохранить в специальном конфигурационном файле, который при необходимости можно загрузить при следующем сеансе работы.
По этой команде программа будет пытаться автоматически подобрать оптимальные для поданного сигнала настройки прибора — горизонтальную и вертикальную развертку и уровень синхронизации.
АСК-3106 может отображать сигнал как после момента срабатывания схемы запуска (послезапись), так и непосредственно до него (предзапись).
Предзапись тоесть задержка запуска относительно начала отображения сигнала — количество выборок, собираемых прибором перед переходом в режим ожидания события запуска. Допустимые значения: от 0 до 131071. Длина послезаписи — количество выборок, собираемых прибором после возникновения события запуска. Допустимые значения: от 0 до 131071.
Сумма значений задержки запуска и длины послезаписи дают общий размер буфера данных, который будет прочитан программой из прибора по окончании цикла измерений. При этом общий размер буфера данных не может превышать 131071 выборок на канал.
Сохранения собранных осциллограмм используется универсальный текстовый формат CSV (Comma Separated Values), который может быть в дальнейшем открыт как самой программой осциллографа, так и любым текстовым редактором или процессором электронных таблиц. Перед массивом данных в файл записываются комментарий пользователя и настройки осциллографа, что позволяет привязать сохраненные данные к абсолютным величинам.
Кроме цифрового сохранения результатов измерений в форме текстового файла, возможно сохранение в файл уже готового изображения полученных сигналов. Вы можете сохранить изображение сигналов на графике в файл в формате BMP (Windows bitmap).
Сохраненное изображение затем можно загрузить в качестве фона графика для визуального сравнения сохраненных и новых сигналов.
Данные в режиме самописца записываются в наиболее экономичном битовом формате.
В начале файла записывается комментарий пользователя, настройки осциллографа, далее пишутся данные по мере их поступления. При необходимости можно преобразовать двоичный файл в тот же текстовый формат «CSV», который используется при записи данных в файлы в обычном режиме.
При загрузке сохраненных данных, программа останавливает текущие измерения, восстанавливает сохраненные в файле настройки прибора и отображает данные осциллографа точно так же, как обычные измерения. Далее Вы можете проводить с ними любую доступную в программе обработку. Для просмотра файлов данных самописца используется встроенные программные средства, вызываемые с инструментальной панели самописца. С их помощью Вы можете запустить или остановить просмотр файла, перемещаться вручную по файлу и регулировать скорость его автоматической прокрутки.
Пользователю АСК-3106 доступны курсорные измерения, с возможностью отображения разности между двумя курсорами.
Программа имеет выдающиеся возможности автоматического определения стандартных параметров импульсных сигналов. Вычисления параметров проводятся по указанному участку сигнала.
Относительная длительность импульса (Отношение длины импульса к его периоду) Время нарастания (спада) Обозначен на рисунке как R (F). Время положительного (отрицательного) перехода. Время перехода определяется по уровням 10% и 90% амплитуды. Определяется для каждого найденного периода и усредняется.
Алгоритмы, используемые для определения параметров импульсов, могут использоваться для выполнения такой распространенной задачи, как выделение из отображаемого участка сигнала целого числа периодов.
В программе существует возможность автоматического вычисления фазового сдвига сигнала канала B относительно канала A. Для определения величины фазового сдвига в данной программе применены 3 метода: геометрический метод, формула косинуса угла потерь, позволяющая избежать грубых ошибок геометрических методов, возникающих из-за случайных помех, искажающих форму сигнала. (Мало того, в этом случае возможно определение сдвига фаз между сигналами абсолютно различной формы), а также спектральный метод, использующий БПФ. В последнем случае, сравнение фаз идет только по основной гармонике сигналов. Пользователь может выбрать любой из этих методов.
Для большего числа определяемых программой параметров имеется возможность проведения статистической обработки этой величины по времени (до трех одновременно обрабатываемых параметров). При каждом новом измерении новое значение выбранного параметра вносит соответствующие поправки в вычисляемые статистические величины.
Среднее — среднее арифметическое по выборке. Сумма всех набранных значений деленная на их количество.
Максимум — максимальное значение в выборке.
Минимум — минимальное значение в выборке.
Ст. девиация — стандартная девиация, квадратный корень из среднего квадрата отклонения каждого из значений в выборке от среднего значения. Учтите, что здесь используется упрощенный накопительный алгоритм расчета девиации, не учитывающий изменения среднего значения. Это упрощение, как правило, приводит к небольшому занижению расчетного значения. Более строгий и точный алгоритм используется при построении гистограммы.
В программе предусмотрена возможность графического отображения распределения вероятности одного из обрабатываемых статистических параметров. Кроме того, есть возможность получить распределение измеренного значения сигнала в каждом дискрете по всему собранному буферу.
Гистограмма может работать в двух режимах. В первом — отображается распределение измеренной величины в той части буфера собранных данных, который в настоящий момент выводится на основном графике главной панели. Во втором — распределение строится по одному из параметров, обрабатываемых в панели статистики. В этом режиме для обрабатываемого параметра отводится дополнительный буфер для хранения последних 1000 измерений, при этом возникает возможность определения моментов распределения высоких порядков, что позволяет определять асимметрию и эксцесс. Кроме того, значение девиации также может быть вычислено точнее, чем приведено в панели статистики. Режим работы гистограммы зависит от положения кнопок. Параметр, по которому строится распределение вероятности, указывается в заголовке гистограммы.
В числовых полях панели гистограммы выводятся:
Программа позволяет провести спектральный анализ выделенного участка сигнала. Для этого используются алгоритмы прямого и обратного быстрого преобразования Фурье (БПФ).
В режиме БПФ пользователь может видеть:
Мощ. фильтра (%) — мощность фильтра в процентном выражении. Отношение мощности пропускаемых фильтром гармоник к полной мощности сигнала.
Пользователь может установить число первых коэффициентов разложения, отображаемых на графике спектра. Это число не может быть больше половины базы.
График БПФ отображает спектр выбранного сигнала в логарифмической шкале «частота-амплитуда». По желанию пользователя может также отображаться фазо-частотная зависимость. Для измерений используется вертикальный курсор.
При включенном режиме преобразования Фурье Вы можете использовать возможность спектральной фильтрации сигнала. Суть его в том, что перед обратным преобразованием анализируемого сигнала Вы можете оставить в нем только те частоты, которые Вам нужны, и подавить нежелательные.
По желанию пользователя на графике может отображается фазо-частотная зависимость.
Кроме аппаратной фильтрации сигнала в цепях запуска, не влияющей на результаты оцифровки сигнала, система обладает возможностями цифровой фильтрации измеренного сигнала. Эти функции реализованы на программном уровне и действуют только на отображение уже собранных данных. Включить и выключить фильтрацию можно с помощью панели цифровой фильтрации.
Простейшую фильтрацию обеспечивает алгоритм накопительного фильтра. Для каждой точки времени отображается среднее за указанное количество сборов значение сигнала. Таким образом, подавляются случайные шумовые составляющие сигнала. Для каждой точки времени отображается среднее за указанное количество сборов значение сигнала. Количество точек для усреднения задается пользователем в диапазоне от 0 до 50.
Полиномиальный фильтр не требует повторных измерений. Используется быстрый алгоритм многопроходного биноминального сглаживания. Количество проходов задается пользователем в диапазоне от 0 до 50. Резкие броски сигнала «размазываются» по ближним точкам, тем самым подавляются высокочастотные шумы. Может сильно искажать сигнал, имеющий «угловатую» форму. Включенный накопительный или полиномиальный фильтр действует на оба канала в выделенном временном диапазоне.
Большие возможности представляет использование спектрального фильтра. Для использования этой функции необходимо включить режим преобразования. В результате этого преобразования исследуемый сигнал представляется как суперпозиция гармонических колебаний с различными частотами, амплитудами и фазами. С помощью графических элементов панели Фурье-анализа пользователь может указать программе проводить обратное преобразование, предварительно удалив указанные компоненты сигнала. Спектральный фильтр будет действовать только на тот канал, для которого проводится быстрое преобразование Фурье.
АСК-3106 имеет мощные математические средства для обработки собранных данных «на лету».
На основной график главной панели, помимо осциллограмм по обоим каналам можно выводить математические функции от них:
Передаточная функция канала A к B — Передаточная функция — отношение лапласовских изображений двух функций. В программе для вычисления передаточной функции используется преобразование Фурье, как частный случай преобразования Лапласа, т. к. результаты этих преобразований, в общем случае, являются комплексными, для отображения на графике используются модули результатов. Вывод осуществляется в логарифмической шкале.
В программе предусмотрена возможность симуляции режима послесвечения аналогового осциллографа. Для этого при перерисовке основного графика новыми сигналами предыдущие не затираются, а гаснут постепенно, теряя яркость с каждым последующим обновлением экрана, полностью исчезая за 7 «проходов луча».
Режим самописца качественно отличается от обычных режимов осциллографа тем, что чтение данных из прибора и их отображение производится в реальном времени, без остановки процесса измерений. Чтобы при этом не терялись возможности обработки данных на основном графике главной панели, введена отдельная панель самописца с «лентопротяжными» графиками. Данные в эти графики выводятся непрерывно по мере поступления новых данных.
Основной график самописца — не масштабируемый графический элемент «лентопротяжного» типа. Отображает десятую часть полного буфера данных прибора (6553 выборок) с частотой 1 из 10 точек. Обзорный график самописца — не масштабируемый графический элемент «лентопротяжного» типа. Отображает полный буфер данных прибора (131071 выборок) с частотой 1 из 100 точек.
При этом можно скопировать накопленные в полном буфере данные для обработки в основной и обзорный графики главной панели. После копирования данных самописца их обработка ничем не отличается от измерений в обычных режимах.
В режиме самописца пользователь может:
С помощью регулятора верхнего (нижнего) аварийного предела задавать предел, при выходе сигнала за который срабатывает аварийная сигнализация, при этом на экране появляется индикация «Тревога» — мигающий индикатор-«лампочка» и выполняется заранее заданная пользователем команда операционной системы (отражающая реакцию пользователя на аварийную ситуацию).
Для работы программы в отсутствии реального прибора (с тестовыми или учебными целями) можно воспользоваться функцией эмулятора сигналов. Программа будет работать так, как будто к ней подключен реальный осциллограф, на входы которого подается периодически повторяющийся заданный Вами сигнал.
Пользователь может:
| Параметр | Значение |
| Вертикальная развертка | |
| Число делений экрана | 8 |
| Число пикселей на деление | 32 |
| Диапазон отклонения | 2 мВ/дел…10 В/дел с шагом 1-2-5 |
| Погрешность | ±2,5% |
| Частотный диапазон по уровню –3 дБ | DC: 0 Гц…100 МГц AC: 1,2 Гц…100 МГц |
| Время нарастания переходной характеристики | Макс. 6,5 нс |
| Разделение каналов | Мин. –40 дБ во всем частотном диапазоне |
| Входной импеданс | 1 МОм +5% –3% или 50 Ом ±2 % |
| Подстройка погрешности входного сопротивления | Цифровая для абсолютной погрешности ±(2% от текущего напряжения ±1 отсчет) + погрешности щупа |
| Входная емкость | 20 пФ ±1 пФ |
| Максимальное входное напряжение | ±100 В в любом диапазоне |
| Синхронизация | |
| Источник синхронизации | Канал А, канал В, внешний вход синхронизации |
| Установка порога | Канал А и канал В во всем отображаемом диапазоне. Внешн. фиксир. +1,2 В |
| Выбор фронта синхронизирующего сигнала | Передний или задний фронт |
| Минимальный период повторения синхронизирующего импульса | 20 нс |
| Минимальная длительность синхронизирующего импульса | 10 нс |
| Диапазон напряжений на входе внешней синхронизации | –1…+6 В |
| Подключение и подстройка синхронизации | Аналоговый НЧ-фильтр для синхронизирующего сигнала от каналов А, В, с частотой среза 3,5 МГц |
| Горизонтальная развертка | |
| Доступные режимы | Развертка после события синхронизации Развертка до события синхронизации (режим предзаписи) Непрерывный сбор данных (режим самописца) |
| Размер данных | Обычный режим — 130000 точек. Отношение доли данных до и после события — любое. Режим самописца — ограничивается доступным дисковым пространством (встроенный просмотр — файлы размером не более 2 Гб) |
| Время развертки | Обычный режим — 10 нс/выборку…1 мс/выборку. Режим самописца — 10 мкс/выборку…1 час/выборку |
| Погрешность развертки | Не более 2% |
| Встроенный генератор | |
| Выходной разъем | BNC, совмещен с входом внешней синхронизации |
| Выходной импеданс | Около 150 Ом |
| Выходной сигнал | Прямоугольный, со скважностью 2 |
| Частота выходного сигнала | 1 кГц |
| Выходное напряжение | Около 3,5 В от пика до пика |
| Питание | |
| Сетевой адаптер | +6,5 В |
| Встроенный блок питания | 220 В |
| № | Наименование | Количество |
| 1 | 2-х канальный USB осциллограф — приставка к ПК АСК-3106 | 1 |
| 2 | Кабель для соединения устройства с USB–портом | 1 |
| 3 | Сетевой адаптер 6,5 V | 1 |
| 4 | Руководство по эксплуатации | 1 |
| 5 | Программное обеспечение (в стандартной поставке не имеет физического носителя и может быть загружено на сайте производителя) | 1 |
