Systemy pomiarowe

103000 - Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych

SPOM

2

Przedmiot opiera się na systemowym ujęciu pomiarów, polegającym na jednorodnym traktowaniu wszystkich środków pomiaru (np. czujników inteligentnych, kart pomiarowych, systemów modułowych, systemów "klasycznych") jako szczególnych przypadków systemu realizującego swoją funkcję w procesie przetwarzania sygnałów. Przy użyciu funkcjonalnych opisów urządzeń, przedstawia szeroką wiedzę ogólną o systemach pomiarowych (ich blokach funkcjonalnych, konfiguracjach i organizacji). Przedstawiając z kolei przykłady rozwiązań technicznych wynikających z aktualnego stanu techniki, podkreśla to co wspólne i to co specyficzne dla różnych realizacji oraz wskazuje na ograniczenia fizyczne, technologiczne i ekonomiczne. Daje ogólną orientację w zakresie nowoczesnych systemów pomiarowych oraz praktyczne umiejętności projektowania i uruchamiania systemów w standardzie IEC-625, będącym najbardziej obecnie rozpowszechnionym w wielu dziedzinach techniki standardem interfejsu, z wykorzystaniem (...)

Przedmiot opiera się na systemowym ujęciu pomiarów, polegającym na jednorodnym traktowaniu wszystkich środków pomiaru (np. czujników inteligentnych, kart pomiarowych, systemów modułowych, systemów "klasycznych") jako szczególnych przypadków systemu realizującego swoją funkcję w procesie przetwarzania sygnałów.

Przy użyciu funkcjonalnych opisów urządzeń, przedstawia szeroką wiedzę ogólną o systemach pomiarowych (ich blokach funkcjonalnych, konfiguracjach i organizacji). Przedstawiając przykłady rozwiązań technicznych wynikających z aktualnego stanu techniki daje ogólną orientację w zakresie nowoczesnych systemów pomiarowych oraz praktyczne umiejętności projektowania, programowania i uruchamiania systemów w standardach IEC-625, VXI, PXI i LXI, z wykorzystaniem zintegrowanych środowisk programowych.

Prezentowane treści dotyczą najważniejszych technik stosowanych we współczesnych systemach interfejsów, ze szczególnym podkreśleniem cech wspólnych i specyficznych dla różnych realizacji oraz ze wskazaniem ograniczeń fizycznych, technologicznych i ekonomicznych. Ponadto program przedmiotu zawiera konkretne przykłady komputerowych systemów pomiarowych.

Treść wykładu

1. Wprowadzenie (1h).
   Pojęcia podstawowe (obiekt fizyczny, model matematyczny obiektu fizycznego, pomiar, system pomiarowy). Model toru pomiarowego oparty na pojęciu przetwarzania sygnałów. Systemowe ujęcie pomiarów.
2. Schemat ogólny i bloki funkcjonalne systemu pomiarowego (2h).
   Pojęcie bloku funkcjonalnego systemu pomiarowego. Dekompozycja zadania pomiarowego. Synteza zadania pomiarowego (łączenie bloków funkcjonalnych, organizacja i komunikacja w systemie pomiarowym). Konfiguracje systemów pomiarowych. Podstawowe bloki funkcjonalne. Blok funkcjonalny a jego realizacja techniczna. Przykłady różnych realizacji technicznych tego samego bloku funkcjonalnego: czujnik inteligentny, karta do komputera osobistego, system modułowy, system uniwersalny.
3. Magistrala systemu pomiarowego (1h).
   Rodzaje magistrali pomiarowych. Protokoły transmisji danych stosowane w systemach pomiarowych.
4. Interfejs w systemie pomiarowym (2h).
   Pojęcie interfejsu systemu pomiarowego. Pojęcie standardu systemu i interfejsu. Rodzaje interfejsów. Standardy interfejsów stosowane w aparaturze pomiarowej.
5. Standard IEC-625 (10h).
   Podstawowe dane techniczne standardu IEC-625.1. Struktura i organizacja magistrali systemu. Szyny i sygnały. Cykl transmisji informacji. Typowe sekwencje podstawowych operacji. Opis funkcjonalny. Przykład typowego systemu pomiarowego w standardzie IEC-625. Standard IEC-625.2 jako rozszerzenie standardu IEC-625.1.
6. Wirtualne systemy pomiarowe (2h).
   Koncepcja przyrządów wirtualnych. Moduły pomiarowe. Panele programowe. Graficzny interfejs użytkownika.
7. Standardy VXI, PXI i PXIe (4h).
   Podstawowe właściwości. Konstrukcja mechaniczna. Zasady organizacji i zarządzania systemem. Architektura systemu. Sterowanie systemami w standardach VXI i PXI. Przykłady zastosowań.
8. Standard LXI (2h).
   Podstawowe właściwości. Zasady organizacji i zarządzania systemem. Architektura systemu. Synchronizacja urządzeń LXI, standard IEE 1588. Sterowanie systemem LXI. Przykłady zastosowań.
9. Oprogramowanie systemów pomiarowych (6h).
   Struktura oprogramowania. Języki programowania systemów pomiarowych. Specyfika instrukcji sterujących pracą systemu. Opis przykładowych rozszerzeń języków wysokiego poziomu. Standaryzacja instrukcji (SCPI). Przykłady oprogramowania systemów pomiarowych. Zintegrowane narzędzia projektowania oprogramowania systemów pomiarowych (m.in. LabWindows/CVI, LabVIEW, LabVIEW NXG, VEE).

Laboratorium:

Podstawowym celem ćwiczeń laboratoryjnych jest nabycie przez studentów praktycznej umiejętności projektowania i programowania prostych systemów pomiarowych w zintegrowanych środowiskach programowych. Dodatkowym celem jest zapoznanie studentów z transmisją informacji w standardzie IEC-625 oraz przeprowadzenie eksperymentu z obszaru pomiarów medycznych.

Tematy:

• Transmisja informacji w systemie pomiarowym w standardzie IEC-625 - symulacja systemu IEC-625 (3,75h).
• Oprogramowanie prostego systemu pomiarowego w standardzie IEC-625.2 w języku wysokiego poziomu (3,75h).
• Oprogramowanie prostego systemu pomiarowego z wykorzystaniem środowiska programowego LabWindows (3,75h).
• Oprogramowanie prostego systemu pomiarowego z wykorzystaniem środowiska programowego VEE (3,75h)
• Programowanie w graficznym języku programowania, wstęp do środowiska LabVIEW (3,75h)
• Oprogramowanie prostego systemu pomiarowego z wykorzystaniem środowiska programowego LabVIEW (3,75h)
• Eksperyment elektrokardiograficzny (3,75h)
• Środowisko sprzętowo-programowe VXI (lub PXI) - SCPI (3,75h).

1. Winiecki W.: Organizacja komputerowych systemów pomiarowych. OWPW 1997.
2. Hejn K., Leśniewski A., Systemy Pomiarowe, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, 2017
3. Chruściel M.: LabVIEW w praktyce, Wydawnictwo BTC, Legionowo, 2008, ISBN: 978-83-60233-32-0
4. Świsulski D: Systemy Pomiarowe Laboratorium, Wydawnictwo Politechniki Gdańskiej, 2004, ISBN: 83-88007-89-0
5. Świsulski D.: Przykłady cyfrowego przetwarzania sygnałów w LabVIEW, Wydawnictwo Politechniki Gdańskiej, 2014, dostępna online, Pomorska Biblioteka Cyfrowa: http://pbc.gda.pl, ISBN 978-83-7348-540-2
6. Winiecki W., Nowak J., Stanik S.: "Graficzne zintegrowane środowiska programowe do projektowania komputerowych systemów pomiarowo-kontrolnych". Wyd. MIKOM, Warszawa 2001, ISBN 83-7279-178-3
7. National Instruments: LabWindows/CVI - Getting Started with LabWindows/CVI, October 2007, Austin, Texas, USA
8. National Instruments: LabVIEW - Getting Started with LabVIEW, June 2013, Austin, Texas, USA, http://www.ni.com/pdf/manuals/373427j.pdf
9. National Instruments: Getting Started With NI Products, dostępna online: http://www.ni.com/getting-started/, 2019, ISBN 978-83-7348-540-2
10. Keysight Technologies (Agilent Technologies): Agilent VEE Pro 9.0 & Agilent VEE Express 9.0 - Quick Start Guide, Printed in Malaysia, August 30, 2008
11. IEEE Std 488.1-1987, IEEE Standard Digital Interface for Programmable Instrumentation
12. IEEE Std. 488.2-1987, Codes, Formats, Protocols and Common Commands for Use with IEEE Std. 488.1
13. IEEE Std. 488.2-2004, Standard Digital Interface for Programmable Instrumentation - Part 2: Codes, formats, protocols and common commands, 15 May 2004, DOI: 10.1109/IEEESTD.2004.95390, electronic ISBN: 978-0-7381-4100-8
14. Polska Norma: System interfejsu dla programowanej aparatury pomiarowej. PN-83/T-06536
15. VXIbus Consortium: VMEbus Extensions for Instrumentation - System Specification, Revision 4.0, May 27, 2010, dostępna online: http://www.vxibus.org/files/VXI_Specs/VXI-1_4-0%2020100527.pdf
16. PXI Systems Alliance: PXI Express Hardware Specification, PCI EXPRESS eXtensions for Instrumentation, An Implementation of PXI Express Hardware Specification, Rev. 1.0, August 22, 2005, dostępna online: http://www.pxisa.org/userfiles/files/Specifications/PXIEXPRESS_HW_SPEC_R1.PDF
17. LXI Consortium, Inc.: The LXI Premier, Version 1.2, 2015, dostępna online: https://www.lxistandard.org/Documents/LXI%20Primer/The%20LXI%20Primer%201.2b%202015.pdf
18. LXI Consortium, Inc.: LXI Getting Started Guide, Aug 3, 2013, dostępna online: https://www.lxistandard.org/Documents/GuidesForUsingLXI/LXI%20Getting%20Started%20Guide%20Aug%203%202013.pdf
19. LXI Consortium, Inc.: LXI Device Specification 2016, Revision 1.5.01, 14 March 2017, dostępna online: https://www.lxistandard.org/members/Adopted%20Specifications/Latest%20Version%20of%20Standards_/LXI%20Standard%201.5%20Specifications/LXI%20Device%20Specification%20v1_5_01.pdf
20. LXI Consortium, Inc.: LXI IEEE 1588 Profile, Version 1.0, 1 December, 2008, dostępna online: https://www.lxistandard.org/Documents/About/LXI%20IEEE%201588%20Profile%201%200_%201%20Dec%2008.pdf
21. LXI Consortium, Inc.: LXI Clock Synchronization Extended Function, Revision 1, 08 November 2016, dostępna online: https://www.lxistandard.org/members/Adopted%20Specifications/Latest%20Version%20of%20Standards_/LXI%20Standard%201.5%20Specifications/LXI%20Clock%20Synchronization%20Extended%20Function.pdf
22. LXI Consortium, Inc.: LXI Wired Trigger Bus Extended Function, Revision 1, 08 November 2016, dostępna online: https://www.lxistandard.org/members/Adopted%20Specifications/Latest%20Version%20of%20Standards_/LXI%20Standard%201.5%20Specifications/LXI%20Wired%20Trigger%20Bus%20Extended%20Function.pdf
23. Eppler B.: A Begginers Guide to SCPI. Addison-Wesley Publishing Company Inc., 1991
24. SCPI Consortium: Standard Commands for Programmable Instruments (SCPI), VERSION 1999.0, May, 1999, Printed in U.S.A., dostępna online (2019): http://www.ivifoundation.org/docs/scpi-99.pdf
25. Open Source SCPI device library, dostępna online (2019): https://github.com/j123b567/scpi-parser

Oprogramowanie: LabVIEW, LabVIEW NXG, LabWindows/CVI, VEE, Visual Studio, autorski symulator systemów IEC 625

103300 - Instytut Systemów Elektronicznych

103400 - Instytut Radioelektroniki i Technik Multimedialnych

103400 - Instytut Radioelektroniki i Technik Multimedialnych

103300 - Instytut Systemów Elektronicznych

103400 - Instytut Radioelektroniki i Technik Multimedialnych

103300 - Instytut Systemów Elektronicznych

103400 - Instytut Radioelektroniki i Technik Multimedialnych

103300 - Instytut Systemów Elektronicznych

103400 - Instytut Radioelektroniki i Technik Multimedialnych

103300 - Instytut Systemów Elektronicznych

103400 - Instytut Radioelektroniki i Technik Multimedialnych

103300 - Instytut Systemów Elektronicznych

103400 - Instytut Radioelektroniki i Technik Multimedialnych

103300 - Instytut Systemów Elektronicznych

103400 - Instytut Radioelektroniki i Technik Multimedialnych

103300 - Instytut Systemów Elektronicznych

103400 - Instytut Radioelektroniki i Technik Multimedialnych

103300 - Instytut Systemów Elektronicznych

103400 - Instytut Radioelektroniki i Technik Multimedialnych

103300 - Instytut Systemów Elektronicznych

103400 - Instytut Radioelektroniki i Technik Multimedialnych

103300 - Instytut Systemów Elektronicznych