Управление измерениями (ориентация на задачу или сигнал)

Для выполнения частной задачи измерения с использованием функциональной модели приборов должно быть выполнено множество последовательных шагов установки, таких как выбор функций измерения, диапазона и чувствительности, быстродействия, фильтрации, связи, входного импеданса, средств ручного управления и последующей обработки и т.д. Этот процесс трудоемкий, так как программист должен хорошо знать модели, инструментальные возможности и SCPI. Необходимо предусмотреть ошибки и сбои, которые могут произойти, например, когда не подается входной сигнал или когда уровень запуска в эксперименте не достигнут.

В дополнение к этому традиционному способу программирования по функциональной модели, который поддерживается SCPI, разработан и предусмотрен новый подход в управлении приборами: это измерения, ориентированные на задачу или сигнал. Они выполняются командами из группы команды измерений. Это наиболее высокий уровень программирования. Программист задает лишь характеристику сигнала, которую нужно измерить, и прибор автоматически выполнит необходимые измерения и сообщит результат. Когда измерение задано соответствующей командой, инструментальные параметры не нуждаются в программировании.

В зависимости от особенностей сигнала, внутренний инструментальный алгоритм определяет наиболее оптимальные параметры настройки прибора. При этом убирается традиционный и громоздкий процесс установки прибора. Например, когда сообщение MEASure:VOLTage:AC? посылается вольтметру, выполняется измерение переменного напряжения и результат автоматически посылается контроллеру. Сам прибор непосредственно выберет оптимальные установки для этой цели и выполнит требуемые измерения настолько хорошо, насколько возможно. Вопросительный знак в конце сообщения указывает запрос для возврата результатов контроллеру.

Пример программирования на измерение переменного напряжения для ожидаемого значения 20 В с точностью 0.001В:

MEASure:VOLTaee:AC? 20.0.001

С командами измерения SCPI можно, не обладая знаниями о внутренних функциях приборов, быстро осуществлять нужные измерения, хотя в этом случае нет оптимального использования всех инструментальных возможностей. Если же возникает потребность уточнить детали, то в прикладную программу могут быть внесены необходимые добавления. Очевидно, что команды, осуществляющие использование частных возможностей прибора, требуют больших знаний.

Команда MEASure? (Измерение с возвратом результата) может быть разбита на команды CONFigure (Установка) и READ? (Считывание с возвратом). Действие двух команд CONFigure и READ? то же, что и одной команды MEASure?, однако появляется возможность их разноса во времени. Команда CONFigure обеспечивает оптимальные параметры настройки прибора, которые могут быть длительными. Команда READ? запускает измерение с возвратом результатов контроллеру, когда прибор уже установлен в нужные режимы, поэтому время на ее выполнение требуется значительно меньшее, чем для команды MEASure?.

Разрыв CONFigure и READ? допускает вставку дополнительных команд, позволяя более точно настроить функции прибора. Это можно использовать для установок, которые являются важными для прикладной программы, но которые не гарантируются командой измерения (рис. 3.6). Например, входной блок прибора можно установить в нужный режим следующей последовательностью:

· CONFigure:VOLTage:AC 20,0.001 (0.001 является требуемой точностью; 20 В – ожидаемое значение сигнала);

· INPut:IMPedance 1E6 (входной импеданс устанавливается равным 1МОм);

· READ:VOLTage:AC? (запускается измерение с возвратом результата).

Запрос READ? инициирует сбор данных с их возвратом, однако, когда необходимо получить разные характеристики одних и тех же данных, использование запроса READ? запускало бы новый сбор данных для каждой новой характеристики. В этом случае запрос READ? разделяется на команду INITiate (Инициация), которая начинает сбор данных, и запрос FETCh? (Выборка), который сообщает прибору о необходимости возврата результатов измерений компьютеру. Таким образом, используя запрос FETCh?, можно последовательно получать различные характеристики от тех же самых данных.

 Рис. 3.6. Свойства команд измерения

Другой вариант управления:

CONFigure:VOLTage:AC 20,0.001

INPut:IMPedance 1E6

INITiate (начать измерения)

FETCh:VOLTage:AC? (передать данные о напряжении сигнала)

FETCh:VOLTage:PERiod? (передать данные о периоде сигнала)

Эти примеры показывают, что при программировании необходимы дополнительные знания о приборе, что он может измерять и период сигнала. Если это не так, то прибор выдаст сообщение об ошибке.

Консорциум SCPI

Обычные стандарты выпускаются международными институтами, такими как IEC, ISO или ANSI/IEEE. Но из-за значительных финансовых инвестиций и взаимосвязанных коммерческих интересов для SCPI потребовался более динамичный и практичный подход.

Компании, которые утвердили первую версию стандарта в 1990 году, основали консорциум SCPI. Это компании: Hewlett-Packard, Tektronix, Philips, National Instruments, Racal Dana, Fluke, Keithley, Wavetek, Broel&Kjaer, а также Rohde&Schwarz, присоединившаяся к консорциуму сразу после его создания.

Консорциум SCPI имеет некоммерческую основу. Он обслуживает и расширяет стандарт, добавляя новые команды и ежегодно издавая новые его версии. Консорциум является международным и имеет штаб квартиру в Соединенных Штатах Америки.

Одна из задач консорциума SCPI – обеспечение открытости. Это означает, что любой производитель может представить на рынке SCPI приборы, если они соответствуют требованиям спецификации. Входящие в консорциум компании не имеют исключительных прав. Все изготовители контрольно-измерительных приборов могут участвовать в управлении и принятии решений консорциума.