National Instruments znany jest z bardzo oryginalnych opracowań urządzeń znajdujących zastosowanie w technice pomiarowej i zbierania danych. Teraz wpisuje się na listę producentów zintegrowanych stanowisk pomiarowych.
Koronnym produktem firmy National Instruments jest LabVIEW, czyli graficzne środowisko programistyczne. Na bazie tego narzędzia powstało już bardzo dużo niezwykle przydatnych aplikacji przemysłowych, a nowe z pewnością nadal będą się pojawiać. Większość z nich dotyczy techniki pomiarowej, zautomatyzowanych systemów testujących i analizy danych. LabVIEW pozwala w pełni wykorzystywać możliwości urządzeń, a nawet dynamicznie modyfikować ich właściwości, szereg z nich może natomiast funkcjonować samodzielnie. Przykładem jest VirtualBench integrujący w jednej obudowie kilka przyrządów pomiarowych, które można znaleźć na stole każdego inżyniera elektronika. W obudowie o wymiarach 254×74×191 mm i masie ok. 3 kg zawarto:
- cyfrowy oscyloskop 2-kanałowy MSO (Mixed Signal Oscilloscope),
- potrójny zasilacz regulowany,
- analizator stanów logicznych,
- 8 uniwersalnych wejść/wyjść cyfrowych,
- wielofunkcyjny miernik cyfrowy,
- generator funkcyjny.
Wszystkie przyrządy mają wyodrębnione dla siebie panele umieszczone w jednym wspólnym oknie aplikacji (rys. 1). Największy z nich należy do oscyloskopu, mieści bowiem ekran, na którym są wyświetlane oscylogramy. Całość jest utrzymana w ciemnoszarych barwach z białymi napisami. Grafika taka nie męczy oczu, szczególnie przy dłuższej pracy.
Rys. 1. Okno z panelami wirtualnych przyrządów pomiarowych VirtualBench
Oscyloskop
Oscyloskop VirtualBench zawiera dwa nieizolowane kanały pomiarowe charakteryzujące się pasmem analogowym równym 100 MHz. W komplecie znajdują się dwie pasywne sondy pomiarowe dołączane do gniazd BNC umieszczonych na płycie czołowej przyrządu. Czułość każdego kanału jest regulowana w sekwencji 1-2-5, w zakresie od 10 mV/dz do 5 V/dz. Maksymalna szybkość próbkowania jest równa 1 GSa/s (Sa/s – Samples/second – próbki na sekundę), ale tylko wtedy, gdy wykorzystywany jest jeden kanał. Włączenie obu kanałów zmniejsza maksymalną szybkość próbkowania do 500 MSa/s. Parametr ten maleje też wraz z wydłużaniem podstawy czasu (rys. 2). Dla wolnych podstaw czasu daje się też odczuć długi czas akwizycji, co jest jednak efektem nieuniknionym – jest to konsekwencja dość dużej, 1 megabajtowej, wbudowanej pamięci urządzenia, która przy minimalnej częstotliwości próbkowania 83.333kSa/a zapełnia się przez ok. 12 sekund. Dla najwolniejszej podstawy równej 1 s/dz odświeżenie wykresu trwa ok. 13 sekund.
Rys. 2. Informacje o nastawach podstawy czasu i szybkości próbkowania
W oscyloskopie zastosowano podstawowe tryby pracy układu akwizycji: Sample, Peak Detect i Average. Ten ostatni, umiejętnie stosowany, może podnieść efektywną rozdzielczość pomiarową. W oscyloskopie zastosowano 8-bitowy przetwornik analogowo-cyfrowy. Zwiększenie rozdzielczości przez uśrednianie jest jednak efektem sztucznym. W trybie Peak Detect układ akwizycji zawsze pracuje z maksymalną szybkością, umożliwiając wykrywanie nawet bardzo krótkich szpilek. Odpowiedni algorytm dba przy tym, aby rekord akwizycji nie został zapchany nadmiarem danych. W trybie Sample szpilki takie są najczęściej pomijane, gdyż prawdopodobieństwo ich wystąpienia dokładnie w chwili próbkowania jest znikome. Różnice pomiędzy trybami Sample i Peak Detekt przedstawiono na rys. 3.
Rys. 3. Praca układu akwizycji w trybach: a) Sample, b) Peak Detect, c) powiększony wąski impuls widoczny w trybie Sample
