Разработка программного цифрового осциллографа в среде LabView

В работе рассмотрена архитектура современных цифровых осциллографов. Изучены возможности программного пакета LabView с целью раз-работки и создания виртуального прибора – программного осциллографа, обладающего набором функций, реализуемых в существующих приборах. Результаты работы могут использоваться в учебном процессе ТПУ.

С.
Введение 14
1 Принципы построения цифровых осциллографов 17
1.1 Место осциллографов в измерительной технике 17
1.2 Аналоговые осциллографы 19
1.3 Цифровые осциллографы 22
1.4 Параметры и принципа действия цифровых осциллографов 30
2 Устройства-прототипы создаваемого прибора 37
2.1 Осциллограф фирмы АКТАКОМ 37
2.1.1 Основные характеристики осциллографа 37
2.1.2 Органы управления осциллографом 37
2.2 Особенности измерений цифровыми осциллографами 40
2.2.1 Измерение постоянных напряжений 40
2.2.2 Измерение частотных и временных параметров цифровых
осциллографов 40
2.2.3 Выбор вида интерполяции 42
2.2.4 Работа с памятью цифрового осциллографа 43
2.3 Виртуальный осциллограф NI ELVIS 44
3 Разработка виртуального прибора 48
3.1 Цифровая обработка сигналов и технология создания виртуальных
приборов 48
3.2 Среда разработки LabVIEW 49
3.2.1 Возможности языка LabVIEW 50
3.2.2 Основы по созданию виртуальных приборов 52
3.2.3 Алгоритм прибора 55
3.3 Прибор для генерации и обработки цифрового сигнала 56
3.4 Прибор для обработки аналогового сигнала 63
3.4.1 Устройство DAQmx 64
3.4.1.1 Датчики и измерительные преобразователи 64
3.4.2 Основы работы с устройством DAQmx 65
3.4.3 Функции сбора данных DAQmx 65
3.4.4 Осциллограф на базе DAQmx 66
3.4.5 Циклический буфер 72
3.4.6 Ошибка наложения записей 73
3.4.7 Ошибка переполнения 74
3.5 Итоговый виртуальный прибор 76
3.5.1 Объединение составляющих осциллографа 76
3.5.1 Характеристики разработанного осциллографа 78
4 Финансовый менеджмент 80
4.1 Предпроектный анализ 80
4.1.1 Потенциальные потребители результатов исследования 80
4.1.2 Анализ конкурентных технических решений 80
4.1.4 SWOT-анализ 82
4.2 Инициация проекта 86
4.3 Планирование научно-исследовательских работ 88
4.4 Затраты по основной заработной плате исполнителей темы. Определение
трудоемкости выполнения работ 89
4.5 Бюджет научно-технического исследования 92
4.5.1 Расчет материальных затрат 92
4.5.2 Расчет заработной платы основных исполнителей проекта 93
4.5.4 Отчисления во внебюджетные фонды 94
4.6 Накладные расходы 94
4.7 Определение эффективности исследования 95
4.8 Выводы в заключение основной части 96
5 Социальная ответственность 97
5.1 Производственная безопасность 97
5.1.1Анализ вредных факторов 98
5.2.1 Анализ опасных факторов 105
5.2 Экологическая безопасность 107
5.2.1 Загрязнение гидросферы 108
5.2.2 Отходы 109
5.3 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 109
5.4 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности 112
5.5 Выводы по разделу 114
Заключение 115
Список публикаций 116
Список литературы 117
Приложение А 120

Подводя итог данной работе, можно сделать вывод, что поставленные
задачи выполнены в полной мере:
– были исследованы принципы построения современных цифровых
аппаратных и программных осциллографов, а также определены их
функциональные возможности, проведена сравнительная характеристика
функциональных возможностей, выявлены существенные недостатки
современных программных приборов, в результате чего обоснована
актуальность данной работы;
– изучены возможности программного пакета LabVIEW, в частности те,
что были необходимы для создания устройств программных осциллографов;
– выполнена разработка и создание виртуального прибора – осциллографа.
Таким образом была достигнута цель исследования, состоящая в
изучении принципов построения, лежащих в основе функционирования
цифрового осциллографа, и их реализация в среде LabVIEW.
В результате проделанной работы разработан цифровой программный
осциллограф, обладающий функциональными возможностями аппаратного
прибора. Подробно рассмотрены составные части цифрового программного
осциллографа. На основе полученных результатов могут создаваться более
сложные приборы.
Список публикаций
1. Сальникова Т. В. Применение методов прогнозирования в
управлении предприятием / Т. В. Сальникова, А. И. Заревич // Молодежь и
современные информационные технологии: сборник трудов XIV
Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и
молодых ученых, г. Томск, 7-11 ноября 2016 г. : в 2 т. — Томск : Изд-во ТПУ,
2016. — Т. 2. — [С. 86-87].
2. Сальникова Т. В. Контроль при изготовлении наружного кольца
подшипника факторы, влияющие на качество / Т. В. Мискевич, Т. В. Сальникова,
А. И. Заревич // Молодежь и современные информационные технологии:
сборник трудов XV Международной научно-практической конференции
студентов, аспирантов и молодых учёных, 04-07 декабря 2017 г., г. Томск. —
Томск : Изд-во ТПУ, 2017. — [С. 203-204].

1.Цифровой запоминающий осциллограф. Устройство и принцип
действия: учебно-методическое пособие / В.А. Тюрин. – Казань: Казанский
федеральный университет, 2016. – 101 с.
2.В. П. Дьяконов Современная осциллография и осциллографы. Серия
«Библиотека инженера». М.: СОЛОН-Пресс, 2013. 320 с.: ил.
3.Матвиенко А.Б. Основные характеристики с осциллографов.
Электронные компоненты, 2004.
4.Никитин В.А., Бойко С.В. Методы и средства измерений, испытаний
и контроля: Учебное пособие – 2-еизд. перераб. и доп.- Оренбург ГОУ ОГУ, 2004.
– 462 с.
5.Мейзда Ф. Электронные измерительные приборы и методы
измерений, Пер. с англ. – М.: Мир, 1990. -535 с.
6.Клаассен К.Б. Основы измерений. Электронные методы и приборы в
измерительной технике М.: Постмаркет, 2002. – 352 с.
7.Уолт Кестер редактор. Проектирование систем цифровой смешанной
обработки сигналов. 2010 год. 330 с.
8.Webster John G. (Ed.) Measurements, Instrumentation and Sensors, CRC
Press, 1999. — 2584 p.
9.ДедюхинA.AОсновныехарактеристикисовременных
осциллографов: [Электронный ресурс] / А.А. Дедюхин – Режим доступа к
ст. http://www.prist.ru/info.php/articles/general_ch_modern_oscilloscopes.htm
10. Московский энергетический институт, Институт Автоматики и
вычислительной техники, В.Ю. Кончаловский, Цифровой осциллограф,
Методическое руководство, Москва 2005 г
11. ГОСТ 22737-77. Осциллографы электронно-лучевые. Номенклатура
параметров и общие технические требования.
12. ГОСТ 23158-78. Осциллографы электронно-лучевые универсальные.
Методы испытаний
13. ГОСТ 8.311-78. Осциллографы электронно-лучевые универсальные.
Методы и средства поверки.
14. Руководство пользователя. Цифровые запоминающие осциллографы
серии TDS1000 и TDS2000 071-1074-0, – 57 с.
15. Цимбалист, Эдвард Ильич. Исследование аналоговых схем в
программно-аппаратной среде NI ELVIS [Электронный ресурс] : учебное
пособие / Э. И. Цимбалист, С. В. Силушкин; Национальный исследовательский
Томский политехнический университет (ТПУ). — 1 компьютерный файл (pdf;
7.5 MB). — Томск: Изд-во ТПУ, 2010.
16. Суранов А. Я. LabVIEW 8.20: Справочник по функциям. – М.: ДМК
Пресс, 2007. – 536 с.
17. Евдокимов Ю. К., Линдваль В. Р., Щербаков Г. И. LabVIEW для
радиоинженера: от виртуальной модели до реального прибора. – М.: ДМК Пресс,
2007. – 400 с.
18. Трэвис Дж., Кринг Дж., LabVIEW для всех. 4-е издание,
переработанное и дополненное- М.: ДМК Пресс, 2011. – 904 с.
19. Лупов С.Ю., Муякшин С.И., Шарков В.В. Labview в примерах и
задачах.Учебно-методическиематериалыпопрограммеповышения
квалификации«Обучениетехнологиям National Instruments». Нижний
Новгород, 2007, – 101 с.
20. Руководство по эксплуатации, Устройства сбора данных NI myDAQ,
М.: – 2011, – 54 с.
21. СанПиН 2.2.2/2.4.1340 – 03. Санитарно – эпидемиологические
правила и нормативы «Гигиенические требования к персональным электронно-
вычислительным машинам и организации работы». – М.: Госкомсанэпиднадзор,
2003. – 36 с.
22. Гигиенические требования к естественному, искусственному и
совмещенномуосвещениюжилыхиобщественныхзданий.СанПиН
2.2.1/2.1.1.1278-03. – 28 c.
23. СНиП 21 – 01 – 97. Пожарная безопасность зданий и сооружений.
М.: Гострой России, 1997. – 12 c.
24. ГОСТ 17.4.3.04-85. Охрана природы. Почвы. Общие требования к
контролю и охране от загрязнения. – М: ИПК Издательство стандартов, 1986 –
28 с.
25. ГОСТ 17.1.3.13-86. Охрана природы. Гидросфера. Общие требования
к охране поверхностных вод от загрязнения. – М: ИПК Издательство стандартов,
1987 – 25 с.
26. ППБ 01–03. Правила пожарной̆ безопасности в Российской
Федерации. – М.: Министерство Российской Федерации по делам гражданской
обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных
бедствий, 2003. – 92 c.
27. Трудовой кодекс РФ на 2012 год – перераб. и доп. – М.; Рид Групп,
2012. – 480 c.
28. СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03 Санитарно-защитные зоны и санитарная
классификацияпредприятий,сооруженийииныхобъектов.–М.:
Госкомсанэпиднадзор России, 2003 – 34 c.