Испытательная лаборатория. Немного подробнее и конкретнее (Часть 1)

Автор: Кондратьев А.В.

В этой публикации автор продолжает начатую тему об измерениях и открывает цикл статей, посвящённых конкретным измерительным системам, их возможностям, особенностям, приёмам работы с ними. Конечно, достаточно много можно почерпнуть и из эксплуатационной документации, которая выложена на нашем форуме в специализированной «ветви». Однако и личный опыт, оценки (в том числе и субъективные!) могут оказаться полезными как пользователям наших систем, так и тем, кто только стоит перед выбором, что же приобрести, чем будет оптимальнее работать.

Итак, начнём, как говорили древние – «Ab ovo usque ad mala», то есть начнём с самого начала :)

Вообще к этой теме автор обращался неоднократно. Тем не менее, считать её исчерпанной рановато. В одной из первых публикаций более раннего цикла [http://daily.sec.ru/publication.cfm?pid=30266] о том, чем собственно вести измерительные работы, уже писалось. В совсем недавних статьях [http://daily.sec.ru/publication.cfm?pid=41918] обосновывался выбор в пользу современных специализированных автоматизированных измерительных систем вообще. А сейчас поговорим более конкретно о вполне определённой линейке средств контроля защищённости.

Итак, рассмотрение будет касаться практически всей линейки наших САИС: «Сигурд»; «Талис»; «Талис-НЧ-Лайт» и «Талис-НЧ-М1»; «Шёпот»; «Лазурит». Возможно, логика изложения или пожелания читателей что-то добавят к этому перечню.

А начало было положено в 2001 году, когда в нашей компании впервые задумались об автоматизации ряда измерительных работ при проведении специальных исследований. Потом идея начала воплощаться в «железо» и строки программного кода. Потом многие годы совершенствования и модификации уже разработанных систем и разработка новых, уже отталкиваясь от накопленного опыта. Но оставим это для истории и перейдём сразу к дню сегодняшнему.

Что такое последняя, пятая по внутренней нумерации разработка (версия)?

Основное построение системы осталось почти неизменным (поскольку оно определяется имеющимся «железом», то есть включёнными в состав САИС готовыми средствами измерения и решаемыми задачами). Тракт измерения (в ГОСТ-овской терминологии – измерительный канал) включает в себя первичные измерительные преобразователи (антенны, токоизмерители, пробники), основное средство измерения (селективный вольтметр, он же измерительный приёмник или анализатор спектра) и управляющую ПЭВМ.

Первый и последний элементы канала измерения неизменны уже более 10 лет. А вот собственно измерительное устройство, «вольтметр», претерпел довольно существенные изменения именно в этой, последней модификации. И дело совсем не в типе (модели) вольтметра (будем далее пользоваться ради краткости и удобства именно этим термином). Изменилась роль данного элемента в измерительном тракте.

Если во всех предыдущих модернизациях и модификациях вольтметр осуществлял построение спектра, поиск сигналов, во многом их верификацию, измерял напряжение на выходе первичного преобразователя и отсылал в ПЭВМ число, соответствующее измеренному напряжению (в В, мкВ, дБ, пиковое, СКЗ – не существенно). Теперь, начиная с 2012 года, в САИС «Сигурд» покупное изделие «вольтметр» при поиске и распознавании сигналов используется только как классический тюнер. То есть выполняемые им задачи (на этапе поиска и верификации сигналов) сокращены до перестройки по диапазону частот и переносу участков этого диапазона на некоторую, фиксированную, промежуточную частоту.

А далее появился отдельный АЦП, который мы, не мудрствуя лукаво, назвали «блок ЦОС». Вся полоса частот промежуточной частоты оцифровывается и цифровой поток частично обрабатывается здесь же, а в основном поступает в управляющую ПЭВМ. И именно там происходит большая часть заданной обработки сигналов (фильтрация всех видов, распознавание «свой/чужой», накопление, построение изображения на экране хост-машины и т. д., и т. п.). Зачем это сделано? Во имя чего?

Читатель без труда может вспомнить не раз повторявшиеся (в целом ряде предыдущих публикаций) сетования автора на то, что современные «вольтметры» (анализаторы, приёмники) снабжены огромным количеством встроенных функций, из которых применить в составе проблемно ориентированной САИС можно лишь немногие. Так вот многолетние исследования разнообразной продукции этого типа показали, что наиболее экономически выгодным оказалось вот такое, довольно радикальное «обрезание». Использовать готовое изделие только как хорошо управляемый тюнер. Всё, что в нём находится после формирования второй промежуточной частоты гораздо проще не использовать. Причём нами рассматривались и имеющиеся на рынке системы, в составе которых присутствовал такой тюнер сам по себе, уже без всего «лишнего». К сожалению, применение таких изделий наткнулось на ряд непреодолимых трудностей («рековское», бескорпусное исполнение, нерешённые проблемы ЭМС, невысокие показатели по реальной чувствительности, неподходящая система команд и т. д.). Как ни странно, но иметь дело с типовым, автономным анализатором или приёмником оказалось проще и выгоднее (в том числе – и конечному пользователю). Хотя добрая половина прибора при этом оказывается «за бортом».

Зато имея полную свободу в программировании собственного блока ЦОС и, уж тем более, последующей обработке цифрового потока в ПЭВМ, наши программисты смогли во всём блеске своего таланта реализовать именно те и только те функции, которые нужны для САИС. Как говориться «любой каприз за ваши деньги», множество пожеланий и предложений, как наших измерителей, так и предложений пользователей наших систем, дожидавшиеся этого светлого времени смогли найти свою реализацию!

Перечислять то, что изменилось в версии 5.0 по сравнению с последней, «классической» версией 4.хх можно долго. Поэтому остановимся на самом существенном.

Во-первых заметно возросло быстродействие САИС в целом. Особенно при применении «вольтметров» (анализаторов) среднего класса. Если ранее поиск и выявление «опасных» (точнее – тестовых) сигналов выполнялось «в три прохода» по диапазону частот, то теперь это выполняется за один проход и в 5-8 раз быстрее.

Во-вторых заметно снизился процент «ложных опознаваний», которые требовали вмешательства оператора.

В третьих модифицирован и улучшен режим измерения сигналов генераторов зашумления («Измерение САЗ»).

Кроме того добавлено ещё множество функций (управление поворотным столом, включено часть функций САИС «Стентор», заметно модифицировано и расширено ПО «Сигурд-Тест»). Полный список новшеств занимает целую страницу А4 мелким шрифтом :) Даже в расчётном модуле «Сигурд-Дельта» появились небольшие, но удобные «фичи».

Пожалуй, самым существенным и отличающим именно эту версию нашего изделия и от предыдущих, и от конкурирующих САИС, стало то, что теперь «Сигурд» «умеет» находить, опознавать и измерять широкополосные сигналы ПЭМИН. Функция важнейшая, поскольку ряд современных интерфейсов (USB, LVDS и т. д.) весьма сложны в обнаружении именно в связи с тем, что их ПЭМИН занимает весьма широкие полосы частот. Обычно применяемые способы их выявления «не срабатывают», да и измерить их энергии совсем не так уж и просто.

Итак, кратко посмотрим на интерфейс системы.

В окне начальной загрузки и конфигурации появились новые средства измерения. При этом ни одно из более ранних, традиционных, не удалено. Как и всегда, пользователь имеет возможность выбрать из множества анализаторов именно тот, который ему нужен, как и тип интерфейса связи. При этом система «по умолчанию» предлагает наиболее вероятные адреса устройств. Упомянем ещё, что САИС «Сигурд» теперь протестирована под несколькими версиями системы Windows (вплоть до W7) и, например, эти скрины автор снимает под W7_64.

Появилась и новая вкладка – «Модуль ЦОС» для выбора и тестирования этой новинки.

Всё выбираем, тестируем и запускаем систему. Видим типовой интерфейс, впрочем, многим уже знакомый.

Однако обращаем внимание на то, что именно такой, традиционный вид, интерфейс имеет если блока ЦОС нет (не используется). А если есть, то это выглядит так, как на следующем рисунке. Вроде бы и небольшое (визуально!) изменение, а по сути более, чем серьёзное.

Кроме того, на главной панели системы появляется совершенно новая электронная кнопка «Сигналы», которая вызывает появление столь же нового одноимённого рабочего окна. О возможностях анализа сигналов в этом окне можно прочитать в РП на систему, а лучше ознакомиться практически, право, не пожалеете!

Впрочем, у нас же статья, а не «Руководство пользователя» (в котором всё это изложено). Поэтому пойдём дальше.

Весьма много изменений и дополнительных функций пользователь найдёт в рабочих окнах интерфейса «Список заданий». Но здесь всё перечислить невозможно, да и не нужно :)

Важно то, что САИС «Сигурд» в своей последней версии 5.001 весьма эффективен для «конвейерных», массовых СИ на стенде. Особенно учитывая совместную работу с управляемым поворотным столом СПДУ-1, автоматической управление тест-режимом на испытуемой ПЭВМ по ИК-интерфейсу и ряду других, не менее существенных элементов управления и настройки системы.

Он же столь же эффективен и при работе на объектах. Особенно своими функциями крайне быстрого и полностью отвечающего требованиям действующего НМД измерения параметров САЗ. Причём не просто измерения, но и ряда режимов, позволяющих отфильтровать разнообразные сосредоточенные по частоте помеховые сигналы. САИС позволяет измерить (при наличии на объекте САЗ) и реальное затухание (не применяя дополнительный генератор) и работать в сложных электромагнитных условиях, благодаря разнообразным методам «шумоочистки» сигналов. Да и набор первичных преобразователей тоже позволяет решать любые задачи на объектах.

Как уже упоминалось ранее, все настройки системы подчиняются трём основным режимам, профилям. Для наиболее опытных пользователей в режиме «Эксперт» доступны абсолютно все настройки и все допустимые их комбинации. В режиме «Опытный оператор» часть настроек устанавливаются «по умолчанию». Но это не жёстко заданные значения, часть настроек, при их недоступности пользователю, тем не менее остаются зависимыми и принимают наиболее оптимальные значения в зависимости от значения других, доступных. В режиме «Оператор» количество доступных пользователю настроек сведено к необходимому минимому.

Здесь же, в интерфейсе, для удобства пользователя, находятся вспомогательные инструменты как например ориентировочный расчёт тактовой частоты ПЭМИН интерфейса RGB в зависимости от комбинации параметров видеорежима.

Ну и, конечно, наш фирменный интерфейс настройки параметров блока распознавания сигналов. Сегодня он, кроме всего прочего, автоматизирован до состояния одного движения «мышью». Достаточно загрузить сохранённый «скрин» огибающей тест-сигнала, «перечеркнуть» его одним движением горизонтальной линией и все параметры будут определены и занесены в память системы.

По всем вкладкам и рабочим окнам интерфейса системы заботливо расставлены напоминания и предупреждения пользователю, чтобы он ничего не забыл. Причём если система имеет возможность «сама» что-то переключить (как например параметры тест-режима, если есть ИК-канал управления тестом), то, естественно, предупреждение оператору и не появляется. Практически при вводе очень многих значений и параметров ведётся незаметная пользователю проверка корректности вводимых значений. Конечно, 100% вероятности выявления всех ошибок быть не может, но многие – предупреждает.

Особенно наглядно это проявляется при работе в расчётном модуле «Сигурд-Дельта». Система просто не позволит Вам забыть ни об одном существенном (и, кстати, и о не столь существенных – тоже!) параметре, напомнит и услужливо «подставит» именно то поле, в которое Вы забыли что-то вписать :) Всё это заметно помогает в работе и экономит драгоценное время.

Вообще рассказывать о системе можно очень долго. Но не это является целью и этой публикации, и, надеюсь, последующих.

Основной целью является доказательство и иллюстрация уже ранее сформулированного утверждения, что грамотно сконструированная измерительная система во многом удобнее любого средства измерения общего назначения или комбинации из таких средств. Самое важное, чтобы многочисленные усовершенствования, «фичи» и возможности таких систем не становились самоцелью. Их появление всегда должно диктоваться ни чем иным, как практическим опытом вполне конкретных работ. Причём крайне полезно, чтобы те, кто занимается такой разработкой, сами имели за плечами опыт СИ. Ну и прислушивались к мнению всего «СИ-шного» сообщества. Время идёт, меняются в той или иной степени наши задачи – должны синхронно меняться и наши средства измерения.

Продолжение следует.