Автоматизация метрологических процедур как передовой способ снижения затрат при обслуживании приборов на примере отечественных рефлектометров

На основе МИ 3411-2013, единственного в своем роде документа по метрологии векторных анализаторов цепей, компания НПК ТАИР разработала программное обеспечение, позволяющее управлять измерительными приборами компании ПЛАНАР при проведении калибровки или поверки. Автоматизированный метод измерений позволяет снизить стоимость работ. При наличии необходимого эталонного оборудования и специализированного программного обеспечения компании НПК ТАИР пользователь в любое время и без дополнительных затрат может убедиться в качестве функционирования векторных анализаторов цепей.


Губа В.Г. ,Быкова О.Н. ,Савин А.А.

ООО «НПК ТАИР», 634041, Томск, Россия
ФГБОУ ВПО «Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники», 634050, Томск, Россия


Предпосылки и методология

В 2013 году утвержден нормативный документ МИ 3411-2013 «Анализаторы цепей векторные. Методика определения метрологических характеристик». Это единственный в своем роде документ по метрологии векторных анализаторов цепей. В нем детально описан новый метод, приведены теоретические основы векторного анализа цепей, последовательность выполнения измерений и расчета погрешности, указания по оформлению результатов и терминология.

Одна из основных идей создания документа – это упрощение и снижение стоимости работ при поверке, калибровке и контроле качества функционирования, связанные с применением современного метода измерений и автоматизацией метрологических процедур.

Решение

На основе данного документа компания НПК ТАИР разработала программное обеспечение, позволяющее управлять векторными рефлектометрами CABAN R54 и CABAN R140 при проведении калибровки или поверки.


Рисунок 1 – Автоматизация измерений

Векторные рефлектометры представляют собой полноценные анализаторы цепей с одним измерительным портом и объединяют в одном малогабаритном металлическом корпусе: генераторы испытательного и гетеродинного сигналов, аттенюатор регулировки мощности, блок направленного ответвителя, двухканальный приемник и блок управления на базе сигнального процессора. Они предназначены для измерений комплексного коэффициента отражения (Sii элементов матрицы рассеяния) многополюсников в диапазоне частот до 14 ГГц. Приборы имеют простой дружественный интерфейс, адаптированный под мобильные компьютеры и не требующий кропотливого изучения со стороны инженерного состава. Рефлектометры способны отображать результат измерений в различных форматах: КСВН, модуль коэффициента отражения в линейном и логарифмическом масштабах, фаза коэффициента отражения, ГВЗ, потери, импеданс, расстояние до обрыва или повреждения. Расчет и отображение параметров осуществляются в частотной и временной областях.

Огромным преимуществом данных приборов является возможность удаленного управления собственным программным обеспечением пользователя, адаптированным под конкретные приложения. Используя возможности программирования, пользователь может сам выбрать, как применять встроенные источник сигнала и прецизионный двухканальный приемник для решения измерительной задачи. Удаленное управление осуществляется в соответствии с программной технологией COM/DCOM. Также рефлектометры и их программное обеспечение полностью совместимы с приложениями пакета LabView.

Широкие возможности автоматизации позволили организовать взаимодействие между программой VNA Performance Test и штатным программным обеспечением приборов так, чтобы на любом этапе жизненного цикла можно было просто и недорого проводить необходимые метрологические процедуры. Все тесты выполняются в полуавтоматическом режиме с возможностью записи в файл или протокол. Форма представления результатов универсальная и соответствует рекомендациям по метрологии.

Время на проведение всех измерений уменьшается до 15 минут. При этом большая его часть тратится на подготовку используемых средств измерений. В программе имеются все необходимые инструкции, поэтому кардинально уменьшается нагрузка на персонал, проводящий работы. Особое внимание уделено взаимодействию с пользователем - применяются самые распространенные и простые решения: кнопки, поля для ввода, таблицы и графики. Случайные действия пользователя не будут приводить к утрате результатов измерений или сбою в работе.

Автоматизированный метод измерений, указанный в МИ 3411-2013, позволяет снизить стоимость поверки и калибровки, поскольку для реализации используются более дешевые и распространенные эталонные средства. При наличии необходимого эталонного оборудования и специализированного программного обеспечения VNA Performance Test, пользователь в любое время и без дополнительных затрат может убедиться в качестве функционирования прибора. Параметры можно проверять избирательно, то есть только те, которые интересуют.

Применение

Автоматизация измерений и метрологических процедур позволит многим компаниям упростить и удешевить применение и обслуживание высокоточных приборов при их эксплуатации в самых различных сферах деятельности. Область применения рефлектометров очень широка. Они применяются для измерений оконечных нагрузок, СВЧ кабелей, параметров радиотехнических модулей и блоков, параметров антенн в лабораторных и полевых условиях, а также непосредственно на производственной линии.

Совместно с внешними антеннами или датчиками они используются для анализа различных сред распространения сигналов, изучения вопросов о свойствах объектов в электронной, химической, медицинской и пищевой промышленности. Примеры такого применения - это определение удельного коэффициента поглощения (SAR) электромагнитной энергии различными материалами и жидкостями, которые используются при производстве и испытаниях мобильных телефонов, магнитнорезонансных томографов и пр.