Centralna Izba Pomiarów Telekomunikacyjnych (P-12) Komputerowe stanowisko do wzorcowania generatorów podstawy czasu w częstościomierzach cyfrowych

Transkrypt

1 Cetrala Izba Pomarów Telekomukacyjych (P-1) Komputerowe staowsko do wzorcowaa geeratorów podstawy czasu w częstoścomerzach cyrowych Praca r Warszawa, grudzeń 005

2 Komputerowe staowsko do wzorcowaa geeratorów podstawy czasu w częstoścomerzach cyrowych Praca r Słowa kluczowe: automatyzacja; wzorcowae/kalbracja; częstoścomerz cyrowy Kerowk pracy: dr ż. Zoa Rau Wykoawcy pracy: dr ż. Zoa Rau, mgr ż. Grzegorz Kędzersk, mgr ż. Mchał Marszalec Kerowk Zakładu: ż. Aa Warzec Copyrght by Istytut Łączośc, Warszawa 005

3 Sps treśc 1. Wstęp Program STABILITY Schemat blokowy układu pomarowego Pael użytkowka Uruchomee pomarów Geerowae śwadectwa Algorytm programu Ops programu LabWdows Część pomarowa programu VBA Wyk pomarów Wzory Bblograa Załączk Przykładowe śwadectwo wzorcowaa geerowae z programu STABILITY

4 1. Wstęp Wększość laboratorów wzorcujących a śwece dąży do całkowtego zautomatyzowaa procesu pomaru oraz wydruku śwadectw wzorcowaa. Isteje węc zapotrzebowae a programy komputerowe umożlwające zdalą kotrolę ad jedostką pomarową. Jedakże dostępe a ryku oprogramowae uemożlwa gerecję w proces pomaru (który e zawsze jest zgody z aszą procedurą pomarową), e pozwala a wydruk śwadectwa wzorcowaa zgode z wytyczym PCA. Oprogramowaa te są droge wymagają stałego serwsu produceta. Zakres pracy obejmuje automatyzację wzorcowaa geeratora podstawy czasu w częstoścomerzach cyrowych. Praca będze wykoaa w oparcu o posadaą w laboratorum aparaturę rm takch jak, Hewlett-Packard, Staord Research Systems oprogramowae LabVIEW/LabWdows, zgode z wymagaam zawartym w dokumetacj metrologczej obowązującej w Laboratorum zatwerdzoej przez audtora techczego Polskego Cetrum Akredytacj. Zostae przygotoway program komputerowy do wzorcowaa geeratorów podstawy czasu w częstoścomerzach cyrowych oraz dokumetacja zgoda z systemem jakośc (algorytm, strukcja). 4

5 . Program STABILITY Program STABILITY przezaczoy jest do pomaru estałośc krótkotermowej długotermowej geeratorów wzorców częstotlwośc oraz geeratorów podstawy czasu częstoścomerzy czasomerzy cyrowych. Umożlwa pomar estałośc czterech przyrządów jedocześe oraz automatycze tworzee raportów z pomarów śwadectw wzorcowaa. Program został opracoway w środowsku LabWdows rmy Natoal Istrumets, przezaczoym w szczególośc do sterowaa przyrządam pomarowym. Program STABILITY współpracuje z komputerem wyposażoym w kartę GP-IB. Poadto w skład systemu pomarowego wchodzą astępujące przyrządy: cezowy wzorzec częstotlwośc typu 5071A, rmy Aglet wzmacacz dystrybucyjy WZD-1 lub WZD-, rmy ITR częstoścomerz HP 5313A, rmy Hewlett-Packard częstoścomerz SR60, rmy Staord Research Systems.1. Schemat blokowy układu pomarowego Na rys.1 przedstawoy został schemat blokowy układu pomarowego. REF 10 MHz GP-IB WZD-1 HP 5313A SR 60 PC 5071A A B C D Rys.1. Schemat układu pomarowego 5071A cezowy wzorzec częstotlwośc typu 5071A, rmy Aglet, WZD-1 wzmacacz dystrybucyjy rmy ITR, HP 5313A częstoścomerz typu HP 5313A, rmy Hewlett Packard, SR 60 częstoścomerz typu SR60, rmy Staord Research Systems, PC komputer z kartą GP-IB, GP-IB kabel GP-IB, A, B, C, D przyrządy badae... Pael użytkowka Po uruchomeu programu STABILITY a ekrae pojawa sę pael Koguracja badaych przyrządów, który przedstawoo a rysuku. Użytkowk może skorzystać z częstoścomerza HP 5313A /lub częstoścomerza SR60, do których są podłączoe badae przyrządy. W odpowedch okach dalogowych ależy wypełć pola opsujące badae przyrządy, a astępe skogurować przyrządy pomarowe ustawć częstotlwość omalą, typową dla każdego badaego przyrządu. 5

6 Rys.. Pael koguracj badaych przyrządów Po zaakceptowau przycskem OK a ekrae pojawa sę główy pael użytkowka (rys.3)..3. Uruchomee pomarów Rys. 3. Pael programu Badae przyrządy ależy włączyć 5 mut przed acśęcem przycsku START. Pomar zostaje uruchomoy po acśęcu przycsku START. Pla badań jest astępujący: 0 pomarów, co 5 mut przez perwsze godzy; 00 pomarów, co 1 h przez koleje 6 godz; 3 razy po 1000 pomarów. Wyk ostatego pomaru wyśwetlae są w odpowedch polach a paelu użytkowka, a przebeg charakterystyk odchylea częstotlwośc zmerzoej od 6

7 częstotlwośc omalej a wykresach w odpowedch zakładkach. Po zakończeu pomarów przeprowadzae są oblczea. Wyk pomarów oblczeń są archwzowae w plku tekstowym. Format plku przedstawoo a poższym rysuku:.4. Geerowae śwadectwa Rys. 4. Format plku z wykam pomarów oblczeń Program umożlwa geerowae śwadectwa wzorcowaa przyrządu bezpośredo po zakończeu pomarów (przycsk Utwórz śwadectwo) jak róweż po wczytau plku tekstowego, utworzoego podczas pomarów (meu Raporty). Po wybrau drugej opcj pojaw sę oko wyboru plku (rys5). Rys. 5. Oko wyboru plku z wykam pomarów Po zaakceptowau plku dae są automatycze wczytywae oraz przeprowadzae są oblczea. Wyk prezetowae są a wykrese (rys. 6), który umeszczay jest w śwadectwe wzorcowaa przyrządu. 7

8 Rys. 6. Wykres względego odchylea częstotlwośc w ukcj czasu Jedocześe pojawa sę oko dostrajaa wykresu (rys. 7), w którym użytkowk może zmeć zakres skal os Y, precyzję wyśwetlaych lczb oraz ops os tytuł wykresu. Rys. 7 Oko dostrajaa wykresu Geerowae śwadectwa astępuje po acśęcu przycsku OK. Przykładowe śwadectwo zostało zameszczoe w załączku. 8

9 3. Algorytm programu Na rysuku 8 został przedstawoy algorytm dzałaa programu STABILITY. START Wybór kaałów częstoścomerzy ops badaych przyrządów Tworzee śwadectwa z stejącego raportu Ustawee parametrów częstoścomerzy Wybór wczytae plku *.txt Start pomaru Oblczee poprawk epewośc Pomar parametrów w okrese wygrzewaa (h) Pomar parametrów w okrese badaa długotermowego (6h) Raport Pomar parametrów w okrese badaa krótkotermowego (3x1000 pomarów) Oblczee względego odchylea częstotlwośc, jego epewośc estałośc dobowej Oblczee względej poprawk jej epewośc Utworzyć śwadectwo? Śwadectwo Koec Rys. 8. Algorytm dzałaa programu STABILITY 9

10 3.1. Ops programu W tworzeu tej aplkacj użyte zostały dwa język programowaa: LabWdows środowsko programstycze rmy Natoal Istrumets, VBA (Vsual Basc dla Aplkacj) język programowaa wykorzystyway w aplkacjach Mcrosot Oce pozwalający a automatyzację zadań. 3.. LabWdows Tak jak już zostało wspomae wcześej, program został apsay w środowsku programowaa LabWdows. Komplacja programu do wersj exe oraz tworzee wersj stalacyjych programu daje możlwość uruchomea aplkacj a dowolym komputerze z takm samym systemem operacyjym Część pomarowa programu STABILITY.c- główy plk programu, STABILITY.h plk agłówkowy, STABILITY.ur pael aplkacj, easytab.p sterowk wspomagający tworzee zakładek, wordreport.p sterowk wspomagający tworzee śwadectwa wzorcowaa w programe MS Word, word000.p sterowk wymagay przez wordreport.p, 3.4. VBA Przy użycu Vsual Basc dla Aplkacj został apsay program tworzący śwadectwo wzorcowaa w programe Mcrosot Word a podstawe wyków pomarów wzoru śwadectwa. Zadaem programu jest odpowede sormatowae śwadectwa pomarowego. Program korzysta z szablou wzor.doc, który został zaprojektoway w MS Word Wyk pomarów Program STABILITY wykouje rejestruje wyk pomarów w trzech etapach: Wygrzewae przyrządu (0 pomarów, co 5 mut przez perwsze godzy); Badae estałośc długotermowej (00 pomarów, co 1 h przez koleje 6 godz); Badae estałośc krótkotermowej (3 razy po 1000 pomarów). W poższej tabel przedstawoo parametry, które są rejestrowae po wykoau każdego pomaru: 10

11 Tabl. 1. Zestawee parametrów rejestrowaych w pomarach Badae Okres estałośc wygrzewaa długotermowej Średa wartość częstotlwośc. Mmala wartość częstotlwośc Maksymala wartość częstotlwośc Wartość odchylea stadardowego 3.6. Wzory Badae estałośc krótkotermowej m m m max max max Program STABILITY automatycze oblcza wartość względej poprawk, estałość dobową oraz epewośc. Zostały użyte do tego celu wzory, które opsao pożej. Wyzaczee względego odchylea częstotlwośc j k y = (1) - -ty wyk pomaru częstotlwośc (wartość średa) - omala wartość częstotlwośc Wyzaczee średej wartośc częstotlwośc a podstawe wyków pomarów częstotlwośc przy badau estałośc długotermowej 7 1 d = () 7 = 1 - -ty wyk pomaru częstotlwośc (średa z ser 00 pomarów) Wyzaczee odchylea stadardowego a podstawe wyków pomarów częstotlwośc przy badau estałośc długotermowej = 7 ( ) d = 1 d (3) 6 - -ty wyk pomaru częstotlwośc (średa z ser 00 pomarów) d - średa wartość częstotlwośc z 7 pomarów Wyzaczee względej poprawk p = d (4) 11

12 d - średa wartość częstotlwośc otrzymaa a podstawe wyków pomarów częstotlwośc przy badau estałośc długotermowej - omala wartość częstotlwośc Wyzaczee epewośc względej poprawk Up = d + k _ max d - odchylee stadardowe wyzaczoe a podstawe wyków pomarów częstotlwośc przy badau estałośc długotermowej - maksymale odchylee stadardowe wyzaczoe a podstawe k _ max wyków pomarów częstotlwośc przy badau estałośc krótkotermowej - omala wartość częstotlwośc Wyzaczee estałośc względego odchylea częstotlwośc w cągu doby Δy = max y m y ) (6) max y 3 ( maksymale względe odchylee częstotlwośc w cągu doby m y - mmale względe odchylee częstotlwośc w cągu doby Wyzaczee epewośc względego odchylea częstotlwośc wyzaczoego a podstawe 0 pomaróww czase wygrzewaa UN 0 = max omala wartość częstotlwośc odchylee stadardowe średej wartośc częstotlwośc podczas wygrzewaa Wyzaczee epewośc średej wartośc częstotlwośc wyzaczoej a podstawe 00 pomarów UN 00 = max 00 j - omala wartość częstotlwośc j - odchylee stadardowe średej wartośc częstotlwośc przy badau estałośc długotermowej (5) (7) 1

13 Wyzaczee epewośc średej wartośc częstotlwośc wyzaczoej a podstawe 1000 pomarów k _ max UN 1000 = k _ max omala wartość częstotlwośc maksymale odchylee stadardowe średej wartośc częstotlwośc przy badau estałośc krótkotermowej

14 Bblograa [1] PN-EN ISO/IEC 1705: Ogóle wymagaa dotyczące kompetecj laboratorów badawczych wzorcujących. [] PN ISO 1001: Wymagaa dotyczące zapewea jakośc wyposażea pomarowego. System potwerdzaa metrologczego wyposażea pomarowego. [3] Procedura wzorcowaa częstoścomerzy czasomerzy cyrowych, r LMEEO/16. [4] Metodyka wzorcowaa częstoścomerzy czasomerzy cyrowych. 14

15 Załączk Przykładowe śwadectwo wzorcowaa geerowae z programu STABILITY 15