Spectrum: Update für Digitizer-Software

MESSTECHNIK

Spectrum Digitizer
©Spectrum Instrumentation

SBench 6 Professional ist die Software, die 130 verschiedene Digitizer, 55 AWGs und 5 Digital-I/O-Interfaces von Spectrum Instrumentation steuert. Jetzt ist diese Software um neue Funktionen erweitert worden. SBench 6 verfügt über eine grafische Oberfläche für die Steuerung, Datenerfassung, Signalgenerierung, Anzeige, Analyse und Dokumentation.

Für Benutzer, die eine automatisierte Abfolge von Vorgängen festlegen möchten, steht jetzt ein Skript-Tool zur Verfügung. Mithilfe dieser Skripte kann eine Abfolge von grundlegenden Befehlen über eine ASCII-Datei festgelegt werden, die das SBench 6-Programm dann ausführt. Beispielsweise kann SBench 6 angewiesen werden, bestimmte Konfigurationen zu laden, Erfassungen zu starten und zu stoppen, abzuwarten oder zu loopen, Daten zu exportieren und externe Programme aufzurufen (Abbildung 1).

Messgenauigkeit durch Dateninterpolation erhöhen

Eine weitere Ergänzung der SBench 6-Software ist die Dateninterpolation. Diese Funktion kann in Situationen verwendet werden, in denen die Abtastrate eines Digitizers die Messgenauigkeit einschränkt. Basierend auf dem SinX/x-Algorithmus (manchmal auch als SinX bezeichnet), fügt SBench 6 Abtastwerte auf prädiktive Weise zwischen den tatsächlich erfassten Datenpunkten ein. Bei korrekter Ausführung wird eine neue Wellenform mit einer höheren effektiven Abtastrate und einer stärkeren Annäherung an das tatsächliche Signal erzeugt (Abbildung 2).

Plug-in für benutzerdefinierte Berechnungen

SBench 6-Professional verfügt über eine Reihe von Funktionen zur Datenverarbeitung (z.B. FFT-Analyse, mathematische Funktionen, Filterung, Mittelwertbildung, Parametermessung usw.), die jetzt durch eine Plug-in-Option ergänzt werden. Der Benutzer kann seine eigenen Analyse-Berechnungen als selbst kompiliertes Plug-In in SBench 6 einbinden. Diese Plug-In-Option enthält ein Software-Development-Kit (SDK) sowie eine Reihe von Beispielen in C++. Es ermöglicht Programmierern, ihre eigenen Plug-Ins zu entwickeln, indem Berechnungen für die erfassten Signale kombiniert werden. Jede Berechnung, die mit Standard-Entwicklungsmethoden realisiert werden kann, ist möglich. Darüber hinaus können beliebige Dateien im System (wie Filterparameter, Sensorkalibrierungswerte oder Referenzsignale) für die Berechnung verwendet werden. Das SDK bietet auch eine Call-Back-Funktion, so dass dem Benutzer Dialoge und andere Informationen, wie z.B. Vorsichtsmaßnahmen oder Warnungen, angezeigt werden können.

Die Signale, die durch das Plug-In erzeugt werden, können angezeigt, exportiert, für weitere Berechnungen verwendet oder als Teil eines Berichts verwendet werden. Wenn beispielsweise ein Digitizer zusammen mit Sensoren verwendet wird, kann das Plug-in bestimmte Informationen zur Sensorkalibrierung in SBench 6 einbetten (Abbildung 3).

Einzelwerte berechnen

Im Rahmen der erweiterten Messfunktionen von SBench 6 kann die "Formula"-Berechnung jetzt auch einzelne Werte erzeugen. Diese Werte können aus den Cursorinformationen, einem beliebigen Abtastwert eines Quellsignals oder aus anderen Berechnungsergebnissen ermittelt werden.

Einzelwerte können jetzt auch in Formeln eingesetzt werden, wenn Signale mithilfe des "Function Generators" von SBench 6 erzeugt werden. Das Resultat ist ein Tool zur Erzeugung von Signalen, das aufgezeichnete oder geladene Signale mit einer Liste von mathematischen Operationen sowie Einzelwerten kombinieren kann.

Erkennen von übersteuerten Eingängen mit der Eingangskanal-Vorschau

Um die Wahl der Eingangsbereiche eines Digitizers schnell und einfach zu gestalten, wurde in SBench 6 ein Fenster zur Vorschau der anliegenden Signale hinzugefügt. Dieses Display überwacht kontinuierlich die Eingangssignale mit einer niedrigen Abtastrate und zeigt dann ihre wichtigsten Eigenschaften mithilfe eines Balkendiagramms an. Dabei wird für jeden aktiven Kanal der aktuelle Minimal-, Maximal- und Durchschnittswert angezeigt. Durch Farben (grün, rot und gelb) wird markiert, ob Signale innerhalb oder außerhalb des Bereichs liegen oder sich der Status eines Eingangsbereichs geändert hat. Dadurch wird sofort ersichtlich, wann Änderungen an der Verstärkung oder dem Offset nötig sind.

Kostenlos für alle SBench6-Professional-Benutzer

Alle Kunden, die bereits SBench 6-Professional verwenden, können die neuen Features kostenlos nutzen. Die einzige Ausnahme ist das Plug-In-Tool, das als Option erworben werden muss. Die neuen Funktionen sowie weitere Ergänzungen des Programms (z. B. FFT-basierte PSD-Messungen) können durch Herunterladen der neuesten Softwareversion von der Spectrum-Instrumentation-Webseite integriert werden. Eine kostenlose Testversion von SBench 6-Professional ist ebenfalls verfügbar. Das Programm wird dabei mit simulierter Hardware ausgeführt, damit alle Funktionen ausprobiert werden können. Auf der Webseite findet sich außerdem eine neue Serie an "How-to-do"-Videos für den Einstieg in die grundlegenden Funktionen von SBench 6.

Fig1 Script (highres)
©Spectrum Instrumentation

Abbildung 1.  Eine kurze ASCII-Skriptdatei, die SBench 6 dazu veranlasst, zehn Akquisitionen pro Minute durchzuführen und die erzeugten Daten direkt in MATLAB zu exportieren.

Fig2 Interpolation (highres)
©Spectrum Instrumentation

Abbildung 2. Die Interpolation kann die Genauigkeit der Signalerfassung erheblich verbessern.
Der Vorteil der Interpolation wird deutlich, wenn sich die Eingangssignalfrequenz der Nyquist-Grenze (der halben Abtastrate) nähert, siehe Abbildung 2. Hier wird eine 20-MHz-Sinuswelle mit einer Amplitude von 1,82 V von einem Digitizer mit einer Abtastrate von 125 MS/s und einer Auflösung von 16 Bit erfasst. Die gelbe Kurve links zeigt das Signal ohne Interpolation, wobei die Abtastpunkte durch gerade Linien verbunden sind. Die blaue Kurve rechts zeigt dasselbe Signal, jedoch mit aktivierter Interpolation: Die Spitzen der Sinuswelle werden erheblich präziser angezeigt.

Das 20-MHz-Signal liegt deutlich unter der Nyquist-Grenze von 62,5 MHz, trotzdem weist die gelbe Kurve (ohne Interpolation) bereits eine unzureichende Abtastrate auf, um die Signalamplitude präzise darzustellen. Das Problem ist, dass bei 125 MS/s jeder Zyklus der Sinuswelle nur etwa sechs Abtastpunkte enthält. Durch Aktivieren der Interpolation wird die Abtastrate effektiv verbessert. In diesem Beispiel wurde ein Interpolationsfaktor von 10 gewählt, was 60 Abtastwerte pro Zyklus ergibt. Die Messung der Amplitude von Spitze zu Spitze, die für beide Signale durchgeführt wurde (Abb. 2 unten links, in türkis und gelb hinterlegt), zeigt die signifikante Verbesserung der Amplitudengenauigkeit, die durch Interpolation möglich ist.

Sofern der Frequenzgehalt des Eingangssignals die Nyquist-Grenze nicht überschreitet, kann die Interpolation auch verwendet werden, um andere Parameterwerte (wie Anstiegs- und Abfallzeiten sowie zyklische Messungen wie Frequenz und Periode) zu verbessern.

Fig3 Plug In (highres)
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Abbildung 3. Ein typisches Plug-In-Beispiel, bei dem Signale invertiert und gespeichert werden. Der Programmierer kann dabei eigene Konfigurationsfelder für das Plug-In definieren und hierfür Integer- oder Fießkomma-Eingaben, Zeichenketten, Auswahllisten oder Checkboxen nutzen. Benutzerdefinierte Berechnungsroutinen ermöglichen es, SBench 6 zu einem anwendungsspezifischen Tool auszubauen. Sobald die Routinen entwickelt sind, können die resultierenden Plug-In-Dateien mit jeder SBench 6-Professional-Lizenz frei an Endkunden verteilt werden.

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