A méréstechnika jövője

Folyamatos fejlődés váltja fel a forradalmi változások korát

Téves elképzelés, hogy a méréstechnika fejlődési irányait az ipar határozza meg. Valójában az ipar jövőjét a műszaki tendenciák és gazdasági lehetőségek mentén kibontakozó megrendelői elvárások befolyásolják. De vajon mire lehet igazán szükségük az ügyfeleknek a következő évtizedekben? Erről fejti ki nézeteit a világpiac egyik vezető innovatív elektronikai gyártócége, a Rohde & Schwarz egy felsőszintű vezetője.

A méréstechnikai berendezéseket általában hosszú évekig használják. Az elmúlt évtizedekben ezek fejlődésére inkább a folyamatosság, semmint a forradalmi változások sora volt jellemző. A mérőműszerek világában ritkán találkozhatunk olyan jelenségekkel, mint például a fényképészet terén, ahol a képrögzítést alapvetően megváltoztatta a CCD-csipek megjelenése. Ez várhatóan a jövőben sem lesz másképp, annak ellenére, hogy a műszaki fejlődés eredményei nap mint nap tetten érhetők, ezért bizonyos tendenciák világosan előreláthatók.

Árképzés a „számológép-jelenség” mentén

Az ügyfelek az árak mérséklődését várják el, hasonló módon, mint ahogy a számítógépek piacán történt. A PC-kért éveken át stabilan ugyanannyit kellett fizetnünk, de ezért az összegért egyre nagyobb gépteljesítményt kaptunk. Aki mindig a lehető legjobb, leggyorsabb és legpontosabb műszerrel szeretne dolgozni, annak állandóan ugyanazokkal az árakkal kell szembesülnie. Aki viszont egy régebbi készülék helyére kíván ugyanolyan képességű berendezést vásárolni, annak az idő múlásával egyre kisebb összegeket kell elkülönítenie a célra. Mindez a műszaki fejlődés eredménye: a kisebb alkatrészeknek köszönhetően nyomtatott áramköri terület takarítható meg, és kevesebb összekötő elemre (csatlakozóra, kábelre) van szükség, emellett mérsékelhető az energiafogyasztás is, tehát elegendő kisebb tápegységeket alkalmazni, és lecsökkenthető a berendezések mérete is. A legalacsonyabb árkategóriájú eszközök esetében adott egy minimális határ, amelynél várhatóan nem lesznek olcsóbbak a műszerek – ezt hívjuk „számológép-jelenségnek”. Alig jelentek meg az első kalkulátorok, amikor a műszaki fejlesztéseknek köszönhetően folyamatosan zuhanni kezdett az áruk, míg végül néhány évvel ezelőtt megállt egy adott szinten. Rész-egységeik – műanyag burkolatuk, billentyűzetük, kijelzőjük és elektromos alkatrészekkel szerelt áramköri paneljük – gyártási költsége nem mérsékelhető egy bizonyos határon túl, ráadásul a mennyiségi kereslet fokozódása sem várható már.
Noha a méréstechnikai piacon a fentiekhez hasonló elvárásokkal találkozhatunk az árakat illetően, a felhasználók műszerekkel kapcsolatos igényei jelentősen különbözőek lehetnek. Például, egy gyártásigazgató nem feltétlenül szeretne mérni, számára ugyanis ez nem értéknövelő művelet, csupán kiadást jelent. A minőségbiztosítás szempontjából azonban fontosak a vizsgálatok, sőt, bizonyos esetekben a méréstechnikai eszközök egy gyártósor áteresztőképességét is befolyásolják – vagy éppen a selejtarányt, amikor egy esetlegesen túlzottan kifinomult tesztelés következtében a megfelelőségi határ közelében működő termékek közül túl sokat nem engednek át. Mindezek miatt jellemzően a pénzügyileg még elfogadható határig fokozzák csak a mérési pontosságot. A vizsgálatok sebességét ugyanakkor annyira fel kell gyorsítani, hogy az a gyártási időre ne legyen hatással, akár egyidejűleg több termék párhuzamos mérése árán is.
A fejlesztők sem igazán szeretnek mérni, ők arra törekszenek, hogy a lehető leggyorsabban a piacra kerüljön egy eszköz. Semmire nem sajnálják azonban a pénzt, ami ehhez hozzásegíti őket. A méréstechnikai iparban komoly erőfeszítéseket tesznek azért, hogy az összetett vizsgálatokat is egyszerűen el lehessen végezni, lerövidítve ily módon egy műszer kezelésének betanulási idejét. A berendezéseknek tehát képesnek kell lenniük a legfrissebb szabványok szerinti vizsgálatok önműködő elvégzésére, sőt, esetleg méréssorozatok végrehajtására is, külön programozás nélkül. Mindezek mellett a lehető leggyorsabb működési sebességet kell lehetővé tenni abban az esetben, ha átfogó minősítő vizsgálatok sorozatát kell elvégezni. Az eddig leírtak megvalósítható elvárások, ezért a fejlesztéseknek ez lesz az iránya.

Adatok a „felhőben”

A felhasználók továbbra is azt igénylik, hogy az adatok begyűjtése után nem csupán az utófeldolgozást követően, hanem azonnal álljanak elő a mérési eredmények. Valahányszor közzétesznek egy új vizsgálati eljárást, a műszergyártók kínálatában is megjelennek olyan programok, melyek segítségével számítógépen is kiértékelhetők – az új normának megfelelően – a berendezésekből kiolvasott „nyers” mérési adatok. Igen hamar megkérdezik azonban, hogy mikor jelenik meg az új algoritmus magában a mérőműszerben, amiből arra következtethetünk, hogy a felhasználók nem kedvelik kifejezetten az adatok begyűjtésének és elemzésének különválasztását.
A jövőben – az előbbiekben kifejtettek alapján – várhatóan csak korlátozott szerephez jutnak a számítások felhőalapú megoldásai. Az ilyen jellegű rendszerek elsősorban akkor hasznosak, ha az eredmények előállításához számos különböző mérési pontból kell információkat összegyűjteni. Jó példa erre gépek és folyamatok felügyelete, az elektronikai iparban azonban a legtöbb mérés során az adatmennyiség csökkentésére van szükség. Például egy magas órajel-frekvenciával működő oszcilloszkóp igen sok adatot képes előállítani egyetlen mérési helyen: egy 10 másodpercig tartó vizsgálat során, 20 GHz-es mintavételi sebességnél 200 Gbájt mennyiségű „nyers” minta keletkezik. Sokszor ezekből egyetlen görbét, sőt, esetenként csak egy számértéket (jitter, felfutási idő, impulzusszélesség stb.) kell csupán előállítani. Igen gazdaságtalan lenne számítási felhőbe küldeni ennyi adatot csupán a feldolgozás érdekében. Bizonyos körülmények között az egymáshoz képest szinkronizáltan végrehajtandó és feldolgozandó mérési sorozatok megvalósítása is kockázatos a felhőalapú környezetben. Mindezek tükrében megmarad a jeleket önállóan előállító, fogadó és feldolgozó, kompakt felépítésű mérőműszerek létjogosultsága.

Szoftver kontra áramkörök

Napjaink műszereinek képességeit jelentős mértékben a szoftverük határozza meg. Rendszeresen hallani, hogy a jövőben csupán egyszerű univerzális áramköri modulokra, például A/D- vagy D/A-átalakítókra lesz szükség, minden „másról” a szoftver gondoskodik majd. Ez egy sarkított álláspont, annyi azonban igaz, hogy egyre több funkciót az áramkörök helyett programokkal valósítanak meg. Egyetlen berendezés ma már számos vizsgálati lehetőséget nyújt, melyeket korábban többféle önálló készülékkel lehetett csak végrehajtani. Bizonyos célműszerek – például a számlálók vagy a modulációmérők – szinte teljesen eltűntek a piacról, mert sok esetben már az általános célú készülékek alapfunkciói is tartalmaznak ilyen jellegű képességeket. A különféle funkciók egy berendezésen belüli egyesítésének tendenciája folytatódik, de az árskála alsó felére lesz jellemző.
A drágább műszerekben elengedhetetlen a különféle területekhez optimalizált céláramkörök alkalmazása. A technika fejlődésével arányosan szigorodnak a követelmények is, még a legjobb digitális átalakítók sem tekinthetők ideálisnak; számolnunk kell nemlinearitásaikkal, zajukkal és korlátozott dinamikatartományukkal. Az egyszerű, csupán A/D-átalakításra épülő készülékek jellemzői nem lesznek kielégítőek, ezért a felhasználók kifinomultabb felépítésű műszerek használata felé fordulnak.
Vajon hova vezet a moduláris mérőműszerek alkalmazása? A hagyományos berendezésekhez képest kisebb a helyigényük, mert kihagyhatók belőlük a szükségtelen funkciók, a felhasználók kifejezetten a céljaiknak megfelelő modulokat válogathatják össze. A technológiai fejlődésnek, a kisebb alkatrészeknek és a nagyobb mértékű integrálásnak köszönhetően vagy a részegységeik mérete csökkenthető, vagy ugyanakkora térfogaton belül valósíthatók meg összetettebb lehetőségek. A költségek a szükségtelen mechanikai elemek (csatlakozók, hátlapi alkatrészek) elhagyásával mérsékelhetők. Ha a jövőben a szoftverek még a mostaninál is nagyobb szerephez jutnak, akkor a várható fejlődési irány az „egyetlen panelre épített, szoftver alapú műszerek” előretörése lesz, szemben a „Lego jellegű” berendezésekkel, melyekben számos kis részegység alkot egy egészet.
Az eddig kifejtettek alapján személy szerint az automatizált mérési összeállítások (ATE) terén várok jelentős változásokat. A nagy, 19 coll szélességű műszerszekrények mérete biztosan csökkenni fog, melyekbe várhatóan csak csúcskategóriás alkalmazásokhoz szükséges, hagyományos berendezések kerülnek majd. Ugyanakkor nyitott kérdés marad még, hogy valamilyen egységes keretrendszerhez modulszerűen vagy valamilyen más, gyors adatkapcsolati vonalon keresztül csatlakozó, egyedi mérőműszereké lesz-e a főszerep.

Roland Steffen, méréstechnikai területért felelős ügyvezető alelnök – Rohde & Schwarz GmbH & Co. KG

Rohde & Schwarz Budapesti Iroda
1138 Budapest, Madarász Viktor u. 47-49.
Tel.: +36 1 412 4460
E-mail: Ez az e-mail-cím a szpemrobotok elleni védelem alatt áll. Megtekintéséhez engedélyeznie kell a JavaScript használatát.
www.rohde-schwarz.hu

Még több Rohde & Schwarz