Виртуальные приборы

Виртуальными приборами обычно называются такие реализации программного интерфейса, которые воспроизводят реальные и автономные аналоговые и цифровые анализаторы не только в функциональном отношении, но и по внешнему виду их передних панелей на экране компьютера. Предлагаемые для конструирования таких приборов средства укладываются в рамки прогрессивной современной технологии визуального программирования, в которой собственно мучительный и трудоемкий процесс программирования существенно упрощается за счет визуального комбинирования разнообразными и уже готовыми графическофункциональными компонентами. Отличие нашего конструктивного решения от аналогов (пакет LabView и последователи) состоит в том, что с учетом специфики рассматриваемой области предлагаемый набор визуальных компонентов и доступных для изменения их функциональных свойств предельно минимизирован, и собственно программирования практически не требуется, поскольку необходимая структура и последовательность процессов реального времени может быть описана средствами протокола.

Пример виртуального прибора приведен в файле Monit.cas.

В рамках виртуаьного прибора достуны следующие конструктивные элементы.

Окна предназначены для мониторирования в реальном времени регистрируемых сигналов или вычисляемых частотных характеристик.
Окно содержит заголовокнаименование и белое поле монитора. В установках окна  можно:
— изменить заголовок окна;
— указать мониторируемый показатель: сигнал по указанному каналу или же результат экспрессанализа;
— установить максимальное и минимальное значение вертикальной шкалы монитора (в натуральных единицах измерения физического показателя, отражаемого регистрируемым сигналом);
— задать границы нормы регистрируемого сигнала в натуральных единицах (такие границы изображаются в окне красными горизонтальными линиями);
— отобразить в окне сетки делений по горизонтальной (Деления X) и вертикальной (Деления Y) осям;
— задать сжатие развертки монитора по горизонтальной оси;
— выбрать форму мониторирования: кадрами или лентой.

При развертке кадрами сигнал разворачивается на мониторе слева направо и при достижении правой границы продолжается опять же с левой границы окна. Такой метод предпочтителен для мониторирования быстро изменяющихся сигналов. В случае развертки лентой при достижении сигналом правой границы окна все изображение начинает ползти влево, подобно ленте самописца. Такой метод предпочтителен для мониторирования медленно меняющихся сигналов и удобен для естественного зрительного восприятия их предыстории.

Изменение границ шкалы Y позволяет масштабнее визуализировать показатели, изменение которых ограничено только частью полного амплитудного диапазона. Если эти поля оставить пустыми, то будет установлен полный амплитудный диапазон. Задание границ нормы удобно для визуального слежения за выходом показателей в области экстремальных (недопустимых) значений.

Сжатие в 2, 4, 8 и т.д. раз означает визуализацию не каждого измерения в соответствии с заданной частотой дискретизации процессов, а только каждого второго, четвертого и т.д. измерений, что позволяет сохранять на экране более длительную предысторию медленно меняющихся сигналов. Отрицательные значения сжатия означают растяжку изображения по горизонтальной оси, что может быть полезно для лучшего (полноэкранного) представления частотных характеристик.

Для визуализации в окне имеется следующие две возможности:
— мониторирование одного из регистрируемых биосигналов, если выбрать из выкидного списка обозначение соответствующего ему канала;
— мониторирование результата выбранного из выкидного списка экспрессанализа.

Имеется выбор любого из следующих видов экспрессанализа, который выполняемого на каждом интервале наблюдения для записи указанного канала:
    Амплит.спектр — вычисление и выдача графика амплитудночастотной характеристики;
    Амплит.ритма — вычисление диапазона значений амплитуд спектра в частотном диапазоне, границы которого задаются в двух полях бланка свойств окна: Норма: max=  min= ; в окно выводятся последовательные вертикальные полосы в вычисленном диапазоне значений;
    Амплит.волн — вычисление диапазона значений амплитуд волновых повторяющихся колебаний (типа РГ, РПГ, дыхание, ЭКГ и т.п.); в окно выводятся последовательные вертикальные полосы в вычисленном диапазоне значений;
    Период волн — вычисление диапазона значений периодов волновых повторяющихся колебаний; в окно выводятся последовательные вертикальные полосы в вычисленном диапазоне значений;
    ЧСС — вычисление диапазона значений RRинтервалов с пересчетом его в диапазон значений ЧСС; в окно выводятся последовательные вертикальные полосы в вычисленном диапазоне значений;
    Фильтр — фильтрация сигнала в частотном диапазоне, границы которого задаются в двух полях бланка свойств окна: Норма: max=  min= (используется фильтр Баттерворда 5го порядка); в окне мониторируется отфильтрованный сигнал;

Уровни предназначены для визуализации изменения медленных показателей, для которых не важна визуализация предыстории. Уровень содержит цифровую шкалу и подвижный указатель, изменяющий свое положение соответственно текущему значению измеряемого показателя.

При конструировании уровень автоматически изменяет свое расположение с горизонтального на вертикальное, когда при изменении его размеров высота становится больше ширины.
Установки уровня аналогичны соответствующим установкам элемента Окно. Так номер канала определяет собственно визуализируемый показатель. Здесь можно также выбрать цвет подвижного указателя (исходно определен черным) и частоту изменения показаний уровня в реальном времени (Сжатие) относительно установленной частоты регистрации.

Фонарики предназначены для индикации различных режимов, выражающихся в достижении контролируемым показателем заданного уровня, выполнение заданного условия и т.п. Конструктивно фонарик содержит квадратный индикатор и сопроводительную надпись.
Условие вводится в виде логической формулы, в которой допустимы такие же обозначения, как и в условиях типа Отношение протокола. Условие можно ввести в поле ввода вручную или же воспользоваться услугами редактора формул, который вызывается по двойному щелчку по полю ввода условия. Например, условие ABS(x(1)x(2))>10 будет приводить к загоранию фонарика, когда абсолютная разность значений показателей, регистрируемых по первому и второму каналу станет больше 10.

Счетчики предназначены для индикации текущих значений определенных для них параметров. По выполнению операции Свойства из меню операций конструктора появляется бланк установок счетчика, в котором можно указать число целых и дробных значащих цифр индикатора счетчика, изменить параметры его шрифта (размер, цвет, стиль), определить показатель счетчика и его вычисление и установить частоту индикации счетчика в реальном времени (Сжатие) относительно установленной частоты регистрации.

Показатель выбирается из выкидного списка и может быть:
- один из регистрируемых показателей, представленным соответствующим ему обозначением канала регистрации, в этом случае вычисление показателя устанавливается выбором из нижерасположенного выкидного списка:
— амплитуда — индицируется само текущее значение показателя;
— сумма — индицируется интеграл от показателя (сумма значений относительно нуля) за время с момента запуска эксперимента;
— скорость — индицируется производная или текущая скорость изменения значения показателя.
— сигналы — в этом случае на счетчике индицируется состояние регистров входных и выходных дискретных сигналов в двоичном виде, т.е. 1 — есть сигнал; 0 — нет сигнала, например: ;
— запись — на счетчике индицируется состояние признака записи в дисковый файл (вкл/выкл) и число произведенных записей.

Надписи предназначены для выполнения на экране виртуального прибора различных сопроводительных или пояснительных надписей.
Установки надписей аналогичны установкам фонарика.

Кнопки  играют при выполнении исследования роль переключателей исполнительных и управляющих органов или режимов (фигурирующих, например в условиях протокола) и действуют в режиме реального времени при установленном признаке работы мышью в меню планирования исследования. По выполнению операции Свойства из меню операций конструктора появляется бланк установок кнопки, в котором можно ввести надпись на кнопке (например, Звук), и действие при нажатие на кнопку, выбираемое из выкидного списка, а именно:
    outN — подача/отмена выходного управляющего сигнала номер N=1,8 (для включения внешних устройств, например, стимуляторов);
    inN — установка/снятие входного управляющего сигнала номер N=1,8 (в качестве специальных отметок исследователя при включенной записи дискретных сигналов или же для использования в протоколе);
    sigN — установка/снятие признака номер N=1,8 (для использования в протоколе);
    стоп — остановка исследования с вызовом меню планирования;
    запись — включение/выключение записи биосигналов на диск (аналогично клавише “F4”);
    файл — ввод имени нового файла записи биосигналов.