מאת: שטלי לוזנן, סטלי לוזנן .I.T.L (PRODUCT TESTING) Ltd

גישת ניהול הסיכונים
המהדורה השלישית של IEC 60601-1:2005  “ציוד רפואי חשמלי – חלק ראשון: דרישות כלליות עבור בטיחות בסיסית“, היא הַתקן הבינלאומי עבור ציוד רפואי חשמלי, המבוסס על המהדורות הקודמות של IEC 60601-1. תקן זה כולל דרישה (תת סעיף 4.2), שעל פיה חייב להתבצע תהליך ניהול סיכונים התואם ל-ISO-14971  “יישום של ניהול סיכונים בציוד רפואי”. יתר על כן, דרישות ספציפיות לאורך התקן, דורשות מרכיבים שונים מתוך ISO 14971. משום כך, על מנת להגדיר  תאימות עם IEC 60601-1, יש לוודא שהמרכיבים הללו והתהליך העומד בדרישות ISO-14971 אכן יתבצעו.
הדרישות המופיעות בתת סעיף 4.2 וכל הדרישות הכלולות ב-IEC 60601-1 מהדורה שלישית, מתייחסות לפיקוח על תיק ניהול הסיכונים ומתקיימות במידה והיצרן:
מבצע תהליך ניהול סיכונים.
מבסס רמות סיכון קבילות.
ומראה כי הסיכונים השיוריים קבילים (בהתאם למדיניות הננקטת בהגדרת סיכון קביל).
המהדורה השלישית של IEC 60601-1 מאפשרת, ובמקרים מסוימים דורשת, שהחלטות הנוגעות למאפייני בטיחות ולדרישות בדיקה, תותאמנה על סמך ניהול סיכונים.
עקרונות של ניהול סיכונים נכללים בתקן בטיחות, על סמך החשיבה שלהלן:
בטיחות ניתן לשקול במונחים יחסיים בלבד. כל ההתקנים כרוכים ברמת סיכון מסוימת, ובנסיבות מסוימות עלולים לגרום לבעיות. בעיות רבות בהתקנים רפואיים ניתנות להבחנה רק לאחר שרוכשים ניסיון נרחב בשוק. לדוגמה, התקן שנועד להשתלה עלול לסבול מכשל, באופן שלא ניתן לצפותו מראש בעת ההשתלה; הכשל עשוי לשקף נסיבות שהן ייחודיות לחולים מסוימים. עבור התקנים אחרים, כשל של רכיב עשוי אף הוא, להיות בלתי צפוי מראש או אקראי. הגישה הנוכחית בנוגע לבטיחות של הֶתְקֵן, היא לאמוד את הפוטנציאל של ההתקן להפוך לסכנה, שעלול להוביל לבעיות בטיחותיות ונזק.
תסכונת (HAZARD) מהווה פוטנציאל להיווצרות מאורע שלילי, מקור לסכנה. סיכון (RISK) הוא אמת-המידה של הצירוף המתקיים בין הסיכוי שהמאורע השלילי יתרחש, לבין החוּמרה או ההשפעה המקיפה שלו. אומדן סיכונים מתחיל בניתוח סיכונים, שנועד לזהות את כל התסכונות האפשריות ונמשך עם הערכת סיכונים שמטרתה לאמוד את הסיכון הטמון בכל תסכונת. אמידת סיכונים מבוססת בדרך כלל על ניסיון, ראיות, חישובים ואפילו על ניחושים.
אמידת סיכונים היא עניין סבוך, משום שהיא עלולה להיות מושפעת מתפישה אישית ומגורמים נוספים כגון רקע תרבותי, נסיבות כלכליות ואווירה פוליטית.
באופן מעשי, אמידת סיכונים של התקנים רפואיים מבוססת על ניסיונם של אנשי מקצוע בתחום הבריאות ועל הנדסת תכנון בטיחות.
מידת התקינה המוטלת על כל התקן שהוא, עומדת ביחס ישר לתסכונת הפוטנציאלית שלו. גישה זו ידועה בשם ניהול סיכונים (RISK MANAGEMENT).

ISO 13485, ISO 14971 ו-IEC 60601-1
רישום ב-ISO 13485 אין די בו כדי להוכיח, שאכן מתבצע תהליך ניהול סיכונים התואם את הדרישות של ISO 14971.
ISO 13485 אכן דורש ניהול סיכונים; מדובר בדרישה מוגבלת מאוד, המיושמת אך ורק בעת התהליך שבו המוצר עבר מן הכוח אל הפועל, והיא מופיעה בתת סעיף 7.1.
ניהול סיכונים כהגדרתו ב-ISO 14971, מצוי בתוקף במשך כל מחזור חיי המוצר, כך שלא די בדרישות המופיעות ב-ISO 13485 לגבי ניהול סיכונים. יתר על כן, ISO 13485 אינו מציין איזה סוג של ניהול סיכונים יש לבצע.
התעדה (CERTIFICATION) ב-ISO 14971 פירושה, שמערכת ניהול סיכונים התואמת במלואה את ISO 14971 קיימת, אולם היא אינה מספקת את התיעוד הנחוץ לגבי ניהול סיכונים של ההתקן, כדי שייחשב כעומד בדרישות של IEC60601-1.
IEC60601-1 דורש שיתבצעו פעילויות מוגדרות של ניהול סיכונים, וסוג דוח הבדיקה דורש הבאה של ראיות אובייקטיביות לכך, שהפעילויות הללו בוצעו עבור ההתקן האמור.
בנוסף לראיות שניהול הסיכונים אכן יושם בעת התכנון והפיתוח של ההתקן, המעבדה הבודקת צריכה גם לאמוד ראיות לכך שמערכת ניהול הסיכונים של היצרן תואמת ל-ISO 14971, כלומר, שיש בנמצא מערכת ניהול המבטיחה השגחה מתמשכת, שבאמצעותה יהיה ניתן להבחין באותות לסיכונים חדשים או מוגברים, ושהמידע הזה משמש כדי לשפר את בטיחות ההתקן. כל ההחלטות שקיבל היצרן מסתמכות על העובדה שתהליך של ניהול סיכונים, תואם ל-ISO 14971.
בסעיפים של IEC 60601-1, קיימים שלושה סוגים של דרישות של ניהול הסיכונים המופיעות ב-ISO 14971:
1. דרישה לתהליך ניהול הסיכונים, כפי שהוא מוגדר על ידי ISO 14971.
2. דרישה לבדיקות, שנועדו לספק חלופה הולמת לתהליך ניסויי מעבדה, שניחנו באמות מידה ספציפיות של עוֹבֵר / נכשל, או לבחור ניסויים הולמים שיבוצעו במוצר המסוים.
3. דרישה עקיפה שנועדה להציע מרכיבים נוספים שיש לשקול בעת הביצוע של תהליך ניהול סיכונים המוגדר ב-ISO 14971 עבור מוצר מסוים.
אין זה אפשרי לערוך חקירה ודרישה לגביIEC 60601-1 מהדורה שלישית, מבלי שתיק ניהול הסיכונים של היצרן יהיה זמין. התיק של ניהול הסיכונים צריך להכיל את מלוא ההנמקה לגבי הבחירה בסיכון קביל, ולגבי הקבילוּת של הסיכונים המנותחים. כמו כן, זה יהיה המקור להוכחות לצורך קבלת החלטות, תוך דגש, האם דרישה מסוימת רלוונטית, או כדי להצדיק את ההחלטה לסוג בדיקה כלשהי. ISO 14971 מציין במפורש, שתיק ניהול הסיכונים צריך לכלול לפחות את תוכנית ניהול הסיכונים, תיאור השימוש או התכלית המיועדים של המוצר, הצהרה המונה שימושים לרעה שניתן לצפות מהמוצר, וכן אומדן של הסיכון המתקשר לתסכונות צפויות. תיק ניהול הסיכונים חייב להכיל תוצאות של הערכות סיכונים, הערכות של סיכון שיורי, ניתוח סיכון / תועלת, ודוח ניהול סיכונים.

כיצד ייושם ניהול הסיכונים
תזרים העבודה שלהלן יכול לשמש כתשתית לכך:
1. קובעים מהם הסעיפים הרלוונטיים של IEC60601-1, שצריכים להסתמך על מסמכים של ניהול סיכונים.
2. מספקים את המסמכים הדרושים ומזהים את נקודות ההתייחסות הרלוונטיות.
3. במקרה שהשימוש בניהול סיכונים משפיע על הבדיקות:
3.1. לזהות את הבדיקה שיש לבצע.
3.2. לזהות את הפרמטרים ואת התנאים שצריך לעמוד בהם כשמבצעים את הבדיקות.
3.3. יצוינו אמות המידה של עובר / נכשל, וההנמקה לקבלה.
3.4. לבצע את הבדיקה ולתעד את התוצאות.
התאימות עם הבדיקות המצוינות ב-IEC 60601-1 מוכיחה שהסיכון השיורי הקביל התממש.
ישנם מצבים המבוססים על ניהול סיכונים, שבהם ניתן לוותר על הניסויים הנדרשים, ולהחליפם בהנמקה מתועדת ובראיה אובייקטיבית.
יש להביא בחשבון את הפרטים הבאים:
1. ניהול סיכונים מגלה תסכונות שעבורן נוקטים אמצעי הגנה הנלקחים מסדרת IEC 60601-1 או תקנים אחרים.
2. סדרת IEC 60601-1 דורשת להוציא לפועל ניהול סיכונים, כך שהיצרן יזהה אמצעים חלופיים ליצירת רמת בטיחות שתהיה שוות ערך לסדרת IEC 60601-1.
3. סדרת IEC 60601-1 דורשת להוציא לפועל ניהול סיכונים, אף על פי שאין מדדים לשלוט בסיכון, המוזכר בסדרת.IEC 60601-1.
4. ניהול סיכונים מגלה תסכונות שסדרת IEC 60601-1 וכל תקן אחר אינם חלים עליהן.
לפניכם המרכיבים המזעריים שעל היצרן לספק, עבור הערכה של ביצוע תהליך של ניהול סיכונים על פי תת סעיף 4.2 בתקן IEC 60601-1:
תוכנית לניהול סיכונים עבור ההתקן (היבטים מתוך תת סעיף 3.4 של ISO 14971).
השימוש המיועד (הצהרה במסגרת הוראות שימוש, ותיק ניהול סיכונים).
זיהוי של ביצועים עיקריים (בתיק ניהול סיכונים, ובהתאם לתקנים מסוימים).
זיהוי תסכונות (היבטים מתוך תת סעיף 4.3 של ISO 14971 ותרשימים סכמאטיים (חשמלי,מכאני), רשימת הרכיבים החיוניים, מסמכים רלוונטיים עבור כל התסכונות)
כלים עבור ניתוח כשלים (רשימת הכלים השונים שבהם משתמשים, והסבר כיצד משתמשים בהם)
אומדן של הסיכון הטמון בכל מצב תסכוני (היבטים מתוך תת סעיף 4.4 של ISO 14971)
הערה: אין לערבב את ניתוח מצב הכשל עם ניהול הסיכונים, ע”י שימוש ביכולת הזיהוי (detectability) של הכשל בתהליך של אומדן הסיכונים.
הערכת סיכונים (היבטים מסעיף 5 של ISO 14971)
רמות קבילוּת (מטריצה להערכת סיכונים)
בקרת סיכונים (רשימה של אמצעי בקרה, היבטים מתוך סעיף 6 של ISO 14971)
הקטנת סיכונים (הערכה של סיכון שיורי עבור אמצעי בקרה שמקורם אינו בתקן)
אמות מידה להערכה של המרכיבים הנ”ל הן:
שלמות ואיכות של המסמכים הנדרשים מתוך הרשימה שלעיל (אין צורך להביא בחשבון את הפעולות בניהול סיכונים עבור מלאכה שנעשית אחרי הייצור)
סוגיה מיוחדת מיוצגת ע”י ספק הכוח שעשוי להיות מובנה בתוך ציוד רפואי חשמלי, המיועד להערכה עבור ,IEC 60601-1 2005, מהדורה שלישית. ספק הכוח כמו רכיב יכול לקבל אישור עבור כמה וכמה תקנים, שונים מ-IEC 60601-1. אם ספק זה מובנה בתוך ציוד רפואי חשמלי או מערכת, הרי שהציוד הכולל בשלמותו יוערך לפי כל הסעיפים/דרישות הרלוונטיות של IEC 60601-1, 2005, כולל כל הדרישות של ניהול סיכונים.
לסיכום
הן IEC 60601-1 והן ISO 14971 קובעים, שהאחריות לקבוע, האם סיכון מסוים קביל או לא, מוטלת על היצרן. דבר זה יסודו ברעיון שהיצרן מכיר את המוצרים שלו, ויודע לאיזה שימוש נועד.

סטלי לוזנן, MSc, SM-IEEE הוא מנהל התעדה ואבטחת איכות בחברת I.T.L (Product Testing) Ltd (לוד), מעבדה המתמחה במתן סיוע ליצרנים של התקנים רפואיים, כך שיוכלו לצלוח את תהליך הבדיקות והתקינה. הוא חבר ב-IEC עבור TC 62 ועבור SC 62A, בתור מרכז ועדה MT29  ובתור מרכז שותף לקבוצה WG14. הוא משמש כיו"ר הסניף הישראלי של IEEE-PSES.

מאת: ג’ואל וודוורד ובריג אסיי – Agilent Technologies

בעת בחירת האוסילוסקופ המתאים למדידות קריטיות, נודעת חשיבות עליונה להבנת האיכות של מערכת המדידה של הסקופ. מפרטים כגון רוחב פס, קצב דגימה ועומק זיכרון מהווים אמנם בסיס להשוואה, אולם הם לבדם אינם מתארים בצורה מספקת את איכות המדידה של האוסילוסקופ. משתמשי אוסילוסקופים מנוסים יבצעו בנוסף השוואה של קצב העדכון, הרעש הפנימי ורצפת הרעש של הסקופ – נתונים המאפשרים מדידות טובות יותר. במקרה של סקופים שרוחב הפס שלהם מצוי בטווח הג’יגה-הרץ, מדד איכות נוסף כולל גם את אפיון הממיר האנלוגי לדיגיטלי של הסקופ (ADC) באמצעות מספר אפקטיבי של ביטים (ENOB). בעת בחירת האוסילוסקופ המיועד לשימוש, עד כמה משמעותיים נתוני ה-ENOB לחיזוי דיוק המדידה של הסקופ?
תהליך התכנון של ארכיטקטורות המאפשרות דיוק מדידה כרוך בשימוש בבלוקי front-end ובבלוקים של טכנולוגיית ADC. ה-front end של האוסילוסקופ מווסת את האות הנדגם, על מנת לאפשר ל-ADC לבצע דיגיטציה נאותה של האות. ה-front end כולל מנחת, קדם-מגבר וניתוב מסלולי (path routing).
מהנדסים אשר מתכננים סקופים מקדישים מאמצים ניכרים לפיתוח front-ends אשר מתאפיינים בהיענות תדר שטוחה, רעש נמוך ו-frequency roll-offs. לאור הדרישות הייחודיות המאפיינות את טכנולוגיית ה-ADC, כל יצרן סקופים מתכנן התקני ADC משלו. פיתוחו של front end או ADC חדש מצריך השקעה משמעותית. לפיכך, בלוקי הטכנולוגיה המתקבלים יהיו בשימוש לרוחב מספר משפחות ודורות של סקופים. צוותי התכנון של הסקופים ממקסמים את מידת הדיוק של הסקופ כאשר בלוקי הטכנולוגיה גורמים לשינוי המזערי ביותר במדידת האותות הנדגמים.
בעוד שהמשתמשים יכולים לאפיין את שילוב ה-ADC וה-front-end, הם אינם יכולים לאפיין בקלות את בלוקי הטכנולוגיה הנפרדים. ניתן לאמוד את איכות המדידה של ה-front end של האוסילוסקופ בשלל דרכים. לרוב, יצרני האוסילוסקופים משתמשים במדידות רעש ובנתוני ENOB כמאפיינים יעילים להגדרת איכות התכנון של ה-front end וה-ADC. לעתים קרובות, מומלץ לבחון את ביצועיו הכוללים של האוסילוסקופ ולא להסתפק בהערכה נפרדת של ה-ENOB או של רצפת הרעש בלבד.
אפיון רצפת הרעש של האוסילוסקופ בהתאם להגדרות אנכיות שונות ולערכי היסט שונים מהווה קריטריון מעולה לזיהוי איכות המדידה של הסקופ. מדידות אלה מבהירות למשתמש עד כמה הצליח צוות התכנון של האוסילוסקופ בהפקת front-end וממיר ADC שקטים. רעש האוסילוסקופ מוסיף ריצוד בלתי רצוי ופוגם במרווח התכנוני. בדרך כלל, ככל שרוחב הפס של האוסילוסקופ גדול יותר, כך רב יותר הרעש הפנימי שמפיק האוסילוסקופ בעת שהוא מקבל רעש צבור מתדרים גבוהים, אשר נדחים באמצעות יכולת סינון התדרים הנמוכים המאפיינת סקופים בעלי רוחב פס קטן יותר. אחת השיטות הפשוטות ביותר לאפיון רעש הסקופ כוללת את ניתוק כל מקורות הכניסה ומדידת נתוני מתח ה-RMS, תוך שינוי ההיסט והרגישות האנכית כאחד.
תקני ה-IEEE הגדירו שיטה המאפשרת לקבוע את איכותם של ה-ADCs באמצעות ENOB. האוסילוסקופים הקיימים כיום בשוק משתמשים לרוב בשתי ארכיטקטורות ADC – ממירים “מצונררים” (Pipelined ADCs) או ממירי הבזק (Flash ADCs). ממירים מצונררים משתמשים בשני שלבי subranging או יותר לצורך השגת קצב דגימה גבוה יותר: לדוגמה, האוסילוסקופ 90000A Series כולל ADC של 20GSa/s, אשר משלב 80 תת-נושאים של 256MSa/s במטרה להשיג קצב דגימה גבוה. למרבה העניין, ובניגוד לסברה הרווחת, סקופים מסוימים מספקים מדידה מדויקת יותר דווקא כאשר אינם פועלים בקצב הדגימה המהיר ביותר שלהם, וזאת בגין עיוות interleaving אשר עלול להופיע בעת שימוש בקצבי הדגימה הגבוהה ביותר והוספה של רעש בתדרים גבוהים. ממירי הבזק מצוידים במאגר של קומפרטורים (משווים) אשר דוגמים את אות הכניסה במקביל, כאשר כל אחד מהם מבצע ייחוס לטווח המתחים המקודד שלו. מאגר הקומפרטורים מזין בתורו מעגל לוגי, אשר מייצר קוד עבור כל טווח מתחים*. כל טכנולוגיית התמרה מתאפיינת במגבלות מובנות משלה; לדוגמה, ממירי ההבזק מועדים יותר לשגיאות ליניאריות, בעוד שהממירים המצונררים נוטים יותר להתאפיין בשגיאות interleaving. במסגרת ה-IEEE פותח תקן ה-ENOB, במטרה לסייע למשתמשים בהגדרת איכותם של הממירים השונים.
יצרני הסקופים מבצעים אפיון פנימי של התקני ADC עצמאיים. הם אף מאפיינים את נתוני ה-ENOB הכוללים של מערכות סקופים. שיעור ה-ENOB של המערכת יהיה נמוך מן ה-ENOB של ADC נפרד. כיוון שה-ADC של הסקופ מהווה חלק ממערכת כוללת ואינו ניתן לשימוש באופן נפרד, רק תוצאות ENOB שמתקבלות מן המערכת הכוללת הן שימושיות.

בדרך כלל, המשתמשים מנצלים פחות מ-8 הביטים המלאים המאפיינים את ממיר ה-ADC של הסקופ. לדוגמה, כדי לנצל את הטווח האנכי המלא של 8 ביט, המשתמשים יידרשו להגדיל את קנה המידה של צורות הגל עד לכיסוי הטווח האנכי כולו. הדבר יקשה על קריאת האות והמשתמש יסתכן במצב רוויה של ה-ADC – מצב שעלול לגרום להשפעות בלתי רצויות. עבור אותות אשר קנה המידה שלהם מוגדל עד לכדי כיסוי של 90% מן הטווח האנכי, המשתמש מצמצם את מתמר ה-8 ביט של הסקופ ל-7.2 ביט (90%*8 ביט). רעשי front-end, עיוות הרמוני ועיוות interleaving יפגמו אף הם באפקטיביות של ה-ADC.

מהו ה- ENOB
וכיצד הוא נמדד?
ה-ENOB נמדד בעת סריקת תדרים של גל סינוס בעל אמפליטודה קבועה. מדידות המתח המתקבלות נלכדות ועוברות הערכה. ה-ENOB  מחושב באמצעות שיטות time-domain (תחום זמן), על-ידי הפחתת ה-voltage versus time בעל ההתאמה התיאורטית הטובה ביותר מן השיעור הנמדד. ההפרש הוא הרעש. מקור הרעש יכול להיות במאפיינים כגון אי-ליניאריות פאזית ותנודות אמפליטודה המתקיימות בעת סריקת תדרים ב-front-end של הסקופ. הרעש אף יכול להיגרם על-ידי עיוות interleaving שמקורו ב-ADCs. בעת הערכה של אותו אות ב-frequency domain, ה- ENOB מחושב על-ידי הפחתת העוצמה המשויכת לטון הראשוני מעוצמת הפס הרחב במלואו. שתי הטכניקות מספקות תוצאות זהות.
כאשר אתה מבצע מדידות ENOB או מנתח מדידות ENOB שבוצעו לא מכבר על-ידי יצרן הסקופ שלך, קח בחשבון את הנקודות הבאות. תוצאות ה-ENOB מושפעות מן הטוהר הספקטראלי של המקור שבו נעשה שימוש. ראשית כל, על המקור והמסננים הנלווים להבטיח כי ENOB המקור יהיה גדול יותר מ-ENOB הסקופ. שנית, ערכי ה-ENOB יהיו כפופים ליחס האמפליטודה שבין אות המקור לבין אמפליטודת המסך המלא של הסקופ. ערכי ה-ENOB יהיו שונים כאשר המקור מייצג 75% מן המסך המלא או 90% מן המסך המלא. תקן JDEC משתמש ב-90% מן המסך המלא כאמפליטודה המומלצת לחישוב ה-ENOB. כל השוואה של בדיקות או מפרטים של ביטים אפקטיביים נדרשת להתייחס אל אמפליטודת אות הבדיקה ואל התדרים.

מה היתרון של ENOB?
ה-ENOB יכול לשמש כמדד טוב לצורך זיהוי איכות הסקופ. כאשר לסקופ ENOB טוב, הוא יתאפיין בשגיאות תזמון מינמליות וב-spurs מינימליים של תדרים (נגרמים לרוב על-ידי עיוות interleaving), כמו גם ברעש נמוך בפס רחב. אם היישום שלך מסתמך בעיקר על גלי סינוס, ה-ENOB יהווה קריטריון יעיל לבחירת סקופים.

מה לא נכלל ב- ENOB?
ה-ENOB מהווה אמנם מדד ל”איכות” ה-ADC וה-front-end, אולם קיימים מאפיינים מסוימים שהוא אינו מכסה. ה-ENOB אינו מתייחס להיסט, חריגות פאזה או עיוות בהיענות הדר. איור 2 מראה אות כניסה ואת הצגתו של אות זה בשני סקופים שונים. אף על פי ששני הסקופים מתאפיינים ב-ENOB זהה, תצוגת אות הכניסה המופיעה  באיור 2 מדויקת יותר באופן דרמטי באחד משני הסקופים.
ENOB אינו מתייחס לשגיאות ההיסט שעלולות להיגרם על-ידי הסקופ. שני סקופים שלהם ENOB זהה עשויים להציג צורות גל זהות, אשר כפופות להיסט שנגרם בגין הבדלים במתח האבסולוטי. כוונון ההיסט ומדידת הרעש או הערכה של מפרטי שבח DC עשויים להוות מדד הערכה טוב יותר.
באופן אידיאלי וכדי להקל על בחירת הסקופ המתאים, כל הסקופים צריכים היו להתאפיין בהיענות תדר ופאזה שטוחה וכן במאפייני roll off זהים. עם זאת, לא כך הם פני הדברים בפועל ותרשימי היענות תדר אינם כלולים לרוב בגיליונות הנתונים של היצרנים. בנוסף, ENOB אינו מתייחס לשטיחות של היענות התדר או לחריגות פאזיות. בפועל, לכל דגם של אוסילוסקופ היענות תדר וחריגות פאזיות משלו. לדוגמה, שני דגמי סקופים הפועלים בתדר של 6 גה”צ יפיקו צורות גל שונות בעת בדיקת סינוס של 2.1 גה”צ. אחד הסקופים עשוי להתאפיין ב-roll off איטי יותר של רוחב הפס ובאלגוריתמים מינימליים של תיקון פאזה, בעוד שהסקופ האחר עשוי להציג היענות תדר אשר חורגת אל מעבר ל-6 גה”צ לפני ביצוע ה-roll off, כמו גם אלגוריתמים משמעותיים של תיקון פאזה. הסקופ המתאפיין ב-ENOB הגבוה יותר אינו בהכרח הסקופ אשר מספק את התצוגה המדויקת יותר של אות הכניסה.

כיצד אוכל להגדיל  את ה-ENOB של הסקופ שלי?
התשובה המתבקשת מאליה היא לרכוש אוסילוסקופ בעל ENOB גבוה יותר מלכתחילה. אם יתבקשו, יצרני הסקופים יספקו את ערכי ה-ENOB הכולל עבור כל דגמי הסקופים. רוב האוסילוסקופים מן הקצה העליון מצוידים במסנני הגבלת רוחב פס, שניתנים לבחירה על-ידי המשתמש. הפעלת המסנן מגבילה את רוחב הפס של האוסילוסקופ. הדבר מגביל את תכולת התדרים הגבוהים, כולל שגיאות ה-interleaving והרעש, ומסייע להגדלת ה-ENOB. לסיום, אוסילוסקופים יכולים להשתמש במצב averaging או high res עבור אותות חוזרים, לצורך הפחתת רעשי הפס הרחב. השימוש במצבים אלה יכול להוות כלי יעיל ביותר להשגת דיוק מדידה משופר.

עד כמה חשוב ה-ENOB לבחירת הסקופ המתאים?
הדבר תלוי במידה רבה בנתון אותו אתה מנסה למדוד, ובמידה שבה ה-ENOB ישפיע על תוצאת המדידה שלך. ללא ספק, יש לעיין בתרשימי ה-ENOB בשילוב מדידות רצפת הרעש. נתונים טוריים מהירים במיוחד מתאפיינים בהרמוניות המופיעות בתדרים ספציפיים מאוד ואשר עשויות לעבור דרך מערכת המדידה מבלי שיושפעו כמעט על-ידי הירידה במספר הביטים האפקטיביים. במקרה של אלה, רצפת הרעש של הסקופ עשויה להוות אינדיקטור טוב יותר לדיוק המדידה. אם האותות שלך הם בעיקרם גלי סינוס בסיסיים – כמו במקרה של יישומים מסוימים של המגזר הביטחוני – ה-ENOB עשוי להוות קריטריון מצוין. בקש מן היצרן את תרשים ה-ENOB של דגם הסקופ הספציפי, שבו אתה שוקל להשתמש. חשוב שתדע מהם ביצועי הביטים האפקטיביים של המכשיר שבאמצעותו תבחר לבצע מדידות על פני רוחב הפס המלא של המכשיר – שכן ה-ENOB משתנה בכפוף לתדר.

אלגוריתם ביטול ההרמוניות של חברת Aerotech מספק יתרונות בביצועים עבור יצרן של מכונה לבדיקת אלסטומר

Simon Smith, Aerotech Limited
Eddie Palmer, Tactical MarComms

 אלגוריתם ביטול הרמוניות הפחית בצורה דרמתית את שגיאות ההצבה במערכות עם פקודות למסלולים מחזוריים או למסלולים עם הפרעות מחזוריות
יצרן מכשור משתמש בטכנולוגיה של הינע ישיר על מנת להגדיל את הגמישות במכשיר בדיקות של גומי ואלסטומר
אלדרמאסטון, בריטניה: חברת Prescott Instruments, המתכננת והיצרנית המומחית של מכשור לבדיקה, אשר משרדיה הראשיים נמצאים בטויקסברי שבבריטניה, הכריזה לאחרונה על ראומטר (rheometer) חדש רב שימושי לבדיקות של גומי ואלסטומר המשתמש בטכנולוגיה של מנוע סרוו חסר מברשות בהינע ישיר עבור טכניקה של תנועה בעקומת סינוס, ומציע גמישות גדולה יותר וטווח רחב יותר של תנאי בדיקה. הראומטר הרב שימושי בקו Rheo–Line יכול לספק בדיקות בתדירויות נמוכות יותר על מנת לשפר את המחקר של אפשרויות העיבוד של פולימרים בנוסף לבדיקות מסורתיות יותר בראומטר וביצוע של ניתוח מכני דינמי, על מנת להעריך את תכונות האשפרה של חומרים.
בראומטר החדש נעשה שימוש במנוע מומנט חסר מברשות, ללא מסגרת, בעל ציר יחיד עם מומנט מרבי מוגדר של 20 ניוטון–מטר, בשילוב עם מקודד אופטי בעל רזולוציה גבוהה ועם הינע הסרוו המשולב ובקר התנועה SoloistTM HPe של חברת Aerotech. התנועה בעקומת סינוס מנדנדת באופן רציף את הדגימה הנמצאת בבדיקה בתדירויות נמוכות נבחרות, ומועברת בשילוב עם תבנית מוצא מהירה הנוצרת על ידי מערכת Soloist, אשר מעבירה לקו Rheo–Line את המידע בנוגע למיקום בתלות בזמן – מידע שהוא קריטי למדידות בתוך הפאזה ומחוץ לפאזה – הנרשם על ידי החיישנים המתוחכמים של המכונה. הסנכרון בין התנועה לבין המוצא חייב להיות מדויק ביותר עם מפרט עבודה שמציין ערכים בסדר גודל של כמה אלפיות המעלה בלבד.
במהלך פיתוח המכונה ובעת ההכנסה לשימוש של כל מכונה חדשה, המהנדסים של Prescott Instruments הפיקו תועלת מהכלים ומהאלגוריתמים המתקדמים המיועדים לכוונון, שבארגז הכלים לבקרות דינמיות של Aerotech. ארגז הכלים פועל בהרמוניה עם תוכנת IDE של Soloist – ממשק משתמש גרפי מבוסס Windows® שמספק כלים רבי יכולת לניתוח, פיתוח ולאבחון שיש לו נושא משותף עם כל פלטפורמות התוכנה לבקרת תנועה של Aerotech.
הביצועים המרשימים של קו Rheo–Line מסתייעים באלגוריתם ביטול ההרמוניות של Aerotech שמפחית באופן דרמטי את שגיאות המיקום במערכת עם פקודות מסלול מחזוריות או עם הפרעות מחזוריות הנמצאות בדרך כלל במסלולים מתנדנדים.

אפשר לראות את ההשפעה המלאה של ביטול ההרמוניות ביישום זה בתמונות המסך הבאות שנאספו מתוכנת IDE של Soloist, לרבות ארגז הכלים לבקרות דינמיות. המסך הראשון (איור 1) מיועד לבדיקה ראשונית של הגבר החוג (loop transmission), אשר מעיד על כך שהמערכת מכוונת היטב. תדירות ההצלבה (cross over) נמצאה ב–108 הרץ ושולי ההגבר והפאזה מראים שהמערכת עומדת באמות המידה ליציבות. ראוי לשים לב לעובדה שהעלייה בהגבר בתדירויות נמוכות עלולה להשפיע לרעה על היציבות.

לבדיקת המכונה נדרשו תנודות של מעלה אחת ב–33.5 הרץ. בעזרת תוכנית השירות Scope אפשר לראות באיור 2 שבתדירות זו מופיעה הזזת פאזה שגורמת לשגיאת מיקום, שגודלה כמעט כגודל משרעת (“אמפליטודה”) הפקודה, ותרשים משוב המיקום (PosFbk) מראה שגל הסינוס רחוק מלהשיג את הערך שבפקודה. הזזת פאזה זו נובעת מהעומס האינרצייאלי הגדול ומאי יכולתם של הבקרים לעקוב אחר התדירות שבפקודה עם ההגברים היציבים.
באמצעות הפעלה של תוכנית השירות של טרנספורם פורייה מהיר (FFT), איור 3 מציג בבירור שתדירות פקודת הכניסה של 33.5 הרץ היא התדירות השלטת, ועם זאת, התרשים מראה גם שיא פחות משמעותי ב–100.5 הרץ.

בעזרת ארגז הכלים לבקרות דינמיות של Aerotech, מציג איור 4 את ביטול ההרמוניות שנבחר והופעל בתדירות של 33.5 הרץ.
מבט נוסף בתוכנית השירות Scope מראה באיור 5 ששגיאת המיקום הוקטנה מ–±0.5 מעלה לפחות מאשר ±0.005 מעלה – שיפור של פי מאה לעומת השגיאה המקורית. הזזת הפאזה התבטלה למעשה בנקודה זו.

טרנספורם FFT של שגיאת המיקום מראה עתה שההרמוניה המקורית ב–33.5 הרץ בוטלה ושכעת ההרמוניה השלישית היא השלטת (100.5 הרץ).
על מנת לשפר עוד את תגובת המערכת, הופעל כעת ביטול ההרמוניות על 33.5 הרץ וכן גם על ההרמוניה השלישית ב–100.5 הרץ (איור 7).
שגיאת המיקום שנוצרה כעת הוקטנה מ–±0.5 מעלה ל–±0.0013 מעלה (איור 8). באופן כזה הלקוח קיבל שיפור של פי 385 בעקיבת המיקום לעומת השגיאה המקורית וזו תוצאה שעומדת יפה בתוך המפרט המקורי שבו נדרשה Aerotech לעמוד.
אלגוריתם ביטול ההרמוניות של חברת Aerotech יעיל ביותר כאשר פרופיל התנועה חוזר על עצמו באופן רציף, כמו למשל בתנודות בעקומת סינוס שנדרשה לקו Rheo–Line של חברת Prescott Instruments. יישומים נוספים שאולי יכולים להפיק תועלת כוללים בדיקות של חיישנים במדי תאוצה, בג’ירוסקופים ובמדידות אינרצייאליות אחרות. האלגוריתם יכול להיות גם שימושי במערכות הצבה בריבוי צירים, שבהן תנועה מחזורית או תנועה סיבובית באחד הצירים גורמת לתנועות שגיאה לא רצויות בצירים האחרים. במכונות כלים, במערכות עקיבה ובציוד עיבוד של פרוסות מוליכים למחצה, בכולם מופיעה הבעיה הזו במידה מסוימת. אפשר להתאים את אלגוריתם ביטול ההרמוניות להפרעות מסוג זה שהן מחזוריות במיקום של ציר אחר, אף אם משתנה המהירות בציר הזה ומכאן גם התדירות בזמן.
אפשר לקבל גם כלים אחרים של ארגז הכלים לבקרות דינמיות, על מנת לשפר את דיוק המכונה ולהגדיל את המהירות. בתחום התפוקה כולל ארגז הכלים את מודול התפוקה המורחב (ETM) – פתרון מבוסס תוכנה וחיישן שמאפשר מדידה של תנועה בלתי רצויה בכמה כיוונים בבסיס המכונה, תוך כדי שליחת מידע לבקר של Aerotech אשר משנה את התאוצה או את התאוטה, או גורמים אחרים. התוצאה המתקבלת היא זמן תנועה והתייצבות משופר באופן משמעותי וביצועי מעטפת אשר מגדילים מכן את התפוקה של מכונות קיימות וחדשות ומפחיתים במידה רבה את ההשפעות של תנועת המסגרת במערכות סרוו.
הכתבה נמסרה באדיבות חברת להט

מאת: אריק וינשטיין

בסדרת כנסים שערכה Agilent ישראל ללקוחותיה במהלך חודש מאי חשפה החברה את נתח התדר החדש מסדרת PXA  בו שופר רוחב הפס והרגישות עד ל- 50 גיגה הרץ עם רגישות מדידה גבוהה במיוחד (Ktb-172 dbm/Hz) – שלדברי Agilent הטובה ביותר הקיימת.
מוצר נוסף שהוכרז היא תוכנת אפליקציה (N9051A) שמשולבת בנתחים ובסקופים במודלים הגבוהים של ביצועים כמו משפחות PXA/MXA/EXA ומאפשרת ניתוח בצורה אוטומטית של פולסים כולל מדידת ה- Chirp המוסיף יכולות מרשימות למפתחי ובודקי מכ”ם.
אלכס פוגל, סמנכ”ל מכירות ב- Agilent ישראל: “יכולת ניתוח סיגנלים היא חיונית באינטגרציה ובדיקות מערכות בתחום המכ”מ ולוחמה אלקטרונית. בעזרת תוכנת אפליקציה ייעודית זו אנו משדרגים את יכולות משפחות נתחי הסיגנלים EXA ,MXA  וה- PXA  מבחינת מדידת רעש פאזה ורמת רעש ממוצע (DANL). יכולת משופרת זו מביאה את משפחת נתחי ה-PXA ליכולות הגבוהות ביותר בשוק עם רוחב פס של 140 מגה הרץ עד ל- 50 גיגה הרץ“ (ניתן להגיע גם ל- 325 גיגה וזו ע”י שימוש בערבלים חיצוניים  א.ו.).

סדרת הכנסים שהתמקדה בנושא “יישומים חדשים במדידות בתדרי RF  ומיקרוגל ליישומי תקשורת ומערכות צבאיות” והיא חלק מסבב כנסים שנתי שעורכת החברה באירופה ללקוחותיה ובו מציגים באופן  ישיר למהנדסי הפיתוח את הטכנולוגיות והפיתוחים  החדשים ביותר מהשנה האחרונה.  ב-Agilent מציינים בגאווה שפתרונות המדידה שהחברה מספקת לתחום המכ”מ נמצאים בשימוש בערכות  החיוניות לביטחון המדינה.  בין החידושים הנוספים שהוצגו בכנס היתה התרחבותה של  משפחת הפתרונות מדולוריים מבוססי PXIe  ו- AXIe. בכנס הוצגו  מיגוון כרטיסים חדשים במשפחה (סה”כ המשפחה כוללת כיום  48 מוצרים) שמאפשרים לבנות מערכות עם תקשורת מהירה מבוססת PCIx ליישומי צבאיים, טלקום וצב”ד. ממש בימים אלו הכריזה החברה על מוצר נוסף במשפחה – כרטיס מיחשוב (M9536A) מבוסס AXIe המכיל מעבד אינטל מרובה ליבות בתדר 2.13 גיגה עם קישוריות רשת ו- USB. המבנה שניתן להרחבה של מערכות אלו  מאפשר למשתמשים רוחבי פס גדולים לאיסוף וניתוח המידע. בנוסף נהנים לקוחות החברה מהיכולת לבנות  מערכות צב”ד ייעודיות בתוך ביתם בהתאם לצרכיהם – דבר שלא היה אפשרי עם צב”ד סטנדרטי.  אלכס פוגל: “למרות שהפתרונות המודולריים מאפשרים ללקוחות לבנות מערכות בעצמם אנו שמים דגש  על שיתוף פעולה עם בתי מערכות בתחום זה – דבר המאיץ זמני פיתוח ועלויות”
תוכנה תוכנה תוכנה …..
ההתפתחות הטכנולוגית המהירה בתחום המיחשוב לא פסחה על תחום הצב”ד – וגם פה התוכנה הולכת ותופשת חלק ניכבד במוצרים. אלכס פוגל:” אם בתחום המחשבים אנו מדברים על חוק מור עם  קיבוע זמן של 18 חודשים הרי שבתחום טכנולוגיות המדידה קיבועי הזמן הם איטיים יותר ואנו מדברים על 5 שנים ויותר. שוני זה בקצב ההתפתחות מהווה בעייה ללקוחות שמשקיעים תקציב יקר בצב”ד אך ציוד זה מתיישן במהירות עקב ההתקדמות המהירה של כח המיחשוב.  ב-Agilent זיהו מגמות אלו ולכן בהחלטה אסטרטגית החברה עברה מייצור מוצרים סגורים לפיתוח פלטפורמות המבוססות על מוצרים סטנדרטיים הפתוחות לשינויים ועידכונים בתוכנה. הלקוחות שקונים היום צב”ד מקבלים מערכת שבנוייה מקצה קידמי (Front End) הממומש בחומרה  ופלטפורמת מיחשוב חזקה מבוססת ארכיטקטורת מיחשוב מתקדמת דוגמת אינטל  הכולל תמיכה בריבוי ליבות ומיחשוב מקבילי. מבנה זה מאפשר ללקוחות בבוא הזמן לשדרג את המחשב בלבד ולא את כל הצב”ד. יתרון נוסף הוא היכולת להוסיף תכונות שונות לצב”ד, כמו לדוגמא רוחב פס  וזאת בתוכנה בלבד. ב-Agilent משתמשים במונח  (Pay Per Use) לפיו הלקוח יכול להתחיל במערכת פשוטה יותר ולהשתדרג בהמשך ע”י עדכוני תוכנה בלבד ללא הצורך להשקיע שוב ב-“ברזלים”.
יתרון חשוב נוסף שרואים ב-Agilent ליכולות השידרוג רק ע”י תוכנה הוא בעבודה מול התעשייה הבטחונית:”מוצר שלנו שנכנס למפעל בטחוני קשה מאד להוציאו לשדרוג במעבדות החברה מסיבות ביטחוניות, היכולת לשדרגו רק ע”י התקנת רשיונות או מפתחות אלקטרוניים מספקת פיתרון מצויין מבחינת ביטחון שדה”.
הניידות הגיעה גם לצב”ד
אחת המגמות שהתפתחו בתחום הצב”ד היא מכשירים ניידים לשימוש מחוץ למעבדה. השימוש ההולך וגובר בשידורים אלחוטיים כמו GPS  או ליישומי תיקשורות מבוססות  4G  ,Wimax   או  802.11x, כל אלה העלו את הדרישה לבצע מדידות בשטח. Agilent ייצאו בסדרות של צב”ד נייד כמו משפחת ה- U1600 או משפחת ה-    (Handheld Spectrum Analyzer) ה-  שהם נתחי ספקטרום מוקשחים עם עמידות  למים.  יש כמה תכונות הנדרשות בצב”ד שפועל מחוץ למעבדה: דיוק מדידה גבוה ואחיד שלא תלוי בטמפ’ החיצונית, מסך באיכות גבוהה לאור יום ולילה עם ממשק משתמש ידידותי וגם יכולת הפעלה על סוללה.  לדוגמא במשפחת HSA  של נתחי אותות, מובטחת אחידות בדיוק המדידה בתחום 0 עד 55 מעלות צלסיוס.

Agilent Technologies הכריזה שאוסילוסקופי ה-InfiniiVision מסדרה X מגדירים מחדש את סף עלות נמוכה/ביצועים גבוהים עבור מחנכים. 26 דגמי ה-DSO ו-MSO (אוסילוסקופים 2000 ו-3000 מסדרה X, הנעים מ-70 עד 500 מגהרץ) מספקים גמישות חסרת תקדים יחד עם שילוב מוביל-שוק של מחיר/ביצועים ותכונות הכוללות יכולות של ארבעה מכשירים (אוסילוסקופ, נתח לוגיקה, נתח פרוטוקול ומחולל פונקציות) ביחידה אחת, יכולת לשדרג טווח תדרים וזיכרון ולהוסיף 16 ערוצים דיגיטליים, ערכת הכשרה לאוסילוסקופ עבור מחנכים וכלי הוראה מקצועיים ומהירים ללימוד היסודות של אוסילוסקופים ומדידות.

לפרטים נוספים:

Agilent Technologies

Contactcenter_israel@agilent.com

Agilent Technologies הציגה את התוספת האחרונה למשפחת נתחי הרשתות מסדרה ENA, נתח הרשתות הווקטורי E5072A. המכשיר, הזמין בתצורה של שני פורטים וטווח של 30 קילוהרץ עד 4.5 או 8.5 גיגה-הרץ, מציע ביצועים משופרים בהשוואה למכשירים אחרים בשוק יחד עם פונקציונאליות משופרת, סט בדיקות ניתן להתאמה ורמת הספק יציאה רחב עבור אפיון מלא של התקנים. המכשיר מציע זמן sweep של 4 מילי שניות עם 401 נקודות ומותאם ללקוחות בתחום הייצור המחפשים ביצועים גבוהים יותר ממכשירים מקבילים באותה קבוצת מחיר.

לפרטים נוספים:

Agilent Technologies

Contactcenter_israel@agilent.com

(חדשה 11055)

Agilent Technologies הציגה את U4998A, נתח הפרוטוקול והמחולל בעל הביצועים הטובים ביותר בשוק של פרוטוקול HDMI 1.4a. מכשיר זה מאפשר למתכננים ולמהנדסים לבדוק את התקניהם על מנת להבטיח שהם עונים על דרישות CTS 1.4a של HDMI. המכשיר מציע תמיכה עבור קצב נתונים מקסימאלי של 3.4 Gbps המכסה את כל פורמטי הווידאו, כולל 3-D, 4K x 2K ו-deep color, ביצוע נשלט על ידי המשתמש של בדיקות התאמה יחידות או מרובות של הפרוטוקול/אודיו/ווידאו עבור sources ו-sinks, תמיכה מורחבת ב- colorimetry ו- content-type, וזיכרון של 4 גיגה-בייט.

לפרטים נוספים:

Agilent Technologies

Contactcenter_israel@agilent.com

Agilent Technologies הכריזה על זמינותה של הגרסה החדשה של פלטפורמת התוכנה למידול התקנים, IC-CAP 2011.04. הפלטפורמה מציעה שיפורים משמעותיים בזרימת המידול של התקני מוליכים למחצה על ידי אפשור הקישור של פתרון המדידה האוטומטיIC-CAP Wafer Professional עם חבילות ה- CMOS model extractionשל הפלטפורמה, דבר החוסך את הצורך להעביר או לפרמט נתונים בין יישומי המדידה והמידול. הגרסה החדשה גם מוסיפה תמיכה ב-Windows 7 ומספר שיפורים בתחומי הסימולציה, המדידות וסביבת התכנות, כגון יכולת סימולציה עם Verilog-A וסימולאטור ה- ADS של Agilent.

לפרטים נוספים:

Agilent Technologies

Contactcenter_israel@agilent.com

Agilent Technologies הכריזה על תצורות אקספרס עבור נתחי הרשתות מסדרה ENA, המציעות אספקה מהירה "מן המדף" של תצורות הבדיקה והמדידות הפופולאריות ביותר. פתרונות אקספרס הינם גרסאות בעלות תצורה שנקבעה מראש, הזהות פונקציונאלית למוצרים בעלי התאמת תצורה אישית של Agilent. הם מציעים אותו מפרט, אפשרויות שדרוג וזיהוי מרחוק של המכשיר שיש למוצרים המותאמים אישית, ומצטיינים בתמחור אטרקטיבי עבור התכונות המוזמנות הנפוצות ביותר. שירות זה מבטיח שציוד בדיקות נשלח במהירות האפשרית ללקוחות כשהוא מוכן לשימוש מיידי, דבר החוסך זמן, מאמץ והוצאות.

לפרטים נוספים:

Agilent Technologies

Contactcenter_israel@agilent.com

Agilent Technologies הכריזה על סדרת B2900A, קו ראשון של SMUs שולחניים לבדיקות של מוליכים למחצה, רכיבים אקטיביים/פאסיביים וחומרים. ה-SMUs מספקים טווחי מתח/זרם גדולים (טווח מתח של ±210 V וטווח זרם ±3 A ישיר ו-±10.5 A מבוסס-פולסים) וביצועים מעולים במחירים צנועים יחד עם ממשק גרפי אינטואיטיבי ומסכי LCD צבעוניים. הם מצטיינים באפיון זרם-לעומת-מתח מהיר ופשוט, ומציעים מיקור ומדידות מדויקים עם מינימום רזולוציה של 100 nV ו-10 fA, ושמירה של 12,500 קריאות לשנייה. סדרת ה-B2900A מורכבת מארבעה דגמים המציעים מגוון תכונות.

לפרטים נוספים:

Agilent Technologies

Contactcenter_israel@agilent.com