基于PXI的便攜式測控系統(tǒng)

常用PXI總線測控系統(tǒng)硬件子系統(tǒng)模型中，PXI測控模塊是核心，其主要參數(shù)決定了測控系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性、準(zhǔn)確性。常用的通用測控模塊， PXI生產(chǎn)廠商已經(jīng)投入應(yīng)用。我們只要根據(jù)測控的目的或要求，選用性價比最高的即可。輸入信號調(diào)理和輸出信號調(diào)理必須由集成商自行研制。無疑研制這些調(diào)理 也必須符合PXI相應(yīng)的規(guī)范。現(xiàn)以航天測控公司開發(fā)的引信通用測試平臺為例，簡述PXI總線的測控系統(tǒng)的軟硬件子系統(tǒng)。

2.2 某通用引信測試平臺硬件子系統(tǒng)

“某通用引信測試系統(tǒng)”是采用PXI總線技術(shù)組建的引信通用測試系統(tǒng)，按照測試流程規(guī)定的步驟，自動完成引信中的電阻、電壓、電流、電容、時間等參數(shù)的測試，并對測試參數(shù)作相應(yīng)的處理。

引信測試中通常電阻、電壓、電流、電容、時間等參數(shù),在測試方法的設(shè)計中我們?nèi)圆捎秒娮訙y量領(lǐng)域中有效的測量方法，即：

1）采用數(shù)字多用表作為電阻、電壓、電流等基本參數(shù)的測量工具。為配合數(shù)字多用表的測量，并實現(xiàn)被測信號選擇過程的自動化，引入了繼電器采樣開關(guān)，對多路測量信號采樣后，單路輸出至數(shù)字多用表測試端口進行測量。

2）考慮到測試平臺的通用性，我們采用了繼電器輸出控制作為系統(tǒng)與被測對象的可靈活設(shè)置的連接端口。針對不同型號的引信，通過軟件設(shè)置繼電器輸出控制開關(guān) 的端口連接關(guān)系，完成通道之間的轉(zhuǎn)換與重組，并與繼電器采樣開關(guān)連接，是不同型號的引信在測試方法上達成一致。

3）對時間參數(shù)的測量采用通用計數(shù)器進行，對長時間計時可利用軟件查詢計數(shù)器溢出的次數(shù)，計算出時間總量即可。這種方式不僅可確保瞬間時段的測量精度，還能滿足長時間測量的要求并確保測量精度。

4）對電容參數(shù)的測量，為簡化設(shè)計、降低研制成本，在滿足測量精度的前提下，我們將采用間接法（即通過測量RC時間常數(shù)推算電容的方法）測量電容。

硬件子系統(tǒng)主要分為如下幾部分：PXI組合和供電控制及轉(zhuǎn)接組合部分。PXI 組合主要由上位計算機、PXI模塊和PXI總線組成，這是硬件子系統(tǒng)的核心。供電控制及轉(zhuǎn)接組合部分主要由系統(tǒng)機箱、信號輸入輸出轉(zhuǎn)接和引信供電電源部分 組成，這是硬件子系統(tǒng)的輸入調(diào)理和輸出調(diào)理。其中PXI部分主要完成信號的測試控制，供電控制與轉(zhuǎn)接組合部分主要實現(xiàn)引信電源輸出、信號輸入輸出等功能。 見圖8：

PXI測控組合是測試平臺的核心部分，其主要工功能是：組合PXI模塊，在計算機的控制下，完成對引信各種參數(shù)的測試后，由PXI總線將測試數(shù)據(jù)傳送到計算機，再由計算機進行后續(xù)的數(shù)據(jù)處理。其中，

1）PXI8330是連接計算機與PXI各個功能模塊的通信橋，它是PXI系統(tǒng)中使用外部控制器的理想接口，也可以把多個主機箱連到一個接口上，因而具有很強的靈活性和很高的數(shù)據(jù)吞吐率。PXI8330模塊安插在PXI機箱的最左邊的插槽。

2）PXI4070為6位半數(shù)字多用表可對電壓、電流、電阻等基本電參數(shù)進行高精度的測量。

3）PXI-6115為多功能數(shù)據(jù)采集模塊，對電容充放電過程進行檢測、外部模擬量進行測試和計數(shù)器計時等。

4）AMC4600為24路繼電器通用開關(guān)模塊，3塊AMC4600可為系統(tǒng)提供72路繼電器開關(guān)通道。用于為數(shù)字量多用表、通用計數(shù)器、數(shù)據(jù)采集模塊提供測量輸入通道，同時也可對電阻、電壓、電流、電容、時間的測量進行隔離。

5）AMC4502為32路數(shù)字I/O模塊，具有發(fā)送I/O數(shù)據(jù)和進行控制的功能。每個通道可以用作輸入通道也可用作輸出通道，且通道采用光電隔離。

6）AMC4306為16通道記時器模塊。可同時對16路1微秒到420秒的時間間隔進行測量

2.3 時間信號的測量

PXI總線數(shù)字過程存儲器AMC4306可用于對時間信號的測量。當(dāng)模塊進入準(zhǔn)備就緒狀態(tài)后可對十六個輸入通道上的信號進行連續(xù)采樣，根據(jù)觸發(fā)方式不 同，在相應(yīng)的條件下觸發(fā)計時器開始計時。該模塊能自動記錄16通道端口的變化過程。AMC4306進行記時的時候，時間起時信號進入通道X，時間終止信號 進入通道Y。通道X的信號發(fā)生變化時，記時器記下此時通道X的狀態(tài)變化相對于觸發(fā)點的時間；通道Y的信號發(fā)生變化時，同樣記時器也把該通道狀態(tài)變化相對于 觸發(fā)點的時間記錄下來。通道Y和通道X兩者的時間差即為被測試時間。當(dāng)然AMC4306記時器模塊的一個通道也可以進行時間測量，不論何時只要通道的信號 的狀態(tài)發(fā)生改變，AMC4306就會把信號變化的時間點記錄下來，這樣通過狀態(tài)變化差也就把時間記錄下來。時間測試見圖9、圖10：

一個被測時間量分為時間起始信號和時間終止信號，它是一個電平信號。要經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換方可變成計數(shù)器可測試的電平信號，故在時間量和測試模塊之間又加入了電平轉(zhuǎn)換處理。

2.4電容測試

鑒于目前市場上沒有PXI總線控制的電容測量模塊，為簡化設(shè)計，考慮采用間接法測量電容，即用一個恒定電壓源通過RC回路對被測電容充電，當(dāng)電容兩端的 電壓達到某一固定值時，通過電壓比較器輸出狀態(tài)特征，用計數(shù)器測量出 RC時間常數(shù)，由軟件推算電容值，測量誤差可由軟件進行補償。

對如圖11所示的簡單的RC充電回路而言，電容兩端的電壓是逐漸變化的，隨著充電時間的增加，電容上的電壓按指數(shù)規(guī)律逐漸增大，電路中的電流逐漸減少，當(dāng)Uc=E時，電流為0，其電壓、電流變化曲線如圖12所示：

通常將RC的乘積稱為時間常數(shù)，即τ=RC（秒）。根據(jù)RC充電電路曲線和電容充電時間與電壓的關(guān)系；t>5τ時，整個充電過程結(jié)束。

2.5 電壓、電流和電阻的測量