基于PXI的便攜式測(cè)控系統(tǒng)

常用PXI總線測(cè)控系統(tǒng)硬件子系統(tǒng)模型中，PXI測(cè)控模塊是核心，其主要參數(shù)決定了測(cè)控系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性、準(zhǔn)確性。常用的通用測(cè)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(cè)控的目的或要求，選用性價(jià)比最高的即可。輸入信號(hào)調(diào)理和輸出信號(hào)調(diào)理必須由集成商自行研制。無(wú)疑研制這些調(diào)理 也必須符合PXI相應(yīng)的規(guī)范?，F(xiàn)以航天測(cè)控公司開發(fā)的引信通用測(cè)試平臺(tái)為例，簡(jiǎn)述PXI總線的測(cè)控系統(tǒng)的軟硬件子系統(tǒng)。

2.2 某通用引信測(cè)試平臺(tái)硬件子系統(tǒng)

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

引信測(cè)試中通常電阻、電壓、電流、電容、時(shí)間等參數(shù),在測(cè)試方法的設(shè)計(jì)中我們?nèi)圆捎秒娮訙y(cè)量領(lǐng)域中有效的測(cè)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(cè)量工具。為配合數(shù)字多用表的測(cè)量，并實(shí)現(xiàn)被測(cè)信號(hào)選擇過程的自動(dòng)化，引入了繼電器采樣開關(guān)，對(duì)多路測(cè)量信號(hào)采樣后，單路輸出至數(shù)字多用表測(cè)試端口進(jìn)行測(cè)量。

2）考慮到測(cè)試平臺(tái)的通用性，我們采用了繼電器輸出控制作為系統(tǒng)與被測(cè)對(duì)象的可靈活設(shè)置的連接端口。針對(duì)不同型號(hào)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(hào)的引信在測(cè)試方法上達(dá)成一致。

3）對(duì)時(shí)間參數(shù)的測(cè)量采用通用計(jì)數(shù)器進(jìn)行，對(duì)長(zhǎng)時(shí)間計(jì)時(shí)可利用軟件查詢計(jì)數(shù)器溢出的次數(shù)，計(jì)算出時(shí)間總量即可。這種方式不僅可確保瞬間時(shí)段的測(cè)量精度，還能滿足長(zhǎng)時(shí)間測(cè)量的要求并確保測(cè)量精度。

4）對(duì)電容參數(shù)的測(cè)量，為簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)、降低研制成本，在滿足測(cè)量精度的前提下，我們將采用間接法（即通過測(cè)量RC時(shí)間常數(shù)推算電容的方法）測(cè)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(jì)算機(jī)、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(jī)箱、信號(hào)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(hào)的測(cè)試控制，供電控制與轉(zhuǎn)接組合部分主要實(shí)現(xiàn)引信電源輸出、信號(hào)輸入輸出等功能。 見圖8：

PXI測(cè)控組合是測(cè)試平臺(tái)的核心部分，其主要工功能是：組合PXI模塊，在計(jì)算機(jī)的控制下，完成對(duì)引信各種參數(shù)的測(cè)試后，由PXI總線將測(cè)試數(shù)據(jù)傳送到計(jì)算機(jī)，再由計(jì)算機(jī)進(jìn)行后續(xù)的數(shù)據(jù)處理。其中，

1）PXI8330是連接計(jì)算機(jī)與PXI各個(gè)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(gè)主機(jī)箱連到一個(gè)接口上，因而具有很強(qiáng)的靈活性和很高的數(shù)據(jù)吞吐率。PXI8330模塊安插在PXI機(jī)箱的最左邊的插槽。

2）PXI4070為6位半數(shù)字多用表可對(duì)電壓、電流、電阻等基本電參數(shù)進(jìn)行高精度的測(cè)量。

3）PXI-6115為多功能數(shù)據(jù)采集模塊，對(duì)電容充放電過程進(jìn)行檢測(cè)、外部模擬量進(jìn)行測(cè)試和計(jì)數(shù)器計(jì)時(shí)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(jì)數(shù)器、數(shù)據(jù)采集模塊提供測(cè)量輸入通道，同時(shí)也可對(duì)電阻、電壓、電流、電容、時(shí)間的測(cè)量進(jìn)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(jìn)行控制的功能。每個(gè)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(shí)器模塊?？赏瑫r(shí)對(duì)16路1微秒到420秒的時(shí)間間隔進(jìn)行測(cè)量

2.3 時(shí)間信號(hào)的測(cè)量

PXI總線數(shù)字過程存儲(chǔ)器AMC4306可用于對(duì)時(shí)間信號(hào)的測(cè)量。當(dāng)模塊進(jìn)入準(zhǔn)備就緒狀態(tài)后可對(duì)十六個(gè)輸入通道上的信號(hào)進(jìn)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(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)。該模塊能自動(dòng)記錄16通道端口的變化過程。AMC4306進(jìn)行記時(shí)的時(shí)候，時(shí)間起時(shí)信號(hào)進(jìn)入通道X，時(shí)間終止信號(hào) 進(jìn)入通道Y。通道X的信號(hào)發(fā)生變化時(shí)，記時(shí)器記下此時(shí)通道X的狀態(tài)變化相對(duì)于觸發(fā)點(diǎn)的時(shí)間；通道Y的信號(hào)發(fā)生變化時(shí)，同樣記時(shí)器也把該通道狀態(tài)變化相對(duì)于 觸發(fā)點(diǎn)的時(shí)間記錄下來。通道Y和通道X兩者的時(shí)間差即為被測(cè)試時(shí)間。當(dāng)然AMC4306記時(shí)器模塊的一個(gè)通道也可以進(jìn)行時(shí)間測(cè)量，不論何時(shí)只要通道的信號(hào) 的狀態(tài)發(fā)生改變，AMC4306就會(huì)把信號(hào)變化的時(shí)間點(diǎn)記錄下來，這樣通過狀態(tài)變化差也就把時(shí)間記錄下來。時(shí)間測(cè)試見圖9、圖10：

一個(gè)被測(cè)時(shí)間量分為時(shí)間起始信號(hào)和時(shí)間終止信號(hào)，它是一個(gè)電平信號(hào)。要經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換方可變成計(jì)數(shù)器可測(cè)試的電平信號(hào)，故在時(shí)間量和測(cè)試模塊之間又加入了電平轉(zhuǎn)換處理。

2.4電容測(cè)試

鑒于目前市場(chǎng)上沒有PXI總線控制的電容測(cè)量模塊，為簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，考慮采用間接法測(cè)量電容，即用一個(gè)恒定電壓源通過RC回路對(duì)被測(cè)電容充電，當(dāng)電容兩端的 電壓達(dá)到某一固定值時(shí)，通過電壓比較器輸出狀態(tài)特征，用計(jì)數(shù)器測(cè)量出 RC時(shí)間常數(shù)，由軟件推算電容值，測(cè)量誤差可由軟件進(jìn)行補(bǔ)償。

對(duì)如圖11所示的簡(jiǎn)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(shí)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(shí)，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(shí)間常數(shù)，即τ=RC（秒）。根據(jù)RC充電電路曲線和電容充電時(shí)間與電壓的關(guān)系；t>5τ時(shí)，整個(gè)充電過程結(jié)束。

2.5 電壓、電流和電阻的測(cè)量