基于虛擬儀器的某型高度表測試系統(tǒng)軟件研制

摘要：為了研制針對某型高度表的高精度測試系統(tǒng)，采用數字采集技術、綜合虛擬儀器技術和自動化測試技術對測試系統(tǒng)進行設計。在基于數字采集卡和數字化儀的硬件電路的基礎上。通過LabWindows／CVI程序控制數據采集和自動化測試流程的方法，研制一套基于虛擬儀器技術的無線電高度表測試系統(tǒng)軟件。結果表明。采用數字采集技術和虛擬儀器技術相結合的方法，提高了測試設備的測量精度。相比傳統(tǒng)的測試設備，該測試系統(tǒng)具有較高的精確性、可靠性和可維護性。
關鍵詞：數字采集；虛擬儀器技術；自動化測試；可靠性

0 引言
基于多種總線系統(tǒng)和開發(fā)平臺的虛擬儀器在測控和儀器科學領域逐步發(fā)揮越來越大的作用。目前國內在機載、彈載或者雷達無線電高度表應用非常廣泛，而高度表的測高精度是保證飛機、彈載或者雷達正常工作至關重要的條件。為了保證高度表正常工作，需要在高度表使用前進行模擬測試。鑒于傳統(tǒng)的高度表測量設備精度不高的缺點，需要設計一個精度較高的高度表測試系統(tǒng)。利用數字采集技術和計算機技術進行信號處理具有較高的測量精度，同時LabWindows／CVI軟件平臺結合了C語言和用于數據采集、分析和顯示的測控專業(yè)工具，簡化了用戶接口的設計，使生成的應用程序可以在多種平臺上移植。采用LabWindows／CVI虛擬儀器技術對高度表進行測試，具有較高的使用性和可維護性。

1 測試需求分析
高度表測試系統(tǒng)測試對象是一部由鋸齒波信號調制的調頻連續(xù)波、恒定差拍自動跟蹤式c波段的某型無線電高度表。該高度表由發(fā)射組合、接收組合、伺服輸出組合和收發(fā)鑒頻組合組成，其工作原理如圖1所示。

t1時刻高度表的發(fā)射組合通過天線向海面發(fā)射的線性調頻波的頻率為f1，在t2時刻收到回波信號。采用鋸齒波線性調頻體制，在t2時刻發(fā)射頻率已變?yōu)閒2，此時取出發(fā)射能量的小部分作為本振信號與回波信號在混頻器中混頻，檢波后得到差拍信號fb，根據差拍信號得到高度信號的計算公式如下式所示。

式中：Tm為鋸齒波調制周期；△f為調頻帶寬；H為所需測量的高度；c為電磁波傳播速度。
當測試時處于動態(tài)平衡狀態(tài)，△f和c是常數，fb在瞬態(tài)平衡下也是常數，此時所測的高度與調制周期成正比關系，可以用測量調制周期的方式測量高度表工作高度，如下：

高度表測試系統(tǒng)的作用是檢測高度表是否工作正常。主要通過對高度表工作時產生的高度信號Pn和高度控制信號Pc進行測試，來判斷高度表是否符合測試精度要求。采用直接測量的方法，難以保證高度表測量的精度。為此，本文采用將高度脈沖信號轉化為脈沖個數的方式，來確保測量的精度。
根據式(2)的測高原理將高度轉化為測量調制周期的周期長度。為了精確地測試高度信號，調制信號采用固定周期T1的鋸齒波脈沖信號，將周期的測量轉化為在一個調制周期內對鋸齒波個數的計數N，計算公式如下：

式中：T是鋸齒波周期；K1是高度與鋸齒波的比例系數。據此波的長度則體現了測試的精度，在本測試系統(tǒng)中K1取0．1 m／個，即一個鋸齒波脈沖的精度為0．1 m。