基于虛擬儀器的某型高度表測(cè)試系統(tǒng)軟件研制

摘要：為了研制針對(duì)某型高度表的高精度測(cè)試系統(tǒng)，采用數(shù)字采集技術(shù)、綜合虛擬儀器技術(shù)和自動(dòng)化測(cè)試技術(shù)對(duì)測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。在基于數(shù)字采集卡和數(shù)字化儀的硬件電路的基礎(chǔ)上。通過LabWindows／CVI程序控制數(shù)據(jù)采集和自動(dòng)化測(cè)試流程的方法，研制一套基于虛擬儀器技術(shù)的無線電高度表測(cè)試系統(tǒng)軟件。結(jié)果表明。采用數(shù)字采集技術(shù)和虛擬儀器技術(shù)相結(jié)合的方法，提高了測(cè)試設(shè)備的測(cè)量精度。相比傳統(tǒng)的測(cè)試設(shè)備，該測(cè)試系統(tǒng)具有較高的精確性、可靠性和可維護(hù)性。
關(guān)鍵詞：數(shù)字采集；虛擬儀器技術(shù)；自動(dòng)化測(cè)試；可靠性

0 引言
基于多種總線系統(tǒng)和開發(fā)平臺(tái)的虛擬儀器在測(cè)控和儀器科學(xué)領(lǐng)域逐步發(fā)揮越來越大的作用。目前國(guó)內(nèi)在機(jī)載、彈載或者雷達(dá)無線電高度表應(yīng)用非常廣泛，而高度表的測(cè)高精度是保證飛機(jī)、彈載或者雷達(dá)正常工作至關(guān)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(jìn)行模擬測(cè)試。鑒于傳統(tǒng)的高度表測(cè)量設(shè)備精度不高的缺點(diǎn)，需要設(shè)計(jì)一個(gè)精度較高的高度表測(cè)試系統(tǒng)。利用數(shù)字采集技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行信號(hào)處理具有較高的測(cè)量精度，同時(shí)LabWindows／CVI軟件平臺(tái)結(jié)合了C語(yǔ)言和用于數(shù)據(jù)采集、分析和顯示的測(cè)控專業(yè)工具，簡(jiǎn)化了用戶接口的設(shè)計(jì)，使生成的應(yīng)用程序可以在多種平臺(tái)上移植。采用LabWindows／CVI虛擬儀器技術(shù)對(duì)高度表進(jìn)行測(cè)試，具有較高的使用性和可維護(hù)性。

1 測(cè)試需求分析
高度表測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試對(duì)象是一部由鋸齒波信號(hào)調(diào)制的調(diào)頻連續(xù)波、恒定差拍自動(dòng)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(shí)刻高度表的發(fā)射組合通過天線向海面發(fā)射的線性調(diào)頻波的頻率為f1，在t2時(shí)刻收到回波信號(hào)。采用鋸齒波線性調(diào)頻體制，在t2時(shí)刻發(fā)射頻率已變?yōu)閒2，此時(shí)取出發(fā)射能量的小部分作為本振信號(hào)與回波信號(hào)在混頻器中混頻，檢波后得到差拍信號(hào)fb，根據(jù)差拍信號(hào)得到高度信號(hào)的計(jì)算公式如下式所示。

式中：Tm為鋸齒波調(diào)制周期；△f為調(diào)頻帶寬；H為所需測(cè)量的高度；c為電磁波傳播速度。
當(dāng)測(cè)試時(shí)處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，△f和c是常數(shù)，fb在瞬態(tài)平衡下也是常數(shù)，此時(shí)所測(cè)的高度與調(diào)制周期成正比關(guān)系，可以用測(cè)量調(diào)制周期的方式測(cè)量高度表工作高度，如下：

高度表測(cè)試系統(tǒng)的作用是檢測(cè)高度表是否工作正常。主要通過對(duì)高度表工作時(shí)產(chǎn)生的高度信號(hào)Pn和高度控制信號(hào)Pc進(jìn)行測(cè)試，來判斷高度表是否符合測(cè)試精度要求。采用直接測(cè)量的方法，難以保證高度表測(cè)量的精度。為此，本文采用將高度脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化為脈沖個(gè)數(shù)的方式，來確保測(cè)量的精度。
根據(jù)式(2)的測(cè)高原理將高度轉(zhuǎn)化為測(cè)量調(diào)制周期的周期長(zhǎng)度。為了精確地測(cè)試高度信號(hào)，調(diào)制信號(hào)采用固定周期T1的鋸齒波脈沖信號(hào)，將周期的測(cè)量轉(zhuǎn)化為在一個(gè)調(diào)制周期內(nèi)對(duì)鋸齒波個(gè)數(shù)的計(jì)數(shù)N，計(jì)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(shù)。據(jù)此波的長(zhǎng)度則體現(xiàn)了測(cè)試的精度，在本測(cè)試系統(tǒng)中K1取0．1 m／個(gè)，即一個(gè)鋸齒波脈沖的精度為0．1 m。