基于虛擬儀器的某弱信號處理模塊測試系統(tǒng)設計與實

0 引 言
隨著測控技術(shù)的發(fā)展，要求測試的項目和測試參數(shù)日益增多，對自動化測試速度和測試準確度也提出了較高的要求。虛擬儀器是基于計算機和標準總線技術(shù)的模塊化系統(tǒng)，通常由控制模塊、儀器模塊和軟件組成。由軟件將計算機硬件資源與儀器硬件有機的融合為一體，從而把計算機強大的計算處理能力和儀器硬件的測量、控制能力結(jié)合在一起，大大縮小了儀器硬件的成本和體積，并通過軟件對數(shù)據(jù)進行顯示、存儲以及分析處理，廣泛應用于民用和軍用測量領域Ⅲ。作為虛擬儀器技術(shù)的一種，GPIB總線儀器以其良好的可靠性和高精度性使基于該總線的虛擬儀器在自動化測試領域中得到廣泛的研究與應用。
GPIB總線是一個數(shù)字式的24線并行總線。它由16條信號線和8條接地返回線組成。GPIB的16條信號線分為8條數(shù)據(jù)線，5條接口管理線，3條握手線等三大組?？梢詫崿F(xiàn)諸如總線初始化、設備尋址或地址釋放以及為遠程或本地編程設置設備模式的任務。GPIB使用8位并行的異步數(shù)據(jù)傳輸方案。
由于某弱信號處理模塊需要測試的性能指標繁多，傳統(tǒng)的手動測量的方法效率較低，人為因素的影響較大，操作失誤情況下容易損壞模塊，不適用于批量生產(chǎn)的產(chǎn)品測試。研制針對該模塊的自動測試設備在批量的產(chǎn)品測試中可以有效的節(jié)省人力和時間，減少由于人為因素而產(chǎn)生的差錯，提高測試準確性，對于產(chǎn)品的批量生產(chǎn)具有很大的促進作用，并有利于對產(chǎn)品的質(zhì)量控制。

1 系統(tǒng)的主要功能
該自動測試系統(tǒng)主要應用在對某型弱信號處理模塊的自動化檢測中，實現(xiàn)對7個大項，100多個小項的自動化檢測，取代使用分立的儀器逐項手動測試。測試系統(tǒng)需具備以下幾個主要功能。1)為模塊提供+12V、-12V直流電源及可變頻變幅的正弦及脈沖信號輸入；2)測試模塊的交流噪聲及直流偏置；3)測試交流通道輸出波形失真度；4)進行模塊的跨阻、高低端截止頻率、AGC、隔離度等多項性能參數(shù)的自動測試；5)測試直流通道跨阻等性能指標；6)提供高低溫測試夾具并實現(xiàn)常溫及高低溫狀態(tài)下的測試；7)對結(jié)果以波形及數(shù)據(jù)表等方式記錄顯示和打印輸出；8)自檢功能及過流保護功能。測試系統(tǒng)應具有良好的圖形用戶界面，友好的人機對話環(huán)境。軟件界面上應包括電源自檢和信號源自檢以及自校準功能。輸入模塊的激勵信號的頻率和幅值可以調(diào)節(jié)。測試系統(tǒng)應有兩種工作方式，可以按照測試項目順序依次進行測試，也可以對選中的單個或多個測試項目進行程控測試。測試過程中界面上實時顯示測試系統(tǒng)的工作狀態(tài)、測試項目和測得的數(shù)據(jù)。具有產(chǎn)品測試數(shù)據(jù)實時記錄、儲存及打印功能，能自動生成規(guī)范的測試報告、測試曲線。測試過程可隨時終止，并可查看自動生成的測試表格，自動標識不合格項。測試系統(tǒng)的組成框圖如圖1所示。測試系統(tǒng)的設計包括硬件沒計和軟件設計兩部分。

2 測試系統(tǒng)硬件設計
測試系統(tǒng)的硬件部分由專用夾具、采集控制板、GPIB接口卡、數(shù)字I／O卡、函數(shù)信號發(fā)生器、數(shù)字萬用表、數(shù)字存儲示波器及工控機等組成。工控機通過采集控制板對模塊的各引腳通道進行選擇并發(fā)送信號，待測量通道的信號輸入到相應儀器進行測量。工控機與各儀器通過GPIB總線相連，將控制命令發(fā)送到各儀器，測得的數(shù)據(jù)被發(fā)送到工控機進行分析處理等工作。采用GPIB總線星型連接方式，可以避免因某個儀器的關(guān)閉或非正常工作而影響工控機與其他儀器間的通信。