基于虛擬儀器的某弱信號(hào)處理模塊測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)

0 引 言
隨著測(cè)控技術(shù)的發(fā)展，要求測(cè)試的項(xiàng)目和測(cè)試參數(shù)日益增多，對(duì)自動(dòng)化測(cè)試速度和測(cè)試準(zhǔn)確度也提出了較高的要求。虛擬儀器是基于計(jì)算機(jī)和標(biāo)準(zhǔn)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(jì)算機(jī)硬件資源與儀器硬件有機(jī)的融合為一體，從而把計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的計(jì)算處理能力和儀器硬件的測(cè)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(guò)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示、存儲(chǔ)以及分析處理，廣泛應(yīng)用于民用和軍用測(cè)量領(lǐng)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(dòng)化測(cè)試領(lǐng)域中得到廣泛的研究與應(yīng)用。
GPIB總線是一個(gè)數(shù)字式的24線并行總線。它由16條信號(hào)線和8條接地返回線組成。GPIB的16條信號(hào)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。可以實(shí)現(xiàn)諸如總線初始化、設(shè)備尋址或地址釋放以及為遠(yuǎn)程或本地編程設(shè)置設(shè)備模式的任務(wù)。GPIB使用8位并行的異步數(shù)據(jù)傳輸方案。
由于某弱信號(hào)處理模塊需要測(cè)試的性能指標(biāo)繁多，傳統(tǒng)的手動(dòng)測(cè)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(cè)試。研制針對(duì)該模塊的自動(dòng)測(cè)試設(shè)備在批量的產(chǎn)品測(cè)試中可以有效的節(jié)省人力和時(shí)間，減少由于人為因素而產(chǎn)生的差錯(cuò)，提高測(cè)試準(zhǔn)確性，對(duì)于產(chǎn)品的批量生產(chǎn)具有很大的促進(jìn)作用，并有利于對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量控制。

1 系統(tǒng)的主要功能
該自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)主要應(yīng)用在對(duì)某型弱信號(hào)處理模塊的自動(dòng)化檢測(cè)中，實(shí)現(xiàn)對(duì)7個(gè)大項(xiàng)，100多個(gè)小項(xiàng)的自動(dòng)化檢測(cè)，取代使用分立的儀器逐項(xiàng)手動(dòng)測(cè)試。測(cè)試系統(tǒng)需具備以下幾個(gè)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(hào)輸入；2)測(cè)試模塊的交流噪聲及直流偏置；3)測(cè)試交流通道輸出波形失真度；4)進(jìn)行模塊的跨阻、高低端截止頻率、AGC、隔離度等多項(xiàng)性能參數(shù)的自動(dòng)測(cè)試；5)測(cè)試直流通道跨阻等性能指標(biāo)；6)提供高低溫測(cè)試夾具并實(shí)現(xiàn)常溫及高低溫狀態(tài)下的測(cè)試；7)對(duì)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(guò)流保護(hù)功能。測(cè)試系統(tǒng)應(yīng)具有良好的圖形用戶(hù)界面，友好的人機(jī)對(duì)話環(huán)境。軟件界面上應(yīng)包括電源自檢和信號(hào)源自檢以及自校準(zhǔn)功能。輸入模塊的激勵(lì)信號(hào)的頻率和幅值可以調(diào)節(jié)。測(cè)試系統(tǒng)應(yīng)有兩種工作方式，可以按照測(cè)試項(xiàng)目順序依次進(jìn)行測(cè)試，也可以對(duì)選中的單個(gè)或多個(gè)測(cè)試項(xiàng)目進(jìn)行程控測(cè)試。測(cè)試過(guò)程中界面上實(shí)時(shí)顯示測(cè)試系統(tǒng)的工作狀態(tài)、測(cè)試項(xiàng)目和測(cè)得的數(shù)據(jù)。具有產(chǎn)品測(cè)試數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)記錄、儲(chǔ)存及打印功能，能自動(dòng)生成規(guī)范的測(cè)試報(bào)告、測(cè)試曲線。測(cè)試過(guò)程可隨時(shí)終止，并可查看自動(dòng)生成的測(cè)試表格，自動(dòng)標(biāo)識(shí)不合格項(xiàng)。測(cè)試系統(tǒng)的組成框圖如圖1所示。測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括硬件沒(méi)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩部分。

2 測(cè)試系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
測(cè)試系統(tǒng)的硬件部分由專(zhuān)用夾具、采集控制板、GPIB接口卡、數(shù)字I／O卡、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器、數(shù)字萬(wàn)用表、數(shù)字存儲(chǔ)示波器及工控機(jī)等組成。工控機(jī)通過(guò)采集控制板對(duì)模塊的各引腳通道進(jìn)行選擇并發(fā)送信號(hào)，待測(cè)量通道的信號(hào)輸入到相應(yīng)儀器進(jìn)行測(cè)量。工控機(jī)與各儀器通過(guò)GPIB總線相連，將控制命令發(fā)送到各儀器，測(cè)得的數(shù)據(jù)被發(fā)送到工控機(jī)進(jìn)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(gè)儀器的關(guān)閉或非正常工作而影響工控機(jī)與其他儀器間的通信。