基于虛擬儀器的激光性能參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)

摘要：根據(jù)工程應(yīng)用的實(shí)際需求，確立了以PXI虛擬儀器技術(shù)來構(gòu)建測(cè)量系統(tǒng)的總體方案。完成了激光性能參數(shù)綜合測(cè)量系統(tǒng)的硬件設(shè)備選型并構(gòu)建了測(cè)量系統(tǒng)原型，設(shè)計(jì)了測(cè)量系統(tǒng)的軟件方案。功能模塊主要包括：激光脈沖波形測(cè)量模塊、激光編碼精度測(cè)量模塊、激光脈沖能量測(cè)量模塊、激光遠(yuǎn)場(chǎng)發(fā)散角測(cè)量模塊及激光光束質(zhì)量分析模塊等。對(duì)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行了軟、硬件聯(lián)調(diào)，進(jìn)行了系統(tǒng)功能測(cè)試，結(jié)果表明各項(xiàng)指標(biāo)符合系統(tǒng)設(shè)計(jì)的功能要求，并在實(shí)際生產(chǎn)中得到了應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：激光；虛擬儀器；測(cè)試系統(tǒng)；PXI總線

0 引言
虛擬儀器是計(jì)算機(jī)技術(shù)在儀器儀表領(lǐng)域的應(yīng)用所形成的一種新型的、富有生命力的儀器種類。它的發(fā)展是信息技術(shù)的一個(gè)主要領(lǐng)域，對(duì)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和國(guó)防、工業(yè)、農(nóng)業(yè)產(chǎn)生有著不可估量的影響，在復(fù)雜環(huán)境下完成自動(dòng)化測(cè)試是虛擬儀器的拿手好戲，這一點(diǎn)是傳統(tǒng)的獨(dú)立儀器難以勝任的。在硬件基礎(chǔ)上創(chuàng)建虛擬儀器系統(tǒng)的關(guān)鍵是軟件，虛擬儀器由計(jì)算機(jī)、儀器硬件和應(yīng)用軟件三大要素構(gòu)成，計(jì)算機(jī)與儀器硬件又稱為虛擬儀器的通用硬件平臺(tái)(簡(jiǎn)稱硬件平臺(tái))。其優(yōu)點(diǎn)有：儀器面板設(shè)置便捷，方便靈活；以軟件實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)儀器的硬件功能，物美價(jià)廉；儀器性能的改進(jìn)和功能的擴(kuò)展只需要更新軟件，成本低；研制周期短；可利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備互聯(lián)互控。

1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
測(cè)量系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想為：“實(shí)用、可靠、先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)”，以保證設(shè)備在生產(chǎn)線長(zhǎng)期穩(wěn)定發(fā)揮效能。為此需把握以下幾點(diǎn)：
(1)測(cè)量設(shè)備的硬件模塊選型應(yīng)滿足測(cè)量各項(xiàng)功能的主要技術(shù)指標(biāo)要求；
(2)測(cè)量設(shè)備的硬件模塊盡量采用成熟的商用設(shè)備，以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和測(cè)量成功率；
(3)在滿足功能要求的前提下，優(yōu)化測(cè)量光路，降低測(cè)量沒備的數(shù)量和成本，提高性價(jià)比；
(4)盡量采用成熟的PXI總線技術(shù)，模塊化設(shè)計(jì)，使用系統(tǒng)易擴(kuò)展；
(5)設(shè)計(jì)考慮人機(jī)工程因素，操作舒適方便；
(6)整個(gè)系統(tǒng)按模塊化設(shè)計(jì)，各自具有獨(dú)立的功能，以方便系統(tǒng)的安裝、調(diào)試、維護(hù)、擴(kuò)展等。
1．1 系統(tǒng)硬件選型
現(xiàn)階段較為主流的虛擬儀器技術(shù)為VXI總線虛擬儀器技術(shù)及PXI總線虛擬儀器技術(shù)?？紤]到實(shí)際的工程應(yīng)用，最終選用成本低、易便攜、總線傳輸速度快的PXI總線系統(tǒng)。
基于PXI總線的電控系統(tǒng)要完成以下功能：頻率測(cè)量、時(shí)間測(cè)量、能量測(cè)量、光束質(zhì)量測(cè)量。PXI主機(jī)置于德國(guó)威圖機(jī)柜內(nèi)，各測(cè)量設(shè)備排布在防震光學(xué)平臺(tái)上，在中心PXI測(cè)控計(jì)算機(jī)的協(xié)調(diào)下完成測(cè)量。電控系統(tǒng)的功能框圖如圖1所示。