一種智能型的光電信號采集分析系統(tǒng)

3．7．3 軟件設計過程簡述
采集模塊軟件的職能是控制三維電機運動，找到被測器件八個象限的信號最大值并加以存儲，完成采集過程。
首先簡述采集過程的軟件設計。
根據(jù)3．2所述測試對象的特點，外四象限的光感面較大，實驗表明在很大一個范圍內，測試返回的數(shù)據(jù)變化程度不大。因此，為了提高效率，將外四象限的采集過程設計為先把器件移動到估計點(此估計點通過大量實驗獲得)，然后在估計點附近做一個小范圍的掃描找到其附近的一個最大值作為本次測試返回數(shù)據(jù)。
該小范圍掃描設計如下：以估計點為中心開始進行掃描，每步進一步(由步進電機帶動)將執(zhí)行一次檢測并返回一次測試數(shù)據(jù)，定義的移動步長是根據(jù)用戶要求的系統(tǒng)靈敏度而設計。首先向某一軸方向移動，比較每步進一步所返回的測試數(shù)據(jù)，當測試值開始從大變小時，記錄該測試點為該軸最大值點。然后以該測試點為中心進行下一軸的測試，完成x和y軸測試后，記錄該次測試的最大值點并且返回示波器讀回的最大值。這種掃描算法簡稱為十字掃描。事實上，十字掃描法的可行性是有條件的，條件就是器件必須是沿某一軸呈線性變化，并且最大值惟一。經(jīng)過大量測試發(fā)現(xiàn)，只要是合格的器件都滿足這一條件，因此十字掃描是可行的。
根據(jù)3．2所述測試對象的特點，內四象限光感面較小，雖然所需要測量的范圍縮小了，但是與外四象限相比較，難點在于估計點的選取。經(jīng)過大量測試發(fā)現(xiàn)，器件的外四象限的一致性很好，也就是說同一批次的器件可以選取相同的估計點來開始測量。而器件的內四象限的一致性就不是很好，因此不能采取直接定估計點的方法來測試內四象限的數(shù)據(jù)?？紤]到器件的對稱性，選擇某一內四象限先進行測量，測量算法首先是用弓型掃描找出一個達到測試最低標準的測試點，然后在該點附近進行十字掃描，找出該象限的最大值點，然后將此最大值點作為估計點，利用對稱性，分別測試其他三個內四象限的最大值。這里使用的弓型掃描就是沿弓字對一個范圍進行全面掃描，直到掃描出的數(shù)據(jù)達到要求才停止掃描。
采集模塊的軟件部分的核心就是上述兩種掃描方式，相比較而言，十字掃描具有效率高，可估計步進步數(shù)等優(yōu)點，而弓型掃描的惟一優(yōu)點是不需要給出估計掃描初始點。
在采集到信號之后，軟件將完成對采集數(shù)據(jù)的存儲。將采集回的數(shù)據(jù)存儲到一個數(shù)據(jù)庫，由于數(shù)據(jù)較少，處理也比較簡單，故選擇ACCESS數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫內包含十二張基本表。
系統(tǒng)在一次自動采集完畢之后，會將采集的數(shù)據(jù)記錄到數(shù)據(jù)庫中相應的字段中。當用戶需要計算本次測試的器件是否合格時，分析模塊中的計算模塊將會依次從數(shù)據(jù)庫中調用出存儲的數(shù)據(jù)，然后代入計算某項指標所需要的公式，并顯示最后的計算值。當所有指標均計算完畢，用戶需要進行統(tǒng)計時，可以調用統(tǒng)計模塊，統(tǒng)計模塊包含曲線、圖表、圖形三種統(tǒng)計方式。
最后當用戶有打印需求時，可以調用打印模塊，將用戶需要指標的數(shù)據(jù)打印在用戶自定義的表格中。

4 系統(tǒng)的故障診斷
系統(tǒng)針對的是大批量光感器件的測試，在一次測試過程中，用戶只需更換器件即可。大批量的測試對系統(tǒng)的故障自診斷就有了要求。系統(tǒng)中對精度要求較高的部分是采集模塊的尋位部分，因此在設計過程中，啟動軟件時對SC300控制箱進行自動歸位就顯得很有必要。但是，當系統(tǒng)經(jīng)過長時間未校準或者經(jīng)過猛烈撞擊之后就會產(chǎn)生明顯的系統(tǒng)誤差，這種系統(tǒng)誤差是不能通過對控制箱的復位來解決的，為了系統(tǒng)的可靠性，設計時在軟件中加入人工設定設備參數(shù)，通過人工校正，得出系統(tǒng)誤差，再通過設定設備參數(shù)消除這個誤差。
系統(tǒng)軟件的需求調研中，得知數(shù)據(jù)采集對運行時間的要求需要有較靈活的反應，所以系統(tǒng)設計的時候可以自行設定數(shù)據(jù)采樣的次數(shù)，采樣的次數(shù)越少，采集數(shù)據(jù)的時間就越短。系統(tǒng)其他部分沒有特別時間的要求，不過各模塊都能做出很快速的反應。在設計過程中，發(fā)現(xiàn)采樣時間需要和不同的示波器進行延遲配合，否則系統(tǒng)會出錯或者響應很慢。

5 結 語
經(jīng)過大批量光感器件測試之后，證明本系統(tǒng)具有很高的精度和響應速度，測試時間縮短了50%，并且使測試需要的工作人員由兩名減為一名，大大提高了工作效率。另外分析模塊提供的統(tǒng)計和打印功能也簡化了工作量，提高了效率。