脈沖信號(hào)自動(dòng)檢定與校準(zhǔn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要：介紹了一種基于GPIB總線的脈沖信號(hào)自動(dòng)檢定系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。本方案通過GPIB總線接口將所有測(cè)試儀器與PC機(jī)連成一體，以實(shí)現(xiàn)對(duì)脈沖信號(hào)的全自動(dòng)檢定，從而大幅度地提高脈沖信號(hào)檢定／校準(zhǔn)系統(tǒng)的檢定精度和檢定效率。
關(guān)鍵詞：自動(dòng)檢定系統(tǒng)；GPIB；脈沖信號(hào)；校準(zhǔn)

0 引言
隨著電子科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，脈沖信號(hào)類儀器(如脈沖信號(hào)發(fā)生器、示波器校準(zhǔn)儀等)已成為電子技術(shù)工作者不可缺少的重要工具之一，長期以來。國內(nèi)對(duì)脈沖信號(hào)儀器進(jìn)行檢定一直是通過手工操作完成的。通常，對(duì)脈沖信號(hào)儀器檢定／校準(zhǔn)需進(jìn)行十幾個(gè)項(xiàng)目，而且需要重復(fù)多次操作工作標(biāo)準(zhǔn)儀器和被校準(zhǔn)的脈沖信號(hào)儀器，同時(shí)反復(fù)記錄和計(jì)算結(jié)果，最后才能打印證書。檢定／校準(zhǔn)過程不僅勞動(dòng)強(qiáng)度大，工作效率低，而且檢定的數(shù)據(jù)也不易管理。同時(shí)，人工檢測(cè)往往受操作者個(gè)人習(xí)慣和視差等因素的影響，測(cè)試精度較低，尤其是長時(shí)間的重復(fù)操作難免出錯(cuò)，也給計(jì)量工作帶來了安全隱患。針對(duì)這些問題，本文詳細(xì)介紹了一種基于GPIB總線的脈沖信號(hào)自動(dòng)檢測(cè)與校準(zhǔn)系統(tǒng)平臺(tái)的設(shè)計(jì)方法。利用該平臺(tái)能夠準(zhǔn)確快速地測(cè)量參數(shù)，直觀地顯示測(cè)試結(jié)果，自動(dòng)存儲(chǔ)測(cè)試數(shù)據(jù)，從而使檢定校準(zhǔn)工作變得簡單、方便，因而具有廣闊的應(yīng)用前景。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)測(cè)控理論和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，并采用Visual Basic高級(jí)語言、VISA I／O函數(shù)庫及Access數(shù)據(jù)庫來解決常用接口(GPIB、RS23 2、TCP／IP、USB)的兼容以及不同測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)、不同被測(cè)儀器兼容性設(shè)計(jì)等關(guān)鍵技術(shù)問題，從而建立一個(gè)脈沖信號(hào)自動(dòng)檢定／校準(zhǔn)軟件平臺(tái)。
本系統(tǒng)以計(jì)算機(jī)為中心，通過GPIB數(shù)據(jù)采集器與標(biāo)準(zhǔn)儀器和被檢定／校準(zhǔn)儀器進(jìn)行連接，以控制標(biāo)準(zhǔn)儀器輸出設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，同時(shí)讀取被檢定／校準(zhǔn)儀器的測(cè)量值，最后通過相關(guān)數(shù)據(jù)庫保存檢定／校準(zhǔn)結(jié)果。檢定／校準(zhǔn)測(cè)試完成后，可將檢定／校準(zhǔn)數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)庫中讀出，然后以檢定／校準(zhǔn)證書或原始記錄的形式打印輸出，從而完成自動(dòng)化檢定／校準(zhǔn)，其系統(tǒng)原理框圖如圖1所示。其中，GPIB數(shù)據(jù)采集器采用Agilent公司的82357B GPIB／USB數(shù)據(jù)采集卡。

用戶利用該平臺(tái)可以不需編程，而是通過數(shù)據(jù)庫文本編輯界面來快速實(shí)現(xiàn)脈沖信號(hào)類測(cè)試儀器的自動(dòng)檢定／校準(zhǔn)系統(tǒng)開發(fā)，其相關(guān)測(cè)試流程可自動(dòng)編制，同時(shí)，脈沖信號(hào)類被測(cè)儀器均可自動(dòng)測(cè)量，整套系統(tǒng)的數(shù)據(jù)可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)分析、計(jì)算與自動(dòng)管理。
1．1 主要功能
當(dāng)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)可程控時(shí)，該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)任意可程控的脈沖信號(hào)源、示波器校準(zhǔn)源、多功能校準(zhǔn)源等脈沖參數(shù)信號(hào)類儀器進(jìn)行自動(dòng)檢定／校準(zhǔn)；同時(shí)也可實(shí)現(xiàn)對(duì)任意不可程控的脈沖信號(hào)源、示波器校準(zhǔn)源、多功能校準(zhǔn)源等脈沖參數(shù)信號(hào)類儀器的半自動(dòng)檢定／校準(zhǔn)。
另外，用戶也可以自行設(shè)計(jì)檢定／校準(zhǔn)測(cè)試項(xiàng)目、檢定／校準(zhǔn)測(cè)試點(diǎn)、輸出形式以及證書格式等。
1．2 工作原理
本系統(tǒng)的脈沖信號(hào)參數(shù)有±DC電壓、方波電壓、時(shí)標(biāo)、脈沖幅度、脈沖頻率、沿參數(shù)、延遲時(shí)間、脈沖寬度、脈沖周期和脈寬、延遲晃動(dòng)、正弦信號(hào)平坦度以及諧波失真等。
計(jì)算機(jī)通過GPIB總線發(fā)送控制命令給脈沖信號(hào)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)以完成測(cè)試過程?，F(xiàn)以測(cè)量±DC電壓為例，首先由計(jì)算機(jī)發(fā)送測(cè)試命令給數(shù)字多用表3458A，再根據(jù)脈沖信號(hào)的顯示改變控制命令，同時(shí)改變輸出信號(hào)，然后重復(fù)此過程，直到脈沖信號(hào)的顯示參數(shù)滿足要求為止。如測(cè)量脈沖頻率、脈沖周期等參數(shù)，則需要發(fā)送控制命令到計(jì)數(shù)器53131A；而要測(cè)量正弦信號(hào)平坦度等參數(shù)，則需要用到工作標(biāo)準(zhǔn)8651A功率計(jì)。
其次就是計(jì)算測(cè)量誤差。由計(jì)算機(jī)發(fā)送讀取命令給各項(xiàng)工作標(biāo)準(zhǔn)儀器，相應(yīng)工作標(biāo)準(zhǔn)儀器將脈沖波形參數(shù)信號(hào)滿足技術(shù)指標(biāo)要求的數(shù)據(jù)(稱
作實(shí)際值或返回值)回傳給計(jì)算機(jī)，然后根據(jù)測(cè)量值、返回值及相應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)來計(jì)算測(cè)量誤差。