一種基于PXI總線的便攜式電學(xué)多參數(shù)校準(zhǔn)裝置研究

嚴(yán)小銳

(中航工業(yè)成都飛機(jī)工業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司，四川成都610091)

0 引言

作為一家特大型軍工企業(yè)，在企業(yè)內(nèi)部有大量的專用測試設(shè)備。這些設(shè)備中有相當(dāng)一部分的量值溯源最終都轉(zhuǎn)化成對電壓、電流、電阻、頻率、時間等電學(xué)參數(shù)的淵源。由于專用測試設(shè)備的特殊性，往往需要計量人員攜帶大量計量標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備到現(xiàn)場進(jìn)行計量工作，隨后將測得的數(shù)據(jù)帶回實驗室進(jìn)行后續(xù)處理，工作效率低且易出錯。

PXI總線是以CompactPCI為基礎(chǔ)，由具有開放性的PCI總線擴(kuò)展而來，其特點是成本低、速度快、體積更緊湊［1］。另一方面，隨著儀器科學(xué)與計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，計算機(jī)已成為了儀器的一部分，使儀器有了更強大的運算處理能力［2］。

為解決部分專用測試設(shè)備電學(xué)類參數(shù)淵源及現(xiàn)場計量的問題，開發(fā)設(shè)計一種便攜式電學(xué)多參數(shù)校準(zhǔn)裝置是非常必要的。

1 校準(zhǔn)裝置設(shè)計

1.1 校準(zhǔn)裝置總體需求

需要量值淵源的專用測試設(shè)備有陽極化自動電壓控制臺、發(fā)動機(jī)參數(shù)采集器試驗器、飛控蓄電池試驗器、導(dǎo)彈發(fā)射控制系統(tǒng)線路檢查儀等。為滿足以上設(shè)備的量值淵源，通過分析和歸納總結(jié)，研制的校準(zhǔn)裝置的總體技術(shù)指標(biāo)要求如表1所示。

1.2 校準(zhǔn)裝置總體設(shè)計

考慮到校準(zhǔn)裝置的便攜性等多方面的需求，裝置的總體設(shè)計如圖1所示。

圖1 校準(zhǔn)裝置總體架構(gòu)圖

本校準(zhǔn)裝置為基于PXI總線的模塊化儀器集成系統(tǒng)。系統(tǒng)主要硬件包括便攜式PXI機(jī)箱、嵌入式控制器、信號發(fā)生器、高速示波器、計數(shù)單元以及高精度數(shù)字萬用表等。

1.3 校準(zhǔn)裝置硬件

校準(zhǔn)裝置的硬件配置如表2所示。

表2 校準(zhǔn)裝置硬件配置表

1.4 校準(zhǔn)裝置軟件

校準(zhǔn)裝置的軟件采用功能模塊設(shè)計原則，各功能模塊定義準(zhǔn)確，結(jié)構(gòu)清晰，具備控制測量數(shù)據(jù)處理等功能。操作人員可隨時調(diào)入需執(zhí)行功能對應(yīng)的子程序，只需根據(jù)視窗界面的菜單提示，鍵入或選擇必要的測試參數(shù)，即可輕松完成現(xiàn)場計量校準(zhǔn)任務(wù)、終端智能化校準(zhǔn)數(shù)據(jù)處理和按需求打印校準(zhǔn)證書等功能［3］。

校準(zhǔn)裝置的軟件是基于LabVIEW平臺開發(fā)的，進(jìn)入程序主界面后的顯示如圖2所示。程序主界面包括標(biāo)題欄、菜單欄。其中標(biāo)題欄可以顯示軟件名稱，菜單欄可以完成整個程序的執(zhí)行操作。

圖2 校準(zhǔn)程序主界面圖

校準(zhǔn)裝置的6個功能模塊相互獨立，選擇不同的模塊即可進(jìn)行相應(yīng)的計量工作。具體操作過程不再詳述。

2 校準(zhǔn)裝置的驗證

研制的校準(zhǔn)裝置能對陽極化自動電壓控制臺等專用測試設(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn)，下面以陽極化自動電壓控制臺為例，驗證校準(zhǔn)裝置的校準(zhǔn)結(jié)果。

2.1 傳統(tǒng)手動測試

計量人員使用安捷倫34970對陽極化試驗臺進(jìn)行傳統(tǒng)手動測量，具體測試數(shù)據(jù)如表3所示。

表3 手動測試數(shù)據(jù)

2.2 自動測試

使用研制的校準(zhǔn)裝置對同一臺陽極化自動電壓控制臺的同一時段電壓、時間參數(shù)進(jìn)行測試，獲得的數(shù)據(jù)如表4所示。

表4 自動測試數(shù)據(jù)

將自動校準(zhǔn)的數(shù)據(jù)與手動校準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和比對。通過比對數(shù)據(jù)可知，自動校準(zhǔn)和手動校準(zhǔn)數(shù)據(jù)雖然有一定的差別，但是差別很小不影響校準(zhǔn)結(jié)果的判定(根據(jù)被校設(shè)備的允許誤差判斷)［4］。自動校準(zhǔn)的分析結(jié)果可以自動計算，也可以手動在分析界面用游標(biāo)進(jìn)行手動選擇，進(jìn)行手動分析。校準(zhǔn)裝置的運行結(jié)果表明該裝置進(jìn)行陽極化試驗臺的校準(zhǔn)能滿足校準(zhǔn)要求，數(shù)據(jù)與傳統(tǒng)校準(zhǔn)結(jié)果一致性較好，且校準(zhǔn)更靈活、高效。

2.3 其它部分專用測試設(shè)備的校準(zhǔn)

使用該校準(zhǔn)裝置還分別對發(fā)動機(jī)參數(shù)采集器試驗器電壓、頻率參數(shù)、對飛控蓄電池試驗器的電壓、電流參數(shù)、對導(dǎo)彈發(fā)射控制系統(tǒng)線路檢查儀的電阻參數(shù)進(jìn)行了校準(zhǔn)，與采用傳統(tǒng)校準(zhǔn)方法獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較后知，兩種裝置獲得的數(shù)據(jù)一致性較好，使用本文研制的校準(zhǔn)裝置獲取的數(shù)據(jù)滿足指標(biāo)要求，能夠進(jìn)行相應(yīng)的校準(zhǔn)工作，具體數(shù)據(jù)不再詳述。

3 結(jié)論

研制的校準(zhǔn)裝置為基于PXI總線的模塊化儀器集成系統(tǒng)，具有以下特點:

1)通過運行結(jié)果分析，該校準(zhǔn)裝置能夠完成陽極化試驗臺等專用測試設(shè)備的電壓、電流、電阻和時間的現(xiàn)場校準(zhǔn)工作;

2)該校準(zhǔn)裝置體積小、集成度高、易于移動、安裝，可作為現(xiàn)場計量的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備;

3)該校準(zhǔn)裝置由軟件通過程控接口以及通信總線控制標(biāo)準(zhǔn)源和被校準(zhǔn)設(shè)備，測試完成后自動進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并生成原始記錄，提高了工作效率;

4)由于該校準(zhǔn)裝置為模塊化儀器集成系統(tǒng)，因此可根據(jù)實際工作需要擴(kuò)展功能，具有較好的可擴(kuò)展性。

［1］張麗梅，潘海飛，吳清源.基于LabVIEW和PXI設(shè)計通用儀器儀表綜合檢定系統(tǒng)［J］.中國測試，2010(2):70-73.

［2］胡立志，張樹生，董蓮.LabVIEW在時間頻率計量測試中的應(yīng)用［J］.中國計量學(xué)院學(xué)報，2008(2):133-136.

［3］張重雄.虛擬儀器技術(shù)分析與設(shè)計［M］.北京:電子工業(yè)出版社，2007.

［4］馬恒儒.計量技術(shù)基礎(chǔ)［M］.北京:原子能出版社，2002.