虛擬儀器的電子測量系統(tǒng)分析

曲傳江（黑龍江省電子信息產(chǎn)品監(jiān)督檢驗院，哈爾濱150001）

虛擬儀器的電子測量系統(tǒng)分析

曲傳江
（黑龍江省電子信息產(chǎn)品監(jiān)督檢驗院，哈爾濱150001）

采用高效的優(yōu)化反饋控制和分時檢測方法進行研究，設(shè)計在安全性能上有了更好的保證，與此同時，也給用戶提供了非常有效的監(jiān)控平臺，最終的控制精度能夠符合硬件組成的具體標準。系統(tǒng)已經(jīng)通過了用戶的檢查以及驗收，并且現(xiàn)已開始使用，通過用戶反饋情況來看性能優(yōu)良、數(shù)據(jù)準確，極大減少了人們的勞動強度，進而降低了企業(yè)生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟效益。

虛擬儀器；電子測量；系統(tǒng)軟件設(shè)計；系統(tǒng)實現(xiàn)

隨著科技信息化的不斷發(fā)展，電子測量方法已經(jīng)呈現(xiàn)出各種各樣的姿態(tài)，早在20世紀80年代，美國著名的NI公司就率先提出了“軟件就是儀器”這一虛擬儀器概念，通過這個概念，可以為用戶提供其所需要的儀器系統(tǒng)，進而把計算機系統(tǒng)強大的計算處理信息能力和儀器的測量、控制能力有機結(jié)合在一起，這樣不僅減少了儀器設(shè)備的體積，而且大大減少了企業(yè)的成本。虛擬企業(yè)實質(zhì)上就是利用高性能的模塊化硬件，并且結(jié)合相關(guān)軟件來完成每一種測試、測量以及自動化的應(yīng)用，通過計算機的顯示功能模擬出以往傳統(tǒng)的儀器控制面板，并且展示出相應(yīng)的結(jié)果，之后計算機進行運算，再運用分析處理能力不斷對信息進行采集及測量，完成最終測試。此次研制使用的是一臺工控機連接4套測試平臺，進而測量每套測試平臺的各項數(shù)據(jù)，繪制出相應(yīng)的波形，最終得出的數(shù)據(jù)經(jīng)過自動處理后存放在報表文件中。

1　系統(tǒng)硬件組成

系統(tǒng)硬件組成分成三個部分:電源部分、信號部分以及測試部分。

電源部分是指在整個測試過程中提供高精度的電源，保持在50mV以內(nèi)，電源紋波有效值小于5mV，輸出電流量在500mA以上。

信號部分使用DDS方波發(fā)生器，由77E58單片機控制DDS芯片AD9850，生成頻率為5MHz、精度為1Hz可調(diào)節(jié)的方波。在此次研究設(shè)計中，單片機以及測試系統(tǒng)之間利用串口保持通信，自動測量的時序信號使用FPGA來實現(xiàn)，使用這種方法產(chǎn)生的時序波形相對來說較為穩(wěn)定，容易實現(xiàn)。對于此次的研究設(shè)計，采用一托四系統(tǒng)，F(xiàn)AGA的邏輯進行編程。

對于測試部分，該部分將返回整個系統(tǒng)的測量值。使用GPIB總線與計算機相連進行通信，不同的測量設(shè)備會發(fā)出不同的參數(shù)，通過計算機發(fā)送不同指令進行相應(yīng)的測量，最終經(jīng)過分析處理，顯示給用戶，同時還要根據(jù)產(chǎn)品的指標來進行最后評判，得出結(jié)果，若評判結(jié)果超出規(guī)定范圍，那么就需根據(jù)屏幕上的提示來進行調(diào)整，如果在正常值范圍內(nèi)，用戶則把認可的數(shù)據(jù)存放在報表文件中，并進行備份。該系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1　系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)Fig.1 Systemoverallstructure

2　系統(tǒng)實現(xiàn)難點

第一，在實際控制過程中，保證高速閉環(huán)控制的同時，還要實現(xiàn)對大量數(shù)據(jù)有效的采集、存儲、分析、處理工作，對于一臺計算機而言，可能存在著諸多矛盾，所以此次研究設(shè)計希望能夠找到一個權(quán)衡點，通過合理布局的方法完成系統(tǒng)設(shè)計的要求。

第二，此次設(shè)計采用四托一的方式，所以對于信號而言，存在著一個共同問題，即信號的接受。每一個產(chǎn)品的待測信號路都有很多種，所以此次研究設(shè)計使用多片F(xiàn)PGA來進行擴展，進而讓信號實現(xiàn)同步鎖存輸出。

第三，為了滿足用戶的需求，采用高性能射頻接插件，將最終形成的信號直接發(fā)送到被測試的設(shè)備里，然后用戶通過手動的方法進行相應(yīng)的連接。電源輸出采用負反饋的方式供電，保證穩(wěn)定的電壓值。

3　系統(tǒng)軟件設(shè)計

考慮實際操作情況，后臺對環(huán)境參數(shù)的監(jiān)控不能夠過多占用CPU資源，所以在此次研究設(shè)計中采用VB中的Timer控件，為監(jiān)控進程分配盡可能少的時間，每隔一分鐘進行一次監(jiān)控操作。如果發(fā)現(xiàn)參數(shù)超出了誤差可控制的范圍時，就需要人工進行參數(shù)的設(shè)置，進而讓參數(shù)快速返回到之前預(yù)設(shè)值。系統(tǒng)使用小型的Microsoft Access數(shù)據(jù)庫進行備份，采用基于ADO.NET編程技術(shù)進行編程，數(shù)據(jù)庫引擎為Microsoft jet4.0 OLEDBProvider，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的搜索、修改、刪除等操作。在卡板的控制上，在VB6中采用ActiveXDLL編程技術(shù)，生成ActiveXDLL文件，同時發(fā)布相應(yīng)的COM組件，最終在VB.net中調(diào)用，解決關(guān)鍵的通信問題。

4　結(jié)語

虛擬儀器是在現(xiàn)代計算機軟件技術(shù)、通信技術(shù)以及測量技術(shù)高速發(fā)展背景下，研發(fā)出的一種先進技術(shù)，虛擬儀器的出現(xiàn)，使得現(xiàn)代測量技術(shù)進入到一個全新的電子自動化模式。虛擬儀器的電子測量系統(tǒng)已經(jīng)在很多領(lǐng)域被廣泛使用，因此探討基于虛擬儀器的電子測量系統(tǒng)如何運作具有現(xiàn)實意義，本文介紹了一個基于虛擬儀器理論、利用計算機控制標準實現(xiàn)電子測量的研制系統(tǒng)。

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Analysis of virtual instrument's electronic measurement system

QUChuan-jiang
(Heilongjiang Electronic Information Product Supervision anDInspection Institute,Harbin 150001,China)

Efficientoptimization feedback control anDtime-sharing detectionmethods can have a better guarantee of the safety performance,while also giving users a very efficientmonitoring platform,the final control precision can meet the specific criteria of hardware.Systemhas passeDthe examination anDacceptance of the user,anDis noWcoming into use, excellent performance anDaccurate data are provideDby user feedback situation,which greatly reduces the people's labor intensity,thereby reducesproduction costs,anDimproveseconomic efficiency.

Virtual instrument;Electronic Measurement;Softwaredesign;Systemimplementation

Tm930

B

1674-8646（2016）03-0086-02

2016-01-12