基于“互聯(lián)網(wǎng)+PXI總線”的音頻自動(dòng)檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)

王繼迎　高坡　李勇

[摘 要]音頻自動(dòng)測試系統(tǒng)常用于無線電計(jì)量領(lǐng)域音頻性能檢測中，屬于一種便攜式綜合測試設(shè)備。測試系統(tǒng)具有較高的集成性功能，對于提升檢驗(yàn)的工作效率具有十分明顯的幫助。本文從測試儀檢測系統(tǒng)的基本情況入手，通過對于這種測試系統(tǒng)的使用特點(diǎn)以及功能展開論述，依據(jù)有關(guān)的數(shù)據(jù)及技術(shù)，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)器和計(jì)算機(jī)的有效配置，并通過PXI接口實(shí)現(xiàn)對于系統(tǒng)的整體連接，利用VC軟件和數(shù)據(jù)庫，虛擬儀器軟件結(jié)構(gòu)特性，運(yùn)用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，展開音頻性能自動(dòng)檢測工作。

[關(guān)鍵詞]無線電計(jì)量；音頻性能；自動(dòng)檢測系統(tǒng)

中圖分類號：TS516 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號：1009-914X（2018）32-0394-01

一、構(gòu)成自動(dòng)檢測系統(tǒng)中的硬件情況分析

音頻性能自動(dòng)測試系統(tǒng)的構(gòu)成主要應(yīng)該包括對音頻實(shí)現(xiàn)分析的模塊、信號產(chǎn)生模塊、解調(diào)分析模塊、總線控制模塊、電源控制模塊以及互聯(lián)網(wǎng)接口模塊等。因此，音頻性能自動(dòng)測試系統(tǒng)除了具備自動(dòng)檢測的功能，同時(shí)也具備音頻分析儀、音頻的信號發(fā)生儀器以及AM/FM信號發(fā)生儀器的相關(guān)功能。在檢測流程中需要進(jìn)行監(jiān)測的有效參數(shù)和該測試儀的功能息息相關(guān)，具體包含如下幾個(gè)方面：相關(guān)信號發(fā)生器的電壓和頻率、交流電壓、失真度、AM/FM信號的發(fā)生器的絕對電平、相對電平以及解調(diào)失真、諧波等。依據(jù)《信號發(fā)生器》JJG173-2003中的檢定規(guī)則和程序以及《音頻分析儀校準(zhǔn)規(guī)范》JJF1395-2013中提出的自動(dòng)檢測的相關(guān)方法，所使用的系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)器技術(shù)指標(biāo)要3倍以上高于普通測試儀表。硬件具體包括電子計(jì)算機(jī)、多元化音頻功能校準(zhǔn)器、測量接收儀器、失真度測量儀檢定裝置、鉚原子的標(biāo)準(zhǔn)頻率、打印機(jī)以及多用數(shù)字表等等。在設(shè)計(jì)中需要用到的標(biāo)準(zhǔn)器數(shù)量十分多，所需要運(yùn)用的接口總線樣式也比較多，具有PXI總線、LXI總線、USB總線以及GPIB總線等等，無論是在互操作性還是兼容性、易用性方面都降低自動(dòng)檢測的難度。通過軟件無線電控制函數(shù)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行I/O接口層的開發(fā)系統(tǒng)建立，滿足電子儀器共同使用的接口，增強(qiáng)系統(tǒng)對于硬件多種接口的兼容性，讓接口儀器可以直接跟計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)互通信息，使得測試系統(tǒng)具有更加開放的硬件平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)較高的通用性設(shè)計(jì)目標(biāo)。

在整體的檢測系統(tǒng)之中，計(jì)算機(jī)具有核心作用，能夠?qū)φ麄€(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)控制，通過對各個(gè)總線和各個(gè)儀器之間的連接情況進(jìn)行分析，使得各個(gè)儀器可以實(shí)現(xiàn)互相之間的信息通訊，對于各個(gè)儀器在操作中執(zhí)行的各種任務(wù)進(jìn)行控制，及時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換。通過檢測獲取的數(shù)據(jù)經(jīng)由計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對于檢測數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和分析，最終生成記錄，通過輸出端口進(jìn)行對所得記錄的打印處理或者通過互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳。PXI接口總線在過程中實(shí)現(xiàn)各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)器以及被檢測的儀器和計(jì)算機(jī)之間的通信控制及具體指令以及消息、數(shù)據(jù)之間的通信。測量接收機(jī)的主要功能是對電平的檢測和輸出、進(jìn)行幅度的調(diào)整等等。鉚原子頻率設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用在檢測頻率這一環(huán)節(jié)上。數(shù)字多用表實(shí)現(xiàn)對于輸出電壓的檢測。多功能校準(zhǔn)器實(shí)現(xiàn)對于頻響和交流電壓的檢測。失真度測量儀用于失真度的測量。

二、構(gòu)成自動(dòng)檢測系統(tǒng)中的軟件設(shè)計(jì)情況分析

Windows 10運(yùn)行環(huán)境下，運(yùn)用VC語言進(jìn)行軟件的開發(fā)和設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)在類級、源碼級以及控件級各種不同級別上的反復(fù)運(yùn)用，有效提升對于相關(guān)程序開發(fā)的效率。VC在應(yīng)用于儀器程控這一方向的領(lǐng)域以及調(diào)用程序和擴(kuò)展程序這些方面都具備較強(qiáng)的執(zhí)行能力，通過對于數(shù)據(jù)庫的結(jié)合，開發(fā)通用的電子儀器接口當(dāng)作軟件的接口層，從而實(shí)現(xiàn)對于PC的控制以及與所用儀器之間的信息互通，最終實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測功能。PXI總線技術(shù)和軟件無線電技術(shù)融合應(yīng)用有著很多特點(diǎn)，具體如下：

其一，軟件無線電技術(shù)中I/O的控制功能對于各種類型的儀器均適用，比如PXI、VXI，RS233，USB，LXI，GPIB儀器等等，其中也包括消息的基器件、存儲(chǔ)器器件以及寄存器的器件等等相關(guān)的儀器操作。

其二，通過對軟件無線電技術(shù)編寫模塊的驅(qū)動(dòng)程序可以使用在嵌入式的計(jì)算機(jī)中，也可以通過PXI、MXI，1394以及GPIB-VXI等等相關(guān)接口進(jìn)行遠(yuǎn)程系統(tǒng)的控制，當(dāng)進(jìn)行更換硬件時(shí)候，并不需要對模塊的驅(qū)動(dòng)程序進(jìn)行任何改動(dòng)。

其三，軟件無線電技術(shù)中I/O的控制功能可以被應(yīng)用在單處理器的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中，同時(shí)也可以被應(yīng)用在多處理器的結(jié)構(gòu)以及網(wǎng)格式分布的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中。

系統(tǒng)的軟件功能主要分成五個(gè)模塊，分別是錄入信息模塊、控制功能模塊、管理數(shù)據(jù)庫模塊、數(shù)據(jù)輸出模塊模塊。在這些模塊之中，錄入信息的模塊作為系統(tǒng)中處在最頂層的模塊，面向的對象是用戶，主要的功能是對于被檢測的儀器有效的信息進(jìn)行錄入管理，例如，檢測單位的信息、檢測儀器的型號、儀器生產(chǎn)的廠家、檢測的日期、儀器出廠的編號、檢測的地點(diǎn)、檢測時(shí)的濕度和溫度等等。

儀器的接口模塊作為系統(tǒng)中用子通信的部分，利用軟件無線電為I/O的軟件接口完成對于程序整體的控制。函數(shù)庫的實(shí)際特征，不但可以對不同類型接口以及網(wǎng)絡(luò)機(jī)制的兼容，同時(shí)也能夠保證不同類型接口使用的連接儀器在操作時(shí)選取的操作類型或者函數(shù)可以保持一致性。

控制功能的模塊在整個(gè)系統(tǒng)軟件中處于較為核心的位置，主要是依據(jù)測試儀的接口模塊以及檢測項(xiàng)目所發(fā)送的對于實(shí)際使用的標(biāo)準(zhǔn)器進(jìn)行調(diào)配使用的指導(dǎo)和命令，通過調(diào)用測試儀的指導(dǎo)命令庫，初始化測試儀的有關(guān)功能，通過合理的設(shè)置使得測試儀可以成功的進(jìn)入對于相應(yīng)功能進(jìn)行檢測的狀態(tài)中，接下來對測試儀實(shí)行檢測和控制，當(dāng)檢測完成以后，把檢測的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)發(fā)送至管理數(shù)據(jù)庫的模塊。

管理數(shù)據(jù)庫的模塊能夠?qū)ο到y(tǒng)軟件在操作過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)等其他有關(guān)信息進(jìn)行存儲(chǔ)，有效的實(shí)現(xiàn)整個(gè)軟件系統(tǒng)對于程控儀器中的控制代碼進(jìn)行調(diào)用，管理不同算法所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息、各個(gè)測量儀的基本信息以及對測試過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行存儲(chǔ)、管理和調(diào)動(dòng)使用等。除此之外，還可以對檢測參數(shù)中產(chǎn)生的允許誤差進(jìn)行設(shè)定，有效判定測量的結(jié)果。引進(jìn)先進(jìn)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，降低各種測量流程管理中的復(fù)雜性，實(shí)現(xiàn)更為方便快捷的管理，對檢測的結(jié)果進(jìn)行有效的處理，提升整個(gè)過程中管理效率的大幅度提升。

數(shù)據(jù)輸出模塊是對檢測結(jié)果進(jìn)行輸出的環(huán)節(jié)，是檢測的最終環(huán)節(jié)，通過對錄入信息以及檢測結(jié)果的記錄調(diào)用，在各種文檔格式進(jìn)行生成原始記錄，最終輸出結(jié)果，使得檢測的效率有效提高。

三、結(jié)語

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展速度越來越快，無論是工業(yè)生產(chǎn)還是人們生活都逐漸趨于網(wǎng)絡(luò)化和智能化發(fā)展，無線電計(jì)量領(lǐng)域音頻性能測試儀自動(dòng)檢測系統(tǒng)的研發(fā)在現(xiàn)代社會(huì)具有十分重要的意義，這種技術(shù)不僅可實(shí)現(xiàn)檢測效率的有效提升，同時(shí)也能使各個(gè)環(huán)節(jié)的檢測結(jié)果的精確性和準(zhǔn)確性不斷提升。

參考文獻(xiàn)

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