基于虛擬儀器的頻譜分析儀自動(dòng)校準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究

李雙苗

摘 要： 頻譜分析儀主要是用于一種分析周期信號(hào)或者準(zhǔn)周期信號(hào)頻譜的儀器，在通信以及廣播中得到了廣泛的運(yùn)用，目前要想頻譜分析儀的可靠性得到發(fā)揮就必須要對(duì)其進(jìn)行定期的校準(zhǔn)，但是傳統(tǒng)的校準(zhǔn)方法還存在著許多的問題，虛擬儀器的出現(xiàn)有效實(shí)現(xiàn)了頻譜分析儀自動(dòng)校準(zhǔn)的功能，使頻譜分析儀在使用的過程中更加智能、高效以及可靠。

關(guān)鍵詞： 虛擬儀器;頻譜分析儀;自動(dòng)校準(zhǔn);設(shè)計(jì)

1.虛擬儀器的理論概述

虛擬儀器主要是指通過現(xiàn)代儀器的技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行結(jié)合產(chǎn)生的新型的儀器，它是以計(jì)算機(jī)為核心，由用戶自己進(jìn)行設(shè)計(jì)，并且其中擁有虛擬的操作面板，由測(cè)試軟件實(shí)現(xiàn)其中的測(cè)試功能的一種計(jì)算機(jī)的儀器系統(tǒng)。它在很大程度上改善傳統(tǒng)儀器開發(fā)和維護(hù)費(fèi)用高、功能比較固定且互聯(lián)有限等的缺點(diǎn)，讓軟件的開發(fā)能夠更加靈活、與網(wǎng)絡(luò)的連接更加方便等，讓頻譜分析儀的自動(dòng)校準(zhǔn)的功能在虛擬儀器的發(fā)展下得到不斷的創(chuàng)新，使其自動(dòng)校準(zhǔn)的質(zhì)量得到不斷地提升。

2.頻譜分析儀自動(dòng)校準(zhǔn)的設(shè)計(jì)

2.1軟件設(shè)計(jì)的整體框架

2.1.1基于虛擬儀器的系統(tǒng)軟件體系

構(gòu)成虛擬儀器系統(tǒng)的軟件主要有輸出/輸入的接口軟件、儀器驅(qū)動(dòng)的軟件以及進(jìn)行應(yīng)用的軟件，其中輸出/輸入的軟件是主要是儀器以及儀器驅(qū)動(dòng)程序之間存在的，它直接對(duì)儀器內(nèi)部的寄存器的單位進(jìn)行數(shù)據(jù)存取的操作，測(cè)試以及控制接口的總線和器件，并對(duì)其提供相應(yīng)的底層的軟件層，是整個(gè)軟件的基礎(chǔ)和核心，它能夠讓虛擬儀器系統(tǒng)更加開放和統(tǒng)一;儀器驅(qū)動(dòng)程序是讓用戶能夠擁有一個(gè)使用儀器進(jìn)行操作的相對(duì)比較抽象的操作函數(shù)集，它是應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)的基礎(chǔ)，也是連接輸入/輸出接口軟件的有效工具;應(yīng)用軟件中主要有儀器控制面板的軟件以及分析和處理數(shù)據(jù)的軟件，它能夠通過使用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的圖形功對(duì)虛擬儀器的面板提供工作的基礎(chǔ)，能夠讓用戶通過使用操作的儀器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、分析和處理的工作等。它們?nèi)咧g缺一不可，其中儀器驅(qū)動(dòng)程序更是其中的紐帶和橋梁。

2.1.2劃分軟件的模塊

整個(gè)虛擬儀器系統(tǒng)被劃分為底層的VISA的通信模塊、進(jìn)行校準(zhǔn)測(cè)試的模塊、處理數(shù)據(jù)的模塊以及生成證書的模塊。通過對(duì)輸入/輸出接口的軟件庫(kù)的調(diào)用讓計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)各個(gè)受控的設(shè)備之間的通信，并有效使用儀器的驅(qū)動(dòng)程序?qū)x器進(jìn)行操作以及管理，在執(zhí)行校準(zhǔn)測(cè)試的同時(shí)對(duì)測(cè)試的數(shù)據(jù)進(jìn)行接收，顯示出實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，最后再維護(hù)以及讀取數(shù)據(jù)庫(kù)，生成檢定的證書。有效通過GPIB的通用接口總線能夠?qū)⒌讓拥腣ISA通信模塊以及校準(zhǔn)測(cè)試的模塊運(yùn)用在計(jì)算機(jī)內(nèi)，使計(jì)算機(jī)能夠遠(yuǎn)程控制各個(gè)設(shè)備，有效完成校準(zhǔn)測(cè)試的工作，利用數(shù)據(jù)庫(kù)指令儀器程控以及處理設(shè)置的參數(shù)數(shù)據(jù)和生成檢定的證書主要是處理數(shù)據(jù)的模塊和生成證書的模塊的功能。

2.2在VB環(huán)境下底層VISA通信的應(yīng)用

GPIB、VXI以及GPIB-VXI三種接口可以在底層VISA通信中連接到儀器，其中GPIB的接口要想連接VXI的儀器必須要通過一個(gè)命令的模塊，而另外兩個(gè)接口都能夠直接對(duì)VXI儀器進(jìn)行連接。在VB的環(huán)境下有效運(yùn)用底層VISA通信程控操作儀器，就必須要先將VISA所提供的VISA VB的模塊在工程文件中進(jìn)行加載，讓其的標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)以及子程序能夠在程序設(shè)計(jì)中得到調(diào)用。

3.實(shí)現(xiàn)軟件功能的方法

3.1頻譜分析儀自動(dòng)校準(zhǔn)軟件的應(yīng)用規(guī)范

3.1.1使用相對(duì)統(tǒng)一的校準(zhǔn)方法

由于頻譜分析儀的校準(zhǔn)方法以及校準(zhǔn)的項(xiàng)目都不一樣，所以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)校準(zhǔn)有很大的麻煩，比如安捷倫的頻譜分析儀與RS的頻譜分析儀，由于設(shè)計(jì)兩個(gè)頻譜分析儀的是兩家不同的公司，因此對(duì)軟件的設(shè)計(jì)理念一定不相同，所以校準(zhǔn)的方法也在很大程度上存在著差異，解決這種問題，可以有效根據(jù)相關(guān)的頻譜分析儀的校準(zhǔn)規(guī)范中的要求，對(duì)所有不同種類的頻譜分析儀都根據(jù)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)相同的項(xiàng)目以及步驟進(jìn)行校準(zhǔn)工作，采用相對(duì)統(tǒng)一的校準(zhǔn)方法讓校準(zhǔn)的結(jié)果更有質(zhì)量。

3.1.2建立相應(yīng)的指令庫(kù)

生產(chǎn)頻譜儀的生產(chǎn)廠家不同，指令也不會(huì)相同，并且隨著社會(huì)在不斷的發(fā)展，一個(gè)生產(chǎn)廠家生產(chǎn)出的頻譜儀的指令也會(huì)存在差異，所以要想校準(zhǔn)系統(tǒng)擁有一定的通用性，在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，要對(duì)不同型號(hào)的頻譜儀建議一個(gè)相應(yīng)的指令庫(kù)，讓校準(zhǔn)系統(tǒng)能夠有效根據(jù)指令庫(kù)中的指令對(duì)工作時(shí)的內(nèi)容進(jìn)行自動(dòng)的調(diào)整，讓不同型號(hào)的頻譜分析儀的校準(zhǔn)工作都能夠得到完成。

3.1.3任意選擇校準(zhǔn)點(diǎn)

不同的頻譜分析儀所校準(zhǔn)的點(diǎn)也不相同，盡管是同一個(gè)頻譜分析儀，可會(huì)因?yàn)檫x的分析材料的不同，使校準(zhǔn)的頻率發(fā)生變化，所以使用虛擬儀器對(duì)不同的頻譜分析儀進(jìn)行校準(zhǔn)的時(shí)候，可以先將頻譜分析儀的校準(zhǔn)點(diǎn)通過一個(gè)固定的模式儲(chǔ)存在兩個(gè)Excel的表格當(dāng)中，在自動(dòng)的校準(zhǔn)系統(tǒng)開始運(yùn)行的時(shí)候，再將表格中的校準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行調(diào)取，在對(duì)應(yīng)的頻譜儀中進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置，靈活選擇校準(zhǔn)點(diǎn)，讓頻譜分析儀的自動(dòng)校準(zhǔn)工作能夠順利地進(jìn)行。

4.結(jié)束語(yǔ)

基于虛擬儀器的頻譜分析儀自動(dòng)校準(zhǔn)軟件能夠在一定程度上提高頻譜分析儀的測(cè)試能力以及工作的效率，并且還具有一定的通用性和擴(kuò)展性，能讓頻譜分析儀得到更加廣泛的運(yùn)用，所以要想其能夠得到可持續(xù)的發(fā)展，還需加大對(duì)基于虛擬儀器的頻譜分析儀的自動(dòng)校準(zhǔn)設(shè)計(jì)的研究。

參考文獻(xiàn)

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