基于虛擬儀器的激光性能參數測量系統

摘要：根據工程應用的實(shí)際需求，確立了以PXI虛擬儀器技術(shù)來(lái)構建測量系統的總體方案。完成了激光性能參數綜合測量系統的硬件設備選型并構建了測量系統原型，設計了測量系統的軟件方案。功能模塊主要包括：激光脈沖波形測量模塊、激光編碼精度測量模塊、激光脈沖能量測量模塊、激光遠場(chǎng)發(fā)散角測量模塊及激光光束質(zhì)量分析模塊等。對測量系統進(jìn)行了軟、硬件聯(lián)調，進(jìn)行了系統功能測試，結果表明各項指標符合系統設計的功能要求，并在實(shí)際生產(chǎn)中得到了應用。
關(guān)鍵詞：激光；虛擬儀器；測試系統；PXI總線(xiàn)

0 引言
虛擬儀器是計算機技術(shù)在儀器儀表領(lǐng)域的應用所形成的一種新型的、富有生命力的儀器種類(lèi)。它的發(fā)展是信息技術(shù)的一個(gè)主要領(lǐng)域，對科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和國防、工業(yè)、農業(yè)產(chǎn)生有著(zhù)不可估量的影響，在復雜環(huán)境下完成自動(dòng)化測試是虛擬儀器的拿手好戲，這一點(diǎn)是傳統的獨立儀器難以勝任的。在硬件基礎上創(chuàng )建虛擬儀器系統的關(guān)鍵是軟件，虛擬儀器由計算機、儀器硬件和應用軟件三大要素構成，計算機與儀器硬件又稱(chēng)為虛擬儀器的通用硬件平臺(簡(jiǎn)稱(chēng)硬件平臺)。其優(yōu)點(diǎn)有：儀器面板設置便捷，方便靈活；以軟件實(shí)現傳統儀器的硬件功能，物美價(jià)廉；儀器性能的改進(jìn)和功能的擴展只需要更新軟件，成本低；研制周期短；可利用網(wǎng)絡(luò )技術(shù)實(shí)現網(wǎng)絡(luò )上的設備互聯(lián)互控。

1 系統硬件設計
測量系統硬件設計的指導思想為：“實(shí)用、可靠、先進(jìn)、經(jīng)濟”，以保證設備在生產(chǎn)線(xiàn)長(cháng)期穩定發(fā)揮效能。為此需把握以下幾點(diǎn)：
(1)測量設備的硬件模塊選型應滿(mǎn)足測量各項功能的主要技術(shù)指標要求；
(2)測量設備的硬件模塊盡量采用成熟的商用設備，以提高系統的穩定性和測量成功率；
(3)在滿(mǎn)足功能要求的前提下，優(yōu)化測量光路，降低測量沒(méi)備的數量和成本，提高性?xún)r(jià)比；
(4)盡量采用成熟的PXI總線(xiàn)技術(shù)，模塊化設計，使用系統易擴展；
(5)設計考慮人機工程因素，操作舒適方便；
(6)整個(gè)系統按模塊化設計，各自具有獨立的功能，以方便系統的安裝、調試、維護、擴展等。
1．1 系統硬件選型
現階段較為主流的虛擬儀器技術(shù)為VXI總線(xiàn)虛擬儀器技術(shù)及PXI總線(xiàn)虛擬儀器技術(shù)?？紤]到實(shí)際的工程應用，最終選用成本低、易便攜、總線(xiàn)傳輸速度快的PXI總線(xiàn)系統。
基于PXI總線(xiàn)的電控系統要完成以下功能：頻率測量、時(shí)間測量、能量測量、光束質(zhì)量測量。PXI主機置于德國威圖機柜內，各測量設備排布在防震光學(xué)平臺上，在中心PXI測控計算機的協(xié)調下完成測量。電控系統的功能框圖如圖1所示。