基于虛擬儀器的某弱信號處理模塊測試系統設計與實(shí)

0 引 言
隨著(zhù)測控技術(shù)的發(fā)展，要求測試的項目和測試參數日益增多，對自動(dòng)化測試速度和測試準確度也提出了較高的要求。虛擬儀器是基于計算機和標準總線(xiàn)技術(shù)的模塊化系統，通常由控制模塊、儀器模塊和軟件組成。由軟件將計算機硬件資源與儀器硬件有機的融合為一體，從而把計算機強大的計算處理能力和儀器硬件的測量、控制能力結合在一起，大大縮小了儀器硬件的成本和體積，并通過(guò)軟件對數據進(jìn)行顯示、存儲以及分析處理，廣泛應用于民用和軍用測量領(lǐng)域Ⅲ。作為虛擬儀器技術(shù)的一種，GPIB總線(xiàn)儀器以其良好的可靠性和高精度性使基于該總線(xiàn)的虛擬儀器在自動(dòng)化測試領(lǐng)域中得到廣泛的研究與應用。
GPIB總線(xiàn)是一個(gè)數字式的24線(xiàn)并行總線(xiàn)。它由16條信號線(xiàn)和8條接地返回線(xiàn)組成。GPIB的16條信號線(xiàn)分為8條數據線(xiàn)，5條接口管理線(xiàn)，3條握手線(xiàn)等三大組?？梢詫?shí)現諸如總線(xiàn)初始化、設備尋址或地址釋放以及為遠程或本地編程設置設備模式的任務(wù)。GPIB使用8位并行的異步數據傳輸方案。
由于某弱信號處理模塊需要測試的性能指標繁多，傳統的手動(dòng)測量的方法效率較低，人為因素的影響較大，操作失誤情況下容易損壞模塊，不適用于批量生產(chǎn)的產(chǎn)品測試。研制針對該模塊的自動(dòng)測試設備在批量的產(chǎn)品測試中可以有效的節省人力和時(shí)間，減少由于人為因素而產(chǎn)生的差錯，提高測試準確性，對于產(chǎn)品的批量生產(chǎn)具有很大的促進(jìn)作用，并有利于對產(chǎn)品的質(zhì)量控制。

1 系統的主要功能
該自動(dòng)測試系統主要應用在對某型弱信號處理模塊的自動(dòng)化檢測中，實(shí)現對7個(gè)大項，100多個(gè)小項的自動(dòng)化檢測，取代使用分立的儀器逐項手動(dòng)測試。測試系統需具備以下幾個(gè)主要功能。1)為模塊提供+12V、-12V直流電源及可變頻變幅的正弦及脈沖信號輸入；2)測試模塊的交流噪聲及直流偏置；3)測試交流通道輸出波形失真度；4)進(jìn)行模塊的跨阻、高低端截止頻率、AGC、隔離度等多項性能參數的自動(dòng)測試；5)測試直流通道跨阻等性能指標；6)提供高低溫測試夾具并實(shí)現常溫及高低溫狀態(tài)下的測試；7)對結果以波形及數據表等方式記錄顯示和打印輸出；8)自檢功能及過(guò)流保護功能。測試系統應具有良好的圖形用戶(hù)界面，友好的人機對話(huà)環(huán)境。軟件界面上應包括電源自檢和信號源自檢以及自校準功能。輸入模塊的激勵信號的頻率和幅值可以調節。測試系統應有兩種工作方式，可以按照測試項目順序依次進(jìn)行測試，也可以對選中的單個(gè)或多個(gè)測試項目進(jìn)行程控測試。測試過(guò)程中界面上實(shí)時(shí)顯示測試系統的工作狀態(tài)、測試項目和測得的數據。具有產(chǎn)品測試數據實(shí)時(shí)記錄、儲存及打印功能，能自動(dòng)生成規范的測試報告、測試曲線(xiàn)。測試過(guò)程可隨時(shí)終止，并可查看自動(dòng)生成的測試表格，自動(dòng)標識不合格項。測試系統的組成框圖如圖1所示。測試系統的設計包括硬件沒(méi)計和軟件設計兩部分。

2 測試系統硬件設計
測試系統的硬件部分由專(zhuān)用夾具、采集控制板、GPIB接口卡、數字I／O卡、函數信號發(fā)生器、數字萬(wàn)用表、數字存儲示波器及工控機等組成。工控機通過(guò)采集控制板對模塊的各引腳通道進(jìn)行選擇并發(fā)送信號，待測量通道的信號輸入到相應儀器進(jìn)行測量。工控機與各儀器通過(guò)GPIB總線(xiàn)相連，將控制命令發(fā)送到各儀器，測得的數據被發(fā)送到工控機進(jìn)行分析處理等工作。采用GPIB總線(xiàn)星型連接方式，可以避免因某個(gè)儀器的關(guān)閉或非正常工作而影響工控機與其他儀器間的通信。