脈沖信號自動(dòng)檢定與校準系統設計

摘要：介紹了一種基于GPIB總線(xiàn)的脈沖信號自動(dòng)檢定系統的設計方案。本方案通過(guò)GPIB總線(xiàn)接口將所有測試儀器與PC機連成一體，以實(shí)現對脈沖信號的全自動(dòng)檢定，從而大幅度地提高脈沖信號檢定／校準系統的檢定精度和檢定效率。
關(guān)鍵詞：自動(dòng)檢定系統；GPIB；脈沖信號；校準

0 引言
隨著(zhù)電子科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，脈沖信號類(lèi)儀器(如脈沖信號發(fā)生器、示波器校準儀等)已成為電子技術(shù)工作者不可缺少的重要工具之一，長(cháng)期以來(lái)。國內對脈沖信號儀器進(jìn)行檢定一直是通過(guò)手工操作完成的。通常，對脈沖信號儀器檢定／校準需進(jìn)行十幾個(gè)項目，而且需要重復多次操作工作標準儀器和被校準的脈沖信號儀器，同時(shí)反復記錄和計算結果，最后才能打印證書(shū)。檢定／校準過(guò)程不僅勞動(dòng)強度大，工作效率低，而且檢定的數據也不易管理。同時(shí)，人工檢測往往受操作者個(gè)人習慣和視差等因素的影響，測試精度較低，尤其是長(cháng)時(shí)間的重復操作難免出錯，也給計量工作帶來(lái)了安全隱患。針對這些問(wèn)題，本文詳細介紹了一種基于GPIB總線(xiàn)的脈沖信號自動(dòng)檢測與校準系統平臺的設計方法。利用該平臺能夠準確快速地測量參數，直觀(guān)地顯示測試結果，自動(dòng)存儲測試數據，從而使檢定校準工作變得簡(jiǎn)單、方便，因而具有廣闊的應用前景。

1 系統總體設計
本系統采用計算機測控理論和網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，并采用Visual Basic高級語(yǔ)言、VISA I／O函數庫及Access數據庫來(lái)解決常用接口(GPIB、RS23 2、TCP／IP、USB)的兼容以及不同測量標準、不同被測儀器兼容性設計等關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，從而建立一個(gè)脈沖信號自動(dòng)檢定／校準軟件平臺。
本系統以計算機為中心，通過(guò)GPIB數據采集器與標準儀器和被檢定／校準儀器進(jìn)行連接，以控制標準儀器輸出設定的標準信號，同時(shí)讀取被檢定／校準儀器的測量值，最后通過(guò)相關(guān)數據庫保存檢定／校準結果。檢定／校準測試完成后，可將檢定／校準數據從數據庫中讀出，然后以檢定／校準證書(shū)或原始記錄的形式打印輸出，從而完成自動(dòng)化檢定／校準，其系統原理框圖如圖1所示。其中，GPIB數據采集器采用Agilent公司的82357B GPIB／USB數據采集卡。

用戶(hù)利用該平臺可以不需編程，而是通過(guò)數據庫文本編輯界面來(lái)快速實(shí)現脈沖信號類(lèi)測試儀器的自動(dòng)檢定／校準系統開(kāi)發(fā)，其相關(guān)測試流程可自動(dòng)編制，同時(shí)，脈沖信號類(lèi)被測儀器均可自動(dòng)測量，整套系統的數據可實(shí)現自動(dòng)分析、計算與自動(dòng)管理。
1．1 主要功能
當測量標準可程控時(shí)，該系統可實(shí)現對任意可程控的脈沖信號源、示波器校準源、多功能校準源等脈沖參數信號類(lèi)儀器進(jìn)行自動(dòng)檢定／校準；同時(shí)也可實(shí)現對任意不可程控的脈沖信號源、示波器校準源、多功能校準源等脈沖參數信號類(lèi)儀器的半自動(dòng)檢定／校準。
另外，用戶(hù)也可以自行設計檢定／校準測試項目、檢定／校準測試點(diǎn)、輸出形式以及證書(shū)格式等。
1．2 工作原理
本系統的脈沖信號參數有±DC電壓、方波電壓、時(shí)標、脈沖幅度、脈沖頻率、沿參數、延遲時(shí)間、脈沖寬度、脈沖周期和脈寬、延遲晃動(dòng)、正弦信號平坦度以及諧波失真等。
計算機通過(guò)GPIB總線(xiàn)發(fā)送控制命令給脈沖信號自動(dòng)測試系統以完成測試過(guò)程?，F以測量±DC電壓為例，首先由計算機發(fā)送測試命令給數字多用表3458A，再根據脈沖信號的顯示改變控制命令，同時(shí)改變輸出信號，然后重復此過(guò)程，直到脈沖信號的顯示參數滿(mǎn)足要求為止。如測量脈沖頻率、脈沖周期等參數，則需要發(fā)送控制命令到計數器53131A；而要測量正弦信號平坦度等參數，則需要用到工作標準8651A功率計。
其次就是計算測量誤差。由計算機發(fā)送讀取命令給各項工作標準儀器，相應工作標準儀器將脈沖波形參數信號滿(mǎn)足技術(shù)指標要求的數據(稱(chēng)
作實(shí)際值或返回值)回傳給計算機，然后根據測量值、返回值及相應的技術(shù)指標來(lái)計算測量誤差。