基于Labview的自動(dòng)化精密阻抗分析系統構架
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隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，各類(lèi)實(shí)驗研究的對象和方法也越來(lái)越復雜，相對應的實(shí)驗系統及實(shí)驗平臺的復雜度也成幾何增長(cháng)。傳統的人工操作在精確度及重復性上已遠遠不能滿(mǎn)足要求。于是儀器設備的高度可集成化和可自動(dòng)化已成為當代儀器必不可少的特性。但不同實(shí)驗系統所要求的測量參數和步驟均不同，因此所需要的實(shí)驗儀器系統同時(shí)也應該是可模塊化并且可自主集成的。虛擬儀器(VIs)概念的提出使得可以利用傳統的儀器設備來(lái)搭建不同的實(shí)驗平臺。并且由于VI是可編程和可程控的，這樣可以依據不同的實(shí)驗要求來(lái)改變實(shí)驗平臺的設計?；赩I的平臺相比較于商業(yè)化的集成平臺有著(zhù)顯著(zhù)的優(yōu)勢：a．利用各類(lèi)傳統儀器即可搭建復雜的系統；b．平臺的功能可以通過(guò)程序的改變而簡(jiǎn)單地變換；c．在避免復雜的重復性測量工作的同時(shí)，實(shí)驗的準確性也得到了顯著(zhù)的提高。
1 精密阻抗分析系統的搭建
Agilent 4294A精密阻抗分析儀主要應用于測量材料的各類(lèi)電阻、電抗、電容等參數。其高精度、可多次掃描和多參數設置使得其被廣泛應用于各類(lèi)半導體薄膜材料、納米材料和工程材料的特性測試。然而他在實(shí)驗系統的搭建中很難被集成，其主要原因是：a．缺乏方便的儲存載體；b．掃描測量需要人工進(jìn)行大量反復的數據記錄；c．單次掃描無(wú)法自動(dòng)重復進(jìn)行。但4294A內部已集成HP公司開(kāi)發(fā)的IBASIC語(yǔ)言系統以及多個(gè)移位寄存器來(lái)進(jìn)行狀態(tài)儲存和識別，同時(shí)配備有GPIB接口，因此可以利用PCI轉接GPIB卡來(lái)使4294A同個(gè)人電腦進(jìn)行數據通信及存儲。
在對于VI的設計上，選用NI公司開(kāi)發(fā)的Labview軟件。作為NI公司推出的第一款VI設計軟件，由于其高度的通用性以及高效的人機交互界面，Labview已被廣泛應用于各類(lèi)實(shí)驗儀器平臺的搭建和設計。利用Labview 8．0來(lái)進(jìn)行GPIB口地址選擇、指令輸送接收、儀器參數設定、測量指令觸發(fā)、波形繪制以及數據存儲功能的實(shí)現。
在連接上，利用ADLINK PXI-3488 GPIB卡以及GPIB專(zhuān)用通信數據線(xiàn)來(lái)實(shí)現。因此實(shí)驗系統的搭建如圖1所示。
2 Labview實(shí)驗程序的編寫(xiě)
需要利用Labview來(lái)完美實(shí)現Agi lent 4294A的各個(gè)功能。利用GPIB口可以將PC同4294A連接起來(lái)，并利用SCPI(Standard Commands for Programmable Instruments)指令來(lái)對儀器進(jìn)行狀態(tài)查詢(xún)和程序控制。4294A擁有儲存儀器狀態(tài)的一套完整的狀態(tài)寄存器。因此通過(guò)調用查詢(xún)寄存器不同位的數值就可以判斷測量參數設定是否完畢，掃描是否啟動(dòng)或停止，以及數據是否讀入。4294A的寄存器結構是一個(gè)典型的層級結構，如圖2所示。通過(guò)對事件寄存器以及狀態(tài)位寄存器相應位的查詢(xún)即可知道儀器詳細的操作狀態(tài)。
對于儀器控制部分的程序編寫(xiě)，主要分為以下幾個(gè)部分：a．儀器參數設定部分；b．圖形繪制和數據顯示部分；c．數據記錄及儲存部分。
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