脈沖信號自動檢定與校準(zhǔn)系統(tǒng)設(shè)計

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

0 引言
隨著電子科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，脈沖信號類儀器(如脈沖信號發(fā)生器、示波器校準(zhǔn)儀等)已成為電子技術(shù)工作者不可缺少的重要工具之一，長期以來。國內(nèi)對脈沖信號儀器進(jìn)行檢定一直是通過手工操作完成的。通常，對脈沖信號儀器檢定／校準(zhǔn)需進(jìn)行十幾個項目，而且需要重復(fù)多次操作工作標(biāo)準(zhǔn)儀器和被校準(zhǔn)的脈沖信號儀器，同時反復(fù)記錄和計算結(jié)果，最后才能打印證書。檢定／校準(zhǔn)過程不僅勞動強(qiáng)度大，工作效率低，而且檢定的數(shù)據(jù)也不易管理。同時，人工檢測往往受操作者個人習(xí)慣和視差等因素的影響，測試精度較低，尤其是長時間的重復(fù)操作難免出錯，也給計量工作帶來了安全隱患。針對這些問題，本文詳細(xì)介紹了一種基于GPIB總線的脈沖信號自動檢測與校準(zhǔn)系統(tǒng)平臺的設(shè)計方法。利用該平臺能夠準(zhǔn)確快速地測量參數(shù)，直觀地顯示測試結(jié)果，自動存儲測試數(shù)據(jù)，從而使檢定校準(zhǔn)工作變得簡單、方便，因而具有廣闊的應(yīng)用前景。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計
本系統(tǒng)采用計算機(jī)測控理論和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，并采用Visual Basic高級語言、VISA I／O函數(shù)庫及Access數(shù)據(jù)庫來解決常用接口(GPIB、RS23 2、TCP／IP、USB)的兼容以及不同測量標(biāo)準(zhǔn)、不同被測儀器兼容性設(shè)計等關(guān)鍵技術(shù)問題，從而建立一個脈沖信號自動檢定／校準(zhǔn)軟件平臺。
本系統(tǒng)以計算機(jī)為中心，通過GPIB數(shù)據(jù)采集器與標(biāo)準(zhǔn)儀器和被檢定／校準(zhǔn)儀器進(jìn)行連接，以控制標(biāo)準(zhǔn)儀器輸出設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)信號，同時讀取被檢定／校準(zhǔn)儀器的測量值，最后通過相關(guān)數(shù)據(jù)庫保存檢定／校準(zhǔn)結(jié)果。檢定／校準(zhǔn)測試完成后，可將檢定／校準(zhǔn)數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)庫中讀出，然后以檢定／校準(zhǔn)證書或原始記錄的形式打印輸出，從而完成自動化檢定／校準(zhǔn)，其系統(tǒng)原理框圖如圖1所示。其中，GPIB數(shù)據(jù)采集器采用Agilent公司的82357B GPIB／USB數(shù)據(jù)采集卡。

用戶利用該平臺可以不需編程，而是通過數(shù)據(jù)庫文本編輯界面來快速實(shí)現(xiàn)脈沖信號類測試儀器的自動檢定／校準(zhǔn)系統(tǒng)開發(fā)，其相關(guān)測試流程可自動編制，同時，脈沖信號類被測儀器均可自動測量，整套系統(tǒng)的數(shù)據(jù)可實(shí)現(xiàn)自動分析、計算與自動管理。
1．1 主要功能
當(dāng)測量標(biāo)準(zhǔn)可程控時，該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對任意可程控的脈沖信號源、示波器校準(zhǔn)源、多功能校準(zhǔn)源等脈沖參數(shù)信號類儀器進(jìn)行自動檢定／校準(zhǔn)；同時也可實(shí)現(xiàn)對任意不可程控的脈沖信號源、示波器校準(zhǔn)源、多功能校準(zhǔn)源等脈沖參數(shù)信號類儀器的半自動檢定／校準(zhǔn)。
另外，用戶也可以自行設(shè)計檢定／校準(zhǔn)測試項目、檢定／校準(zhǔn)測試點(diǎn)、輸出形式以及證書格式等。
1．2 工作原理
本系統(tǒng)的脈沖信號參數(shù)有±DC電壓、方波電壓、時標(biāo)、脈沖幅度、脈沖頻率、沿參數(shù)、延遲時間、脈沖寬度、脈沖周期和脈寬、延遲晃動、正弦信號平坦度以及諧波失真等。
計算機(jī)通過GPIB總線發(fā)送控制命令給脈沖信號自動測試系統(tǒng)以完成測試過程?，F(xiàn)以測量±DC電壓為例，首先由計算機(jī)發(fā)送測試命令給數(shù)字多用表3458A，再根據(jù)脈沖信號的顯示改變控制命令，同時改變輸出信號，然后重復(fù)此過程，直到脈沖信號的顯示參數(shù)滿足要求為止。如測量脈沖頻率、脈沖周期等參數(shù)，則需要發(fā)送控制命令到計數(shù)器53131A；而要測量正弦信號平坦度等參數(shù)，則需要用到工作標(biāo)準(zhǔn)8651A功率計。
其次就是計算測量誤差。由計算機(jī)發(fā)送讀取命令給各項工作標(biāo)準(zhǔn)儀器，相應(yīng)工作標(biāo)準(zhǔn)儀器將脈沖波形參數(shù)信號滿足技術(shù)指標(biāo)要求的數(shù)據(jù)(稱
作實(shí)際值或返回值)回傳給計算機(jī)，然后根據(jù)測量值、返回值及相應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)來計算測量誤差。