中國電子科技集團公司第四十一研究所 王 剛

基于GPIB總線的變頻器自動測試系統(tǒng)設計

中國電子科技集團公司第四十一研究所 王 剛

針對傳統(tǒng)測試方法工作量繁瑣等問題，設計了一套應用于變頻器的自動測試系統(tǒng)，大大提高了測試效率及測試結果的準確性。文中較全面地描述了變頻器自動測試系統(tǒng)的軟硬件組成及實現(xiàn)方法。該系統(tǒng)已應用于實際的生產(chǎn)測試中，有效驗證了系統(tǒng)設計的合理性。

變頻器；GPIB總線；自動測試系統(tǒng)

微波變頻器廣泛應用于微波發(fā)射和接收系統(tǒng)中，是系統(tǒng)的關鍵部件，其性能的可靠性對整個系統(tǒng)至關重要。隨著通信技術的發(fā)展，變頻器需要測試的技術指標越來越多，對測試系統(tǒng)的要求也相應提高。傳統(tǒng)的測試系統(tǒng)多為手動操作儀器讀數(shù)記錄，不僅耗費人力和時間，也容易出現(xiàn)操作失誤或數(shù)據(jù)誤判。

本文設計的基于GPIB總線的變頻器自動測試系統(tǒng)則實現(xiàn)了自動化測試功能，系統(tǒng)通過GPIB總線將所需的儀器及射頻開關矩陣連接到計算機上，操作人員完成測試系統(tǒng)與產(chǎn)品連接后，即可由測試系統(tǒng)完成自動測試。自動測試系統(tǒng)提高了桌面測試及環(huán)境試驗測試工作的效率和準確度，有效縮短了產(chǎn)品測試周期。

一、基于GPIB的自動測試系統(tǒng)設計

本文介紹的變頻器自動測試系統(tǒng)分為硬件和軟件兩部分，系統(tǒng)通過GPIB總線將工控機、開關矩陣和各個測試儀器進行連接，通過自動測試軟件分別對儀器狀態(tài)進行設置，再按照編輯好的測試序列依次對變頻器的各個性能進行自動測試，并對測試數(shù)據(jù)進行采集，記錄在工控機內，同時顯示最終結果。

圖1 變頻器自動測試系統(tǒng)連接框圖

圖2 系統(tǒng)軟件流程圖

二、系統(tǒng)硬件組成

該變頻器自動測試系統(tǒng)包括工控機、顯示器、射頻開關矩陣、程控穩(wěn)壓電源、數(shù)字萬用表、信號源、功率計、頻譜分析儀、標量網(wǎng)絡分析儀及測試電纜等。系統(tǒng)連接如圖1所示。

工控機在GPIB總線中作為控者，控制各個設備按照一定的次序運行，控制開關矩陣打通需要的通道，從各個測試儀器中采集測試數(shù)據(jù)，記錄并存儲測試結果，將結果以數(shù)值或圖形的形式直觀的顯示出來，方便測試人員查看及分析測試結果。

射頻開關矩陣為各設備之間提供信號的傳遞，只需按照規(guī)定將各個儀器與開關矩陣連接，便可通過工控機發(fā)出的指令，完成射頻通道的切換，實現(xiàn)各儀器的測試。

信號源為變頻器提供輸入信號，穩(wěn)壓電源為變頻器提供工作電壓。功率計、頻譜儀和標量網(wǎng)絡分析儀為射頻性能測試的儀器。

各個儀器通過GPIB總線接收控者（工控機）發(fā)出的指令，分工協(xié)作，并將測試數(shù)據(jù)通過GPIB卡輸送給工控機，存儲并顯示，供測試人員查看和分析。

三、系統(tǒng)軟件組成

自動測試軟件使用VB作為開發(fā)語言，創(chuàng)建簡潔的操作界面，方便測試人員操作。軟件主要包括以下幾個模塊：

（1）新建或打開數(shù)據(jù)庫模塊；

（2）系統(tǒng)初始化及參數(shù)設置模塊；

（3）自動測試及數(shù)據(jù)采集模塊；

（4）數(shù)據(jù)查看及處理模塊。

新建或打開數(shù)據(jù)庫模塊主要功能是新建數(shù)據(jù)存儲的數(shù)據(jù)庫或者打開已有的數(shù)據(jù)庫。軟件按照測試項目新建數(shù)據(jù)表，或者打開已有的數(shù)據(jù)庫，所有測試參數(shù)和測試數(shù)據(jù)均存于數(shù)據(jù)庫中，方便數(shù)據(jù)查詢，保證數(shù)據(jù)存儲的安全性和可追溯性。

系統(tǒng)初始化及參數(shù)設置模塊主要功能是進行儀器的自檢及儀器參數(shù)的設置。儀器自檢可以檢查出所用儀器是否在GPIB總線上連接，保證自動測試的順利進行。參數(shù)設置主要是對各儀器的測試參數(shù)進行設置，比如頻譜分析儀的參考電平、刻度、掃描寬度、分辨率帶寬和視頻帶寬等。

自動測試及數(shù)據(jù)采集模塊主要功能是控制設備（工控機）按照設定的程序運行，控制射頻開關矩陣切換到對應的儀器通道，按照設定好的測試參數(shù)自動對測試儀器進行設置，完成測試，將測試結果采集回工控機并存儲在數(shù)據(jù)庫中。

數(shù)據(jù)查看及處理模塊主要功能是查看存儲在數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，以及按照一定的算法對結果進行的比對處理。圖2是系統(tǒng)軟件流程圖。

四、系統(tǒng)運行流程

首先按照圖1連接好測試系統(tǒng)，進入程序，打開數(shù)據(jù)庫，按照測試項目建立好測試序列，對各測試項目按照測試大綱的要求進行測試參數(shù)的設置。設置完成后，程序可以選擇自動測試或手動測試。自動測試可根據(jù)環(huán)境試驗的要求，按照時間間隔自動測試，時間間隔可根據(jù)要求調整，或者按照環(huán)境溫度自動測試，例如溫度循環(huán)試驗時，根據(jù)采集到的產(chǎn)品溫度，判斷是否滿足高低溫測試的要求，滿足要求后進行測試。

自動測試開始后，測試軟件通過GPIB總線向電源發(fā)送加電指令，使變頻器開機，然后向射頻開關矩陣發(fā)送指令，開關打通一路測試儀器通道和變頻器的信號輸出通道，在向信號源發(fā)送射頻開指令，信號輸出正常后，開始按照設定的參數(shù)進行測試，采集測試結果并保存。一個測試項目完成后，開關切換至另一個儀器通道，按照設置進行測試，采集測試結果并保存。測試軟件依次按照編輯好的序列完成所有的測試項目。

由于測試數(shù)據(jù)量大、處理繁瑣、容易出錯等情況，測試人員可以利用測試軟件查看歷史數(shù)據(jù)，并進行數(shù)據(jù)比對。

五、結束語

該測試系統(tǒng)可以完成多通道、多參數(shù)等的測量工作，解決了變頻器測試項目多，工作量繁瑣等問題，大大提高了工作效率，具有較高的使用價值，對其他自動測試系統(tǒng)的設計同樣具有借鑒意義。

[1]陳炳和.計算控制系統(tǒng)基礎[M].北京:北京航空航天大學出版社,2001.

[2]李行善,左毅,孫杰.自動測試系統(tǒng)集成技術[M].北京:電子工業(yè)出版社,2004.

[3]于勁松.通用自動測試系統(tǒng)關鍵技術研究[D].北京:北京航空航天大學,2004.

[4]傅必亮,劉煜.基于GPIB和VB的自動測試系統(tǒng)設計[J].儀表技術,2010(6):52-53.