袁傳信

(馬鞍山職業(yè)技術(shù)學院,安徽 馬鞍山 243031)

音頻性能測試儀自動檢測系統(tǒng)的研發(fā)

袁傳信

(馬鞍山職業(yè)技術(shù)學院,安徽 馬鞍山 243031)

音頻性能測試儀常用在導航系統(tǒng)以及汽車音響的生產(chǎn)中，是一種小型的用于檢測的設(shè)備。該測試儀具有較高的集成性功能，對于提升檢驗產(chǎn)品的工作效率具有十分明顯的幫助。本文從該測試儀檢測系統(tǒng)的基本情況入手，通過對于這種測試儀的使用特點以及功能展開論述，依據(jù)有關(guān)的數(shù)據(jù)及技術(shù)，進行標準器和計算機的有效配置，并通過USB、GPIB接口實現(xiàn)對于系統(tǒng)的整體連接，利用VC這種系統(tǒng)軟件，Microsoft Access當作后臺數(shù)據(jù)庫，VISA為分本特性，再運用計算機作為控制整體狀況的設(shè)備，展開自動檢測音頻性能工作。

音頻性能；測試儀；自動檢測系統(tǒng)

音頻作為多媒體領(lǐng)域中一種十分重要的媒體，存在于我們生產(chǎn)生活的方方面面。人類所能夠感知的音頻信號的范圍大概在20Hz到20KHz這一頻率之間。利用這一特點，音頻技術(shù)有了較為重要的發(fā)展，同時，音頻相關(guān)技術(shù)也被越來越多的應用于生產(chǎn)操作之中，隨著計算機技術(shù)的日益深化，音頻技術(shù)實現(xiàn)了與計算機技術(shù)的相互融合，實現(xiàn)了對于一些人工操作的代替，音頻性能測試儀中的自動檢測功能正是音頻技術(shù)與計算機技術(shù)融合的重要發(fā)展成果。

音頻性能測試儀通常使用于生產(chǎn)導航系統(tǒng)以及汽車音響的過程中，這種測試儀屬于小型檢測設(shè)備，具有較高的集成性功能，幫助產(chǎn)品檢測率的提升。在汽車以及電子類產(chǎn)品的生產(chǎn)中，該檢測儀受到廣泛的青睞。因為該測試儀一般會被大量使用在生產(chǎn)線上，涉及到的參數(shù)指標眾多，有關(guān)臺件的數(shù)量大，這也是該檢測儀在使用過程中最為明顯的問題。在傳統(tǒng)的生產(chǎn)過程中，常用的檢測方式一般都是人工手動進行相關(guān)檢測工作，這種方式帶來較大工作強度，并且工作效率十分低下。因為人工因素出現(xiàn)的疏忽以及其他的一些原因，經(jīng)常會造成一些難以避免的錯誤，由此可見，不斷提升檢測的可靠性以及準確性，將檢測所需的時間縮短，提升檢測工作的效率是生產(chǎn)過程中必須重視起來的問題。因此，研究開發(fā)出一套完善的能夠進行自動檢測的音頻性能測試儀是十分必要的工作。將VC作為系統(tǒng)的開發(fā)語言，將Microsoft Access做成系統(tǒng)后臺的數(shù)據(jù)庫，合理運用VISA的有關(guān)特性，使用計算機設(shè)備進行有效控制，利用GPIB以及USB和RS232為總線的接口，對測控儀以及計量標準器進行有效的控制，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的有效管理功能以及自動檢測功能等等。

一、構(gòu)成自動檢測系統(tǒng)中的硬件情況分析

所研究的測試儀的構(gòu)成主要應該包括對音頻實現(xiàn)分析的模塊、能夠發(fā)出信號的模塊、可以發(fā)出音頻信號的模塊、有效計算頻率的模塊、控制外部狀況的模塊以及操作箱模塊等。因此，該測試儀除了具備自動檢測的功能，同時也具備音頻分析儀、音頻的信號發(fā)生儀器以及AM/FM信號發(fā)生儀器的相關(guān)功能。在生產(chǎn)流程中需要進行監(jiān)測的有效參數(shù)和該測試儀產(chǎn)生的功能息息相關(guān)，具體包含如下幾個方面：相關(guān)信號發(fā)生器的電壓和頻率、交流電壓、失真度、AM/FM信號的發(fā)生器的絕對電平、相對電平以及解調(diào)失真、諧波等。依據(jù)《信號發(fā)生器》JJG173-2003中的鑒定規(guī)則和程序以及《音頻分析儀校準規(guī)范》JJF1395-2013中提出的自動檢測的相關(guān)方法，所提供的系統(tǒng)標準器指標要3倍以上高于測試儀，對于檢測技術(shù)非常滿足。

這一系統(tǒng)中主要的硬件構(gòu)成具體包括電子計算機、多元化音頻功能校準器(9100A)、測量接收儀器(FSMR)、失真度測量儀檢定裝置(DS-1B2)、銣原子的標準頻率(PM6681R)、打印機以及多用數(shù)字表(2000)等等構(gòu)成。因此在設(shè)計中需要用到的標準器數(shù)量十分多，所需要運用的接口總線樣式也比較多，具有USB總線以及GPIB總線等等，而測試儀上的接口型號是RS232型號的總線接口，無論是在互操作性還是兼容性、易用性方面都使得自動檢測的難度大大提升。因為種種原因，必須通過VISA庫進行I/O接口層的開發(fā)系統(tǒng)建立，設(shè)計出能夠滿足電子儀器共同使用的接口，增強系統(tǒng)對于硬件多種接口的兼容性，讓接口儀器可以直接跟計算機互通信息，使得所建立的測試系統(tǒng)具有更加便捷的硬件平臺，在設(shè)計中能夠?qū)崿F(xiàn)較高的通用性。

在整體的檢測系統(tǒng)之中，計算機具有主導作用，能夠?qū)φ麄€系統(tǒng)實現(xiàn)控制，通過對各個總線和各個儀器之間的連接情況進行分析，使得各個儀器可以實現(xiàn)互相之間的信息通訊，對于各個儀器在操作中執(zhí)行的各種任務(wù)進行控制，及時的進行數(shù)據(jù)的交換。通過檢測獲取的數(shù)據(jù)必須經(jīng)由計算機實現(xiàn)對于檢測數(shù)據(jù)的存儲和分析，最終生成記錄，接下來需要打印機進行對于所得記錄的打印處理。GPIB接口總線在此過程中則起到了各個標準器以及被檢測的儀器和計算機之間的連接作用，所要完成的任務(wù)具體包括指令以及消息、數(shù)據(jù)之間的通信。測量接收機的主要功能是對于電平的檢測和輸出、進行幅度的調(diào)整等等。銣原子頻率設(shè)定的標準可以應用在檢測頻率這一環(huán)節(jié)上。數(shù)字多用表則可以實現(xiàn)對于輸出電壓的檢測。多功能校準器主要實現(xiàn)對于頻響和交流電壓的檢測。而失真度測量儀則是用于失真度的測量。

二、構(gòu)成自動檢測系統(tǒng)中的軟件設(shè)計情況分析

所設(shè)計的系統(tǒng)在計算機Windows XP的環(huán)境下，需要運用VC這一語言進行軟件的開發(fā)和設(shè)計，實現(xiàn)系統(tǒng)在類級、源碼級以及控件級各種不同級別上的反復運用，并且所編譯的程序在開發(fā)維護上比較容易，有效的提升對于相關(guān)程序開發(fā)的效率，除此之外，VC在應用于儀器程控這一方向的領(lǐng)域以及調(diào)用程序和擴展程序這些方面都具備較強的執(zhí)行能力。通過對于VISA庫的結(jié)合，開發(fā)通用的電子儀器接口當作軟件的接口層，從而實現(xiàn)對于PC的控制以及與所用儀器之間的信息互通，最終實現(xiàn)自動檢測功能。這其中，VISA即Virtual Instrumentation Software Architecture的縮寫，中文名稱為虛擬儀器軟件結(jié)構(gòu)，是隨著VXI這一總線技術(shù)的不斷發(fā)展完善而出現(xiàn)的。VISA有著很多突出的特點，具體包括如下方面：

其一，VISA中I/O的控制功能對于各種類型的儀器均適用，比如VXI、RS233、USB、LAN、GPIB儀器等等，其中也包括消息的基器件、存儲器器件以及寄存器的季器件等等相關(guān)的儀器操作。

其二，具有和儀器的硬件接口沒有關(guān)聯(lián)的特點，也就是說，通過對VISA編寫模塊的驅(qū)動程序的有關(guān)利用可以使用在嵌入式的計算機的系統(tǒng)VXI中，也可以通過MXI、1394以及GPIB-VXI等等相關(guān)接口進行系統(tǒng)的控制，當進行不同廠家的VPP規(guī)范更換硬件的時候，并不需要對模塊的驅(qū)動程序進行任何改動。

其三，VISA中I/O的控制功能可以被應用在單處理器的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中，同時也可以被應用在多處理器的結(jié)構(gòu)以及網(wǎng)格式分布的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中。因為并不需要對系統(tǒng)的分布式管理，僅僅通過采用Microsoft Access種種數(shù)據(jù)庫，使得整個過程的操作變得簡便，降低管理工作的難度。

系統(tǒng)的軟件功能主要分成五個模塊，分別是錄入信息模塊、控制功能模塊、管理數(shù)據(jù)庫模塊、打印報表模塊以及儀器的接口模塊。在這些模塊之中，錄入信息的模塊作為系統(tǒng)中處在最頂層的模塊，面向的對象是用戶，主要的功能是對于被檢測的儀器有效的信息進行錄入管理，例如，檢測單位的信息、使用的檢測儀器的型號、儀器聲場的廠家、檢測的日期、儀器出廠的編號、檢測的地點、檢測時的濕度和溫度等等。同時，需要選取能夠適合本種型號的儀器進行監(jiān)測的檢測項目。還要依靠所選擇的檢測項目進行對應標準器的應用。

儀器的接口模塊作為系統(tǒng)中用于通信的部分，利用VISA為I/O的軟件接口完成對于程序整體的控制。通過VISA這種函數(shù)庫的實際特征，不但可以對于不同類型接口以及網(wǎng)絡(luò)機制的兼容，同時也能夠保證不同類型接口使用的連接儀器在操作時選取的操作類型或者函數(shù)可以保持一致性，有效的對總線接口常出現(xiàn)的一些問題進行科學合理的解決。VISA內(nèi)部模型結(jié)構(gòu)中，同城可以分成四個不同的層次，即接口的函數(shù)層、I/O的資源層、儀器本身的資源層以及資源的管理器層。這中間的每一個層次均是由與儀器的使用功能具有關(guān)聯(lián)性的函數(shù)構(gòu)成的。資源管理器這一層次處在整個結(jié)構(gòu)的最底層，主要的功能是對VISA中全部資源以及資源的分布進行有效控制。I/O資源這一層次常被乘坐VISA儀器的資源控制層次，所控制的內(nèi)容包含GPIB、USB、RS-232以及LAN這些底層的操作。儀器的資源層也被稱作是VISA的控制組織，主要的功能是對生產(chǎn)過程中全部打開的資源儀器進行控制和管理。接口的函數(shù)層則幫助提供各種不同接口的函數(shù)操作，為上層的程序提供隨時的調(diào)用。

控制功能的模塊在整個系統(tǒng)軟件中處于較為核心的位置，主要是依據(jù)測試儀選擇的接口模塊以及檢測項目所發(fā)送的對于實際使用的標準器進行調(diào)配使用的指導和命令，通過調(diào)動使用測試儀的指導命令庫，初始化測試儀的有關(guān)功能，通過合理的設(shè)置使得測試儀可以成功的進入對于相應功能進行檢測的狀態(tài)中，接下來對測試儀實行檢測和控制，當檢測完成以后，把檢測的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)發(fā)送至管理數(shù)據(jù)庫的模塊。

管理數(shù)據(jù)庫的模塊能夠?qū)ο到y(tǒng)軟件在操作過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)等其他有關(guān)信息進行存儲，有效的實現(xiàn)整個軟件系統(tǒng)對于程控儀器中的控制代碼進行調(diào)動使用，管理不同算法所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息、各個測量儀的基本信息以及對測試過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息進行存儲、管理和調(diào)動使用等。除此之外，還可以對檢測參數(shù)中產(chǎn)生的允許誤差進行最大化的設(shè)定，有效判定測量的結(jié)果，同時，較為及時的將檢測出來的結(jié)果傳送給打印報表這一模塊。引進先進的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，降低各種測量流程管理中的復雜性，實現(xiàn)更為方便快捷的管理，靈活的對檢測的結(jié)果進行有效的處理，提升整個過程中管理效率的大幅度提升。

打印報表模塊是對檢測結(jié)果進行輸出的環(huán)節(jié)，是檢測的最終環(huán)節(jié)，通過對于錄入的所有有效信息模塊中被檢測儀器實際產(chǎn)生的信息以及管理數(shù)據(jù)庫模塊中的檢測結(jié)果的記錄進行調(diào)動和使用，在經(jīng)過Word這種模板格式進行原始的記錄生成，最終進行打印輸出?？梢酝ㄟ^所打印輸出的數(shù)據(jù)信息對檢測的結(jié)果進行有效的分析和總結(jié)，整個過程提升了精確性，降低了誤差，并且使得生產(chǎn)的效率有效提高。

三、結(jié)語

隨著科學技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代社會的發(fā)展速度越來越快，無論是工業(yè)的生產(chǎn)還是人們的生活都逐漸趨于智能化發(fā)展，音頻性能測試儀自動檢測系統(tǒng)的研發(fā)在現(xiàn)代社會具有十分重要的意義，這種技術(shù)能夠應用的生產(chǎn)領(lǐng)域還在逐漸的增大，不僅實現(xiàn)了生產(chǎn)效率的有效提升，同時也使得對于生產(chǎn)中各個環(huán)節(jié)的檢測結(jié)果的精確性和準確性不斷提升，通過這一技術(shù)的研發(fā)，大大的降低了傳統(tǒng)的人工檢測中的諸多不足和缺陷，符合時代發(fā)展的實際要求。對于提升相關(guān)領(lǐng)域生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟效益有著十分重要的作用，同時，在推動我國工業(yè)生產(chǎn)的整體發(fā)展，進而實現(xiàn)我國經(jīng)濟整體水平的整體發(fā)展過程都具有十分重要的指導意義。

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2095-4654(2015)06-0028-03

2015-03-02

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