鄭長(zhǎng)春

【摘 要】建立無線電機(jī)動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，是實(shí)現(xiàn)裝備計(jì)量保障自動(dòng)化的關(guān)鍵。本文將對(duì)無線電機(jī)動(dòng)計(jì)量保障系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)進(jìn)行探討，首先分析了自動(dòng)化計(jì)量裝置的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，包括信號(hào)發(fā)生器、數(shù)字示波器和數(shù)字多用表等。在此基礎(chǔ)上，探討系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，包括軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)和關(guān)鍵模塊設(shè)計(jì)等。

【關(guān)鍵詞】無線電技術(shù)；機(jī)動(dòng)計(jì)量保障；系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

0 前言

隨著電子裝備技術(shù)的快速發(fā)展，其實(shí)驗(yàn)范圍也顯著擴(kuò)大，對(duì)電子檢測(cè)技術(shù)提出了更高要求。由于在實(shí)際工作環(huán)境中，電子裝備的種類多、分布廣，在進(jìn)行無線電計(jì)量檢測(cè)時(shí)，測(cè)試項(xiàng)目眾多，數(shù)據(jù)可靠性要求較高，同時(shí)還要求檢測(cè)過程盡量簡(jiǎn)單?；谏鲜鲂枨?，對(duì)無線電機(jī)動(dòng)計(jì)量保障系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，滿足實(shí)際工作需要，促進(jìn)測(cè)試設(shè)備計(jì)量保障技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展。

1 自動(dòng)化計(jì)量裝置的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1.1 信號(hào)發(fā)生器系統(tǒng)設(shè)計(jì)

自動(dòng)化計(jì)量裝置是系統(tǒng)的基本組成部分，主要包括信號(hào)發(fā)生器、數(shù)字示波器和多用表等。其中，信號(hào)發(fā)生器采用信號(hào)源自動(dòng)化計(jì)量系統(tǒng)，能夠?qū)?50kHz～18GHz頻率范圍內(nèi)的合成信號(hào)發(fā)生器檢定測(cè)試。系統(tǒng)內(nèi)的主要裝置包括測(cè)試接收機(jī)、微波變頻器、功率探頭、微波功率探頭、微波信號(hào)源、微波計(jì)數(shù)器和頻譜分析儀等。這些設(shè)備能夠在系統(tǒng)控制下，自動(dòng)對(duì)信號(hào)源進(jìn)行測(cè)試。其中，測(cè)量接收機(jī)頻率范圍為150kHz～1300MHz，利用變頻器可以使測(cè)量頻率擴(kuò)至18GHz。此外，還要更換更高頻率的功率探頭[1]。

1.2 數(shù)字示波器系統(tǒng)設(shè)計(jì)

數(shù)字示波器是無線電計(jì)量保障的基礎(chǔ)設(shè)備，該設(shè)備系統(tǒng)能夠?qū)?00MHz頻率范圍內(nèi)的數(shù)字示波器技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定檢測(cè)。系統(tǒng)中包含的主要設(shè)備是示波器校準(zhǔn)器。本次設(shè)計(jì)采用Fluke公司出產(chǎn)的5820A型號(hào)校準(zhǔn)器，該裝置的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)包括：（1）幅度垂直偏轉(zhuǎn)，使用方波或直流校準(zhǔn)，量程幅度準(zhǔn)確度高；（2）快沿動(dòng)態(tài)響應(yīng)，可以檢測(cè)模擬或數(shù)字變換器的所有垂直偏轉(zhuǎn)電路瞬態(tài)響應(yīng)，快沿小于300ps；（3）穩(wěn)幅狀態(tài)波的帶寬校驗(yàn)，正弦信號(hào)源具有良好的幅度準(zhǔn)確度和平坦度，能夠確定示波器帶寬、檢測(cè)不連續(xù)性及突降；（4）時(shí)標(biāo)的水平定時(shí)，準(zhǔn)確度大±3.3×10-7，能夠滿足多數(shù)高性能數(shù)字示波器的校準(zhǔn)需要[2]。

1.3 數(shù)字多用表設(shè)計(jì)

數(shù)字多用表在電學(xué)的計(jì)量測(cè)試中十分常用，是無線電機(jī)動(dòng)計(jì)量保障系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備之一。目前使用的數(shù)字多用表一般帶有GPIB控制接口，對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)和校準(zhǔn)的裝置也帶有GPIB接口，為自動(dòng)化檢定的實(shí)現(xiàn)提供了保障。對(duì)數(shù)字多用表的檢定系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，采用5700型號(hào)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，具有多功能校準(zhǔn)源，可以滿足無線電機(jī)動(dòng)計(jì)量保障系統(tǒng)的檢測(cè)需要。

2 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1 軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

完整的自動(dòng)計(jì)量測(cè)試系統(tǒng)分為多個(gè)層次結(jié)構(gòu)，在本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，處于最底層的是I/O接口控制軟件，主要負(fù)責(zé)與硬件設(shè)備進(jìn)行通訊，連接測(cè)量目標(biāo)和被檢測(cè)設(shè)備。本次設(shè)計(jì)采用VISA設(shè)計(jì)I/O接口軟件，VISA是VPP制定的接口軟件標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。在I/O控制軟件之上是系統(tǒng)的儀器驅(qū)動(dòng)層，通過應(yīng)用儀器驅(qū)動(dòng)程序，可以為控制軟件開發(fā)提供方便，不必進(jìn)行程控代碼編制。儀器驅(qū)動(dòng)層的上層是應(yīng)用軟件層，也是軟件開發(fā)的核心部分，需要實(shí)現(xiàn)儀器控制、管理服務(wù)和人機(jī)交互等功能。在系統(tǒng)二是過程中，要引導(dǎo)測(cè)試過程，控制硬件設(shè)備，并與數(shù)據(jù)庫連接，自動(dòng)生成報(bào)告，并實(shí)現(xiàn)配置管理。在應(yīng)用軟件層中，可以方便的調(diào)用各種測(cè)試模塊。比如示波器的自動(dòng)檢定，采用較為成熟的IVI驅(qū)動(dòng)技術(shù)，支持多種型號(hào)示波器檢測(cè)，而且程序開發(fā)效率較高。

2.2 通信協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)命令設(shè)計(jì)

計(jì)量保障系統(tǒng)采用IEEE488.2標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，該協(xié)議提供了程控儀器數(shù)字接口的編碼、格式和公共命令，是一個(gè)針對(duì)性較強(qiáng)的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。IEEE488.2協(xié)議對(duì)測(cè)量?jī)x器的接口信息結(jié)構(gòu)以及信息交換方式進(jìn)行了規(guī)定，可以確保儀器通信軟件的高度兼容，實(shí)現(xiàn)儀器間的信息交換和公共命令是被功能。IEEE488.2協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)主要由三部分組成，包括器件相關(guān)規(guī)定、系統(tǒng)相關(guān)規(guī)定和控制者相關(guān)規(guī)定。具體包括：（1）儀器配置接口功能要求；（2）計(jì)算機(jī)和儀器的信息傳遞方法，包括信息控制操作；（3）對(duì)傳遞消息語法作出精確描述，確定語法原則；（4）規(guī)定一組適用于所有儀器的公用命令，可識(shí)別儀器固件版本；（5）串行查詢功用狀態(tài)報(bào)告；（6）儀器與應(yīng)用程序的同步技術(shù)；（7）地址自動(dòng)配置技術(shù)。

可程控儀器標(biāo)準(zhǔn)命令SCPI建立在IEEE488.2標(biāo)準(zhǔn)之上，可以解決特定類型和功用的測(cè)量?jī)x器兼容問題，制定統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，節(jié)省程序開發(fā)時(shí)間，為儀器數(shù)據(jù)處理提供一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境。SCPI標(biāo)準(zhǔn)命令面向測(cè)試功能，與物理層硬件和程序語言無關(guān)，可以使測(cè)試程序具有可移植性。

2.3 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用InterBase7.0數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和Access數(shù)據(jù)庫，可以保證數(shù)據(jù)庫的運(yùn)行穩(wěn)定，滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單易用的要求，而且維護(hù)成本較低，是性能卓越的大型關(guān)系數(shù)據(jù)庫之一。數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)是無線電機(jī)動(dòng)計(jì)量保障系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要組成部分，用于對(duì)測(cè)試軟件運(yùn)行過程中產(chǎn)生的大量信息數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和處理。數(shù)據(jù)庫與各個(gè)功能模塊相連，是數(shù)據(jù)流的起點(diǎn)和終點(diǎn)。無線電機(jī)動(dòng)計(jì)量保障系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫包括4個(gè)子數(shù)據(jù)庫，分別是指標(biāo)和測(cè)試點(diǎn)數(shù)據(jù)庫、測(cè)試證書數(shù)據(jù)庫、信號(hào)發(fā)生器數(shù)據(jù)庫和測(cè)試流程庫。其中，信號(hào)發(fā)生器數(shù)據(jù)庫的關(guān)鍵表包括客戶表、儀器信息表和儀器表等，屬于基本信息模塊，可以減少冗余信息，實(shí)現(xiàn)基本數(shù)據(jù)輸入的規(guī)范化管理。指標(biāo)和測(cè)試點(diǎn)數(shù)據(jù)庫包含多個(gè)參數(shù)表，一般一個(gè)項(xiàng)目對(duì)應(yīng)一個(gè)表，負(fù)責(zé)杉樹設(shè)置和指標(biāo)信息管理，為測(cè)試結(jié)果判斷提供依據(jù)。測(cè)試證書信息庫是信息載體，收入證書信息，實(shí)現(xiàn)規(guī)范化管理。測(cè)試流程庫錄入測(cè)試流程表，是關(guān)于測(cè)試項(xiàng)目的流程配置，系統(tǒng)讀取測(cè)試流程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化檢測(cè)。

2.4 關(guān)鍵模塊設(shè)計(jì)

根據(jù)硬件系統(tǒng)和檢測(cè)對(duì)象，軟件系統(tǒng)也可以分為信號(hào)發(fā)生器、數(shù)字示波器、數(shù)字多用表等幾個(gè)部分。其中，信號(hào)發(fā)生器的測(cè)定軟件分為六大模塊，分別是識(shí)別驗(yàn)證模塊、測(cè)試模塊、信息管理模塊、信息查詢模塊、使用工具模塊和系統(tǒng)維護(hù)模塊。其中，測(cè)試模塊是整個(gè)系統(tǒng)的核心模塊，負(fù)責(zé)檢測(cè)被檢信號(hào)源的型號(hào)、出廠編號(hào)、檢定信息和測(cè)試日期等，并將測(cè)試信息保存在數(shù)據(jù)庫中。數(shù)字示波器部分的關(guān)鍵模塊與信號(hào)發(fā)生器基本類似，但測(cè)試對(duì)象和項(xiàng)目有所不同。數(shù)字多用表的檢測(cè)系統(tǒng)則與前兩個(gè)系統(tǒng)有所不同，可以分為5大模塊，包括登錄驗(yàn)證模塊、測(cè)試模塊、信息錄入及修改模塊、證書管理模塊和信息查詢模塊。其中，測(cè)試模塊功能包括直流電壓電流測(cè)試、交流電壓電流測(cè)試、二線和四線電阻測(cè)試等。此外，還要進(jìn)行系統(tǒng)操作界面設(shè)計(jì)，分別為三個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)置對(duì)應(yīng)的檢測(cè)操作界面，還要具備用戶身份識(shí)別功能，通過驗(yàn)證后，即可進(jìn)行檢定操作。操作界面的設(shè)計(jì)應(yīng)盡量簡(jiǎn)潔實(shí)用，方便操作，通過點(diǎn)擊相應(yīng)按鈕，即可完成測(cè)試，滿足自動(dòng)化測(cè)定需求。

3 結(jié)束語

綜上所述，通過對(duì)無線電機(jī)動(dòng)計(jì)量保障系統(tǒng)的自動(dòng)化計(jì)量裝置和系統(tǒng)軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，基本可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求，滿足電子裝備的自動(dòng)化檢測(cè)需求。本次設(shè)計(jì)采用的基礎(chǔ)設(shè)備可以滿足多數(shù)工況下，機(jī)動(dòng)計(jì)量檢測(cè)的準(zhǔn)確性要求。通過數(shù)據(jù)庫與關(guān)鍵模塊的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，能夠?yàn)橄到y(tǒng)數(shù)據(jù)管理和自動(dòng)化檢測(cè)提供保障。此外，簡(jiǎn)潔實(shí)用的操作界面，可以滿足檢測(cè)過程操作簡(jiǎn)單的需求。

【參考文獻(xiàn)】

[1]劉智超.測(cè)繪裝備機(jī)動(dòng)計(jì)量保障系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].解放軍信息工程大學(xué)，2012.

[2]王琳娜.無線電機(jī)動(dòng)計(jì)量保障系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].電子科技大學(xué)，2011.endprint