基于PXI和GPIB總線電路測試系統(tǒng)的開發(fā)與設(shè)計-測試測量
傳統(tǒng)的電路性能檢測采用人工檢測來檢定電路是否合格，主要存在以下弊端：第一，在測試過程中頻繁地更換儀器和被測對象的連線，操作儀器不斷地完成整個測試過程，后續(xù)還需要人工進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析和編寫檢測報告等工作，耗費大量的時間，不能適應(yīng)部隊武器裝備的快速化保障需求；第二，這種傳統(tǒng)檢測方法不具備自動化操作，在測試過程中對測試人員的依賴性較強，要求測試人員熟練掌握測試流程，而且在測試和后續(xù)數(shù)據(jù)處理過程中難免引入人為誤差；第三，由于電路通常都需要完成多個項目的測試，測試過程極其繁瑣和枯燥，勞動強度大，而且頻繁操作和誤操作容易損壞貴重儀器。
自動化測試系統(tǒng)(automatic test system，ATS)是指：測試儀器在計算機的控制下，向被測對象按照一定的時序和順序提供激勵，同時對被測對象在該激勵下的響應(yīng)進行測量的系統(tǒng)。 GPIB，VXI，PXI是目前自動測試系統(tǒng)較常用標(biāo)準(zhǔn)總線，這幾種總線構(gòu)建的測試平臺比較如表1所示。1980年代VXI的出現(xiàn)，將高階量測與測試應(yīng)用的設(shè)備帶進了模塊化的階段。VXI的價格較高，隨著技術(shù)發(fā)展，PXI延續(xù)模塊化的精神，以較緊實的架構(gòu)設(shè)計、較快的總線速度，以及較低的價格，提供量測與測試設(shè)備一個新的選擇。GPIB是控制器和可編程儀器之間通信的一種總線協(xié)議，也稱為IEEE2488標(biāo)準(zhǔn)，因其使用簡單、傳輸速率高而被廣泛應(yīng)用，隨著 IEEE488標(biāo)準(zhǔn)的完善，GPIB總線傳輸速率的提高以及帶GPIB接口的儀器成本不斷下降。PXI和GPIB為目前工業(yè)上普遍采用的測試總線，其性能穩(wěn)定、操作方便、組建靈活、設(shè)備利用率高、價格低廉，適合于組建性價比高的自動測試系統(tǒng)。另外，虛擬儀器技術(shù)的飛速發(fā)展和不斷完善，LabVIEW軟件平臺的圖形化操作界面，都非常有利于工程師們迅速的掌握設(shè)計編程方法，又好又快地完成項目任務(wù)，因此虛擬儀器技術(shù)在工業(yè)測量領(lǐng)域也得到了廣泛的應(yīng)用。
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因此本文提出了基于LabVIEW平臺的PXI加GPIB總線的測試系統(tǒng)。
GPIB總線的自動測試系統(tǒng)的設(shè)計思想，即借助LabVIEW開發(fā)平臺，采用虛擬儀器的軟件設(shè)計方法，通過GPIB總線接口和相應(yīng)的控制電路，實現(xiàn)工控機對各種測試儀器的實時控制，完成對被測電路各項性能指標(biāo)的自動化測試，并充分發(fā)揮工控機自動分析和處理數(shù)據(jù)的能力，最后將數(shù)據(jù)以電子文檔形式保存后生成測試報表打印出來。
1 測試系統(tǒng)方案設(shè)計
1．1 總體框架設(shè)計
該測試系統(tǒng)在硬件設(shè)計上采用PXI和GPIB總線接口、數(shù)據(jù)采集卡和相應(yīng)的繼電器控制電路，實現(xiàn)工控機對各種測試儀器的實時控制。在軟件設(shè)計上通過 LabVIEW開發(fā)平臺，采用虛擬儀器的軟件設(shè)計方法，將工控機硬件資源與儀器硬件有機地融合為一體，并通過軟件實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的分析、顯示以及存儲，解決了在LabVIEW中實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫管理的技術(shù)問題。
測試過程要以自動測試的方式完成。
自動測試主要采用NI公司的相關(guān)PXI板卡在默認(rèn)設(shè)置狀態(tài)下完成檢測工作，設(shè)計思路是通過數(shù)字I／O口控制繼電器的打開和閉合來控制測試設(shè)備的連接。等所需的測試項目連接好后，再通過LabVIEW的編寫的數(shù)據(jù)采集處理程序獲得測量數(shù)據(jù)，在顯示界面顯示測量結(jié)果，便于用戶分析處理，得出相應(yīng)的結(jié)論，最后把測量結(jié)果保存在數(shù)據(jù)庫中，便于以后調(diào)出來進行分析和寫測試報告。
1．2 信號調(diào)理單元設(shè)計
被測電路中有多路差分輸入信號，使用信號源產(chǎn)生模擬信號時，需要進行差分轉(zhuǎn)換，差分轉(zhuǎn)換電路如圖1所示。
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分析如下：
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