一種開放式儀器自動測試標定系統

馮秋平，方 強

（廣東省計量科學研究院，廣東 廣州 510405）

1 引 言

現代測試儀器的智能化、集成化對自動測試提出了迫切的需求，儀器與計算機的融合也促進了自動測試的發展。測試校準機構在日常工作中逐步開發了針對不同被測儀器的自動測試系統，但大多是單系統和封閉式的[1]，不能被其他儀器所使用。而自動測試系統的發展方向是通用化、開放性，并且已經成為測試系統的主要指標[2-3]。因此開發一個開放式的自動測試系統，實現不同類型儀器的共享平臺，對于測試校準機構是十分有意義的。

2 開放式測試系統設計

2.1 開放式測試系統的設計思想

開放式測試管理系統的設計思想是：在一個通用平臺系統硬件結構搭建完畢后其功能可根據需要擴充，測試系統的功能由系統軟件決定，實現多種儀器的測試功能[4-5]。具體實現方法為：以數據庫管理為系統平臺，實現不同類型儀器測試過程自動化，并完成測試輔助信息和輔助功能的管理。系統主要功能包括測試輔助信息管理、測試過程管理、測試資源管理3部分。

（1）測試輔助信息管理。所謂測試輔助信息是指與測試行為本身有聯系的或者用來界定測試數據的一些信息。包括測試標定日期、測試標定儀器類型、儀器序列號、客戶信息、環境溫濕度等。

（2）測試過程管理。數據庫平臺根據被測試儀器的型號和待測試的功能，調用對應的測試程序，執行測試過程，并把測試結果寫進數據庫。

（3）測試資源管理。所謂測試資源是指不同型號被測試儀器的對應測試程序、測試參數數據、測試結果數據、儀器功能描述文件以及為方便管理這些數據而設置的其他輔助文件的集合。測試資源管理是開放式測試系統的一個輔助工具，是為使用者增添新型儀器或者刪除現存儀器的相關測試資源而設計的。通過這個工具可以不斷地擴充和修正儀器測試資源，達到在一個平臺上實現多種類型儀器自動測試的功能。

2.2 封閉式測試系統和開放式測試系統的比較

圖1所示是封閉式測試軟件的結構圖。自動測試程序根據被測儀器的具體測試流程編制，運行時接受接口模塊的輸入數據和數據庫或數據文件模塊的原始數據，測試結果送入數據庫或數據文件模塊保存，同時送入報表管理模塊生成報表。該系統的輸入輸出接口、自動測試程序都是專用的，使用者不能修改。

開放式測試系統的軟件結構和封閉測試系統的軟件構成上有較大的差別。結構如圖2。與圖1比較，主要區別如下：

（1）動態加載模塊。根據被測儀器的型號和功能在系統運行中動態加載測試過程對應的測試程序和測試中間參數。

（2）文件管理模塊。開放式測試系統的必備功能模塊，目的是方便使用者根據需要管理被測儀器型號的測試資源。

（3）被測儀器資源庫管理模塊。在開放式測試系統中，管理不同型號被測儀器的測試資源的模塊。對于任一種型號的被測儀器，其資源至少包括測試程序、測試參數、測試數據等文件，測試資源也可根據需要調整資源內容。

3 開放式儀器自動測試系統實現

3.1 設計背景

因工作需要，針對NI公司的不同型號的數據卡，開發了開放式的自動測試標定系統。專業實驗室可以根據需要，添加不同信號儀器的測試資源，從而實現多類型儀器的自動測試和標定功能。數據庫選擇Microsoft Access 2003，編程工具為LabVIEW 7.1，主控計算機為NI PXI 8106。

3.2 功能設計

自動測試標定軟件是為完成不同型號儀器測試標定過程自動化，并保存相關輔助信息而開發的軟件系統。其主要功能包括標定儀器信息管理、測試標定流程自動執行、測試標定資源管理、標定數據實時顯示、歷史數據查詢、測試報告生成等。

3.3 功能模塊

由于輔助模塊的設計千差萬別，可以根據需要自由設計，以下主要說明開放式測試系統的典型功能模塊。

3.3.1 動態加載模塊

動態加載模塊是開放式測試系統設計的關鍵，它根據輸入輸出模塊接受的信息，在執行測試程序的過程中加載自動測試程序。動態加載的源程序如圖3。動態加載模塊有3個輸入參數，為儀器型號、程序名、測試過程中間參數。其中測試過程中間參數作為被加載的測試程序的輸入參數。1個有輸出參數，即測試結果數據，其數據由被加載的測試程序輸出。圖3中標號1、2、3分表為子函數1、子函數2、子函數3。

子函數1：Open VI Reference，返回一個指向子程序、用戶控件或者全局變量的參考值，參考值由名字字符串或者路徑字符串指定。

子函數2：Call By Reference Node，調用由參考值確定的子程序、用戶控件或者全局變量，參考值的接口定義必須與子函數1的輸入參數4一致。

子函數3：Close Reference，關閉參考值。

3.3.2 文件管理模塊

文件管理模塊是開放式測試系統的一個必備工具，其功能是在被測試儀器資源庫中增加新儀器資源。自動測試標定軟件的文件管理模塊使用“Tab Control”控件和事件驅動機制實現了人機交互功能。“Tab Control”的人機界面如圖4所示，其不同的屬性頁完成相應的功能，介紹如下：

（1）“儀器型號”屬性頁根據圖4中“新儀器型號”控件的內容，建立圖2中所示的測試資源，包括新儀器資源文件夾的建立、新數據庫文件生成等內容。為了在程序運行過程中根據用戶的輸入動態地創建數據庫和各種信息表，測試標定程序利用了ADO和ADOX技術。ADOX是對ADO對象和編程模型的擴展，它在標準ADO對象里增加了Catalog、Table、Column、Index、Key、Group、User、Procedure、View 等 9個對象[6-7]，通過對這些對象的操作可以達到操作數據庫的目的。動態創建數據庫的代碼如圖5所示。首先打開ActiveX自動化對象的一個引用ADOX._Catalog，然后通過對該對象的屬性和方法操作，建立數據庫，之后關閉引用。“Provider=Microsoft.Jet.OLEDB.4.0；”語句指明被創建數據庫的引擎，“Data Source=”后的語句指明數據庫的路徑和名稱。

（2）“標定項目”屬性頁的界面如圖6。在圖6中須要填寫新增儀器的子功能名稱、對應的測試程序名稱、標定程序名稱和測試過程需要加載的參數表名稱。“確定”按鍵根據圖6填寫的內容創建新增儀器的“標定項目列表”。在數據庫中動態添加表的代碼如圖7，首先打開一個自動化對象，其類型為ADODB._Connection，連接的數據庫由ConnectionString的值確定。然后把該連接的參考值賦給另外一個ADOX._Catalog對象的“ActiveConnection”屬性，至此已經連接并打開了一個儀器的數據庫，可以進行添加表的操作。為了添加一個表到數據庫中，首先在已經創建的ADOX._Catalog對象中選擇“Tables”屬性，并選擇“添加項目”的方法為數據庫添加一個表。添加表操作完成后依次關閉表對象、連接對象和Catalog對象。圖7中使用了Create table子程序完成了表的創建，創建表的過程與數據庫的創建類似，只不過打開的ActiveX自動化對象的類型是ADOX._Table。

（3）“標定內容”屬性頁的界面如圖8，其功能是完成測試參數表的創建。對應圖6中的每一個測試參數表名稱，文件管理模塊須要根據圖8的內容創建一個對應的測試參數表。由于不同儀器的測試內容及參數千差萬別，因此測試參數表的表頭也由用戶自己制定。

（4）“標定記錄”屬性頁的界面如圖9，其功能是完成“標定記錄表”的創建，“標定記錄表”存儲測試標定結果數據。

（5）在所有表格創建完成后，文件管理模塊根據圖10的內容復制用戶指定測試和標定程序文件到圖4創建的資源文件夾。測試程序和標定程序的輸入輸出接口必須與動態加載模塊加載的測試流程接口一致。定義如下：輸入參數是String型二維數組，接收測試參數數據表的數據；輸出參數是String型二維數組，輸出測試結果數據。

4 結束語

建設開放式自動測試系統是節約測試系統開發成本，提高開發效率的有效途徑，是提高綜合測試能力重要方法。該項目開發的自動測試標定系統在實際校準工作中達到了很好的效果，證明了系統的設計是合理可行的。但是系統的文檔管理功能對使用者要求較高，使用者需要具備編寫測試程序的能力，這是項目后續改進的內容。

[1]朱崇全，俞應華，姚晶晶.現代計量技術中檢定/校準過程自動化及其發展 [J].現代測量與實驗室管理，2005，13（2）：12-13.

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[5]陳 渝，秦開宇.一種自動測試系統軟件的開放式架構設計與實現[J].中國測試技術，2007，33（6）：96-125.

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