虛擬儀器的電子測量系統分析

曲傳江（黑龍江省電子信息產品監督檢驗院，哈爾濱150001）

虛擬儀器的電子測量系統分析

曲傳江
（黑龍江省電子信息產品監督檢驗院，哈爾濱150001）

采用高效的優化反饋控制和分時檢測方法進行研究，設計在安全性能上有了更好的保證，與此同時，也給用戶提供了非常有效的監控平臺，最終的控制精度能夠符合硬件組成的具體標準。系統已經通過了用戶的檢查以及驗收，并且現已開始使用，通過用戶反饋情況來看性能優良、數據準確，極大減少了人們的勞動強度，進而降低了企業生產成本，提高經濟效益。

虛擬儀器；電子測量；系統軟件設計；系統實現

隨著科技信息化的不斷發展，電子測量方法已經呈現出各種各樣的姿態，早在20世紀80年代，美國著名的NI公司就率先提出了“軟件就是儀器”這一虛擬儀器概念，通過這個概念，可以為用戶提供其所需要的儀器系統，進而把計算機系統強大的計算處理信息能力和儀器的測量、控制能力有機結合在一起，這樣不僅減少了儀器設備的體積，而且大大減少了企業的成本。虛擬企業實質上就是利用高性能的模塊化硬件，并且結合相關軟件來完成每一種測試、測量以及自動化的應用，通過計算機的顯示功能模擬出以往傳統的儀器控制面板，并且展示出相應的結果，之后計算機進行運算，再運用分析處理能力不斷對信息進行采集及測量，完成最終測試。此次研制使用的是一臺工控機連接4套測試平臺，進而測量每套測試平臺的各項數據，繪制出相應的波形，最終得出的數據經過自動處理后存放在報表文件中。

1　系統硬件組成

系統硬件組成分成三個部分:電源部分、信號部分以及測試部分。

電源部分是指在整個測試過程中提供高精度的電源，保持在50mV以內，電源紋波有效值小于5mV，輸出電流量在500mA以上。

信號部分使用DDS方波發生器，由77E58單片機控制DDS芯片AD9850，生成頻率為5MHz、精度為1Hz可調節的方波。在此次研究設計中，單片機以及測試系統之間利用串口保持通信，自動測量的時序信號使用FPGA來實現，使用這種方法產生的時序波形相對來說較為穩定，容易實現。對于此次的研究設計，采用一托四系統，FAGA的邏輯進行編程。

對于測試部分，該部分將返回整個系統的測量值。使用GPIB總線與計算機相連進行通信，不同的測量設備會發出不同的參數，通過計算機發送不同指令進行相應的測量，最終經過分析處理，顯示給用戶，同時還要根據產品的指標來進行最后評判，得出結果，若評判結果超出規定范圍，那么就需根據屏幕上的提示來進行調整，如果在正常值范圍內，用戶則把認可的數據存放在報表文件中，并進行備份。該系統總體結構如圖1所示。

圖1　系統總體結構Fig.1 Systemoverallstructure

2　系統實現難點

第一，在實際控制過程中，保證高速閉環控制的同時，還要實現對大量數據有效的采集、存儲、分析、處理工作，對于一臺計算機而言，可能存在著諸多矛盾，所以此次研究設計希望能夠找到一個權衡點，通過合理布局的方法完成系統設計的要求。

第二，此次設計采用四托一的方式，所以對于信號而言，存在著一個共同問題，即信號的接受。每一個產品的待測信號路都有很多種，所以此次研究設計使用多片FPGA來進行擴展，進而讓信號實現同步鎖存輸出。

第三，為了滿足用戶的需求，采用高性能射頻接插件，將最終形成的信號直接發送到被測試的設備里，然后用戶通過手動的方法進行相應的連接。電源輸出采用負反饋的方式供電，保證穩定的電壓值。

3　系統軟件設計

考慮實際操作情況，后臺對環境參數的監控不能夠過多占用CPU資源，所以在此次研究設計中采用VB中的Timer控件，為監控進程分配盡可能少的時間，每隔一分鐘進行一次監控操作。如果發現參數超出了誤差可控制的范圍時，就需要人工進行參數的設置，進而讓參數快速返回到之前預設值。系統使用小型的Microsoft Access數據庫進行備份，采用基于ADO.NET編程技術進行編程，數據庫引擎為Microsoft jet4.0 OLEDBProvider，實現對數據庫的搜索、修改、刪除等操作。在卡板的控制上，在VB6中采用ActiveXDLL編程技術，生成ActiveXDLL文件，同時發布相應的COM組件，最終在VB.net中調用，解決關鍵的通信問題。

4　結語

虛擬儀器是在現代計算機軟件技術、通信技術以及測量技術高速發展背景下，研發出的一種先進技術，虛擬儀器的出現，使得現代測量技術進入到一個全新的電子自動化模式。虛擬儀器的電子測量系統已經在很多領域被廣泛使用，因此探討基于虛擬儀器的電子測量系統如何運作具有現實意義，本文介紹了一個基于虛擬儀器理論、利用計算機控制標準實現電子測量的研制系統。

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Analysis of virtual instrument's electronic measurement system

QUChuan-jiang
(Heilongjiang Electronic Information Product Supervision anDInspection Institute,Harbin 150001,China)

Efficientoptimization feedback control anDtime-sharing detectionmethods can have a better guarantee of the safety performance,while also giving users a very efficientmonitoring platform,the final control precision can meet the specific criteria of hardware.Systemhas passeDthe examination anDacceptance of the user,anDis noWcoming into use, excellent performance anDaccurate data are provideDby user feedback situation,which greatly reduces the people's labor intensity,thereby reducesproduction costs,anDimproveseconomic efficiency.

Virtual instrument;Electronic Measurement;Softwaredesign;Systemimplementation

Tm930

B

1674-8646（2016）03-0086-02

2016-01-12