脈沖信號自動檢定與校準系統(tǒng)設計

摘要：介紹了一種基于GPIB總線的脈沖信號自動檢定系統(tǒng)的設計方案。本方案通過GPIB總線接口將所有測試儀器與PC機連成一體，以實現(xiàn)對脈沖信號的全自動檢定，從而大幅度地提高脈沖信號檢定／校準系統(tǒng)的檢定精度和檢定效率。
關鍵詞：自動檢定系統(tǒng)；GPIB；脈沖信號；校準

0 引言
隨著電子科學技術的發(fā)展，脈沖信號類儀器(如脈沖信號發(fā)生器、示波器校準儀等)已成為電子技術工作者不可缺少的重要工具之一，長期以來。國內對脈沖信號儀器進行檢定一直是通過手工操作完成的。通常，對脈沖信號儀器檢定／校準需進行十幾個項目，而且需要重復多次操作工作標準儀器和被校準的脈沖信號儀器，同時反復記錄和計算結果，最后才能打印證書。檢定／校準過程不僅勞動強度大，工作效率低，而且檢定的數(shù)據也不易管理。同時，人工檢測往往受操作者個人習慣和視差等因素的影響，測試精度較低，尤其是長時間的重復操作難免出錯，也給計量工作帶來了安全隱患。針對這些問題，本文詳細介紹了一種基于GPIB總線的脈沖信號自動檢測與校準系統(tǒng)平臺的設計方法。利用該平臺能夠準確快速地測量參數(shù)，直觀地顯示測試結果，自動存儲測試數(shù)據，從而使檢定校準工作變得簡單、方便，因而具有廣闊的應用前景。

1 系統(tǒng)總體設計
本系統(tǒng)采用計算機測控理論和網絡技術，并采用Visual Basic高級語言、VISA I／O函數(shù)庫及Access數(shù)據庫來解決常用接口(GPIB、RS23 2、TCP／IP、USB)的兼容以及不同測量標準、不同被測儀器兼容性設計等關鍵技術問題，從而建立一個脈沖信號自動檢定／校準軟件平臺。
本系統(tǒng)以計算機為中心，通過GPIB數(shù)據采集器與標準儀器和被檢定／校準儀器進行連接，以控制標準儀器輸出設定的標準信號，同時讀取被檢定／校準儀器的測量值，最后通過相關數(shù)據庫保存檢定／校準結果。檢定／校準測試完成后，可將檢定／校準數(shù)據從數(shù)據庫中讀出，然后以檢定／校準證書或原始記錄的形式打印輸出，從而完成自動化檢定／校準，其系統(tǒng)原理框圖如圖1所示。其中，GPIB數(shù)據采集器采用Agilent公司的82357B GPIB／USB數(shù)據采集卡。

用戶利用該平臺可以不需編程，而是通過數(shù)據庫文本編輯界面來快速實現(xiàn)脈沖信號類測試儀器的自動檢定／校準系統(tǒng)開發(fā)，其相關測試流程可自動編制，同時，脈沖信號類被測儀器均可自動測量，整套系統(tǒng)的數(shù)據可實現(xiàn)自動分析、計算與自動管理。
1．1 主要功能
當測量標準可程控時，該系統(tǒng)可實現(xiàn)對任意可程控的脈沖信號源、示波器校準源、多功能校準源等脈沖參數(shù)信號類儀器進行自動檢定／校準；同時也可實現(xiàn)對任意不可程控的脈沖信號源、示波器校準源、多功能校準源等脈沖參數(shù)信號類儀器的半自動檢定／校準。
另外，用戶也可以自行設計檢定／校準測試項目、檢定／校準測試點、輸出形式以及證書格式等。
1．2 工作原理
本系統(tǒng)的脈沖信號參數(shù)有±DC電壓、方波電壓、時標、脈沖幅度、脈沖頻率、沿參數(shù)、延遲時間、脈沖寬度、脈沖周期和脈寬、延遲晃動、正弦信號平坦度以及諧波失真等。
計算機通過GPIB總線發(fā)送控制命令給脈沖信號自動測試系統(tǒng)以完成測試過程?，F(xiàn)以測量±DC電壓為例，首先由計算機發(fā)送測試命令給數(shù)字多用表3458A，再根據脈沖信號的顯示改變控制命令，同時改變輸出信號，然后重復此過程，直到脈沖信號的顯示參數(shù)滿足要求為止。如測量脈沖頻率、脈沖周期等參數(shù)，則需要發(fā)送控制命令到計數(shù)器53131A；而要測量正弦信號平坦度等參數(shù)，則需要用到工作標準8651A功率計。
其次就是計算測量誤差。由計算機發(fā)送讀取命令給各項工作標準儀器，相應工作標準儀器將脈沖波形參數(shù)信號滿足技術指標要求的數(shù)據(稱
作實際值或返回值)回傳給計算機，然后根據測量值、返回值及相應的技術指標來計算測量誤差。