| 标题 | 基于GPIB的频谱分析仪自动校准系统研究 |
| 范文 | 贾建兵++刘金玉++杜传斌 摘 要：本文提出了一种基于GPIB总线技术的频谱分析仪的全自动校准系统的设计方案。该系统使用LabVIEW和VC++开发系统软件，通过计算机控制来实现对频谱分析仪自动校准、自动出具证书的功能，在保证测量结果的准确有效的情况下，提出了频谱分析仪自动校准的一种有效途径。 关键词：全自动校准系统；频谱分析仪；LabVIEW；GPIB；VC++ 中图分类号：TH83 文献标识码：A 0.引言 频谱分析仪是现代微波信号测量的重要工具，目前其检定工作主要由手动完成，存在一些问题。首先，频谱分析仪的型号多种多样，如HP8563EC、E4407B、E4440A等，操作起来各有不同，需要操作人员对设备性能熟悉。检定工作中要用多台仪器来标定数十个指标，工作量大，耗时长（计量一台频谱分析仪一般需两个工作日）。特别是手动检定，受操作者个人习惯、手工记录数据等因素影响，尤其是长时间的重复操作，难免出错，引起测量结果背离实际。针对这些问题和需求，我们采用虚拟仪器技术，使用LabVIEW和VC++相結合的方法开发了基于GPIB总线的多款频谱分析仪自动检定系统，一个小时内自动完成所有测试工作并打印检定证书，工作效率和准确度都比人工方法明显提高。 1.系统组成 该系统选用具有GPIB接口的测量仪器和程控开关构成频谱分析仪自动校准系统，其结构如图1所示。 检定/校准系统由计量主标准器和配套标准组成，主要包括频率计、功率计和标准衰减器，频率计主要用作检定与频率有关的项目的标准，对信号的频率进行定标；功率计是该系统的电平测量标准，对信号的幅度进行定标；标准衰减器对信号的幅度和衰减进行定标。频率计的型号再次采用Agilent53152A，功率计采用E4419B，衰减器用Agilent84904L；程控开关用Agilent3499B；配套设备包括函数发生器、微波信号源，主要用于产生稳定的信号，采用HP33250A、E8627D；程控衰减器用agilent84906K；另外还包括低通滤波器、功分器和50Ω负载等。系统中的接口适配器完成控制计算机标准接口与测试仪器资源之间的连接，本系统采用Agilent82357A的USB-GPIB电缆连接控制计算机与测试仪器资源以及开关系统。 2.程序结构 本系统的软件程序采用LabVIEW7.0实验室虚拟仪器集成环境进行开发，完成对仪器及程控开关的自动控制。LabVIEW是NI公司推出的世界上第一个采用图形化编程技术的面向仪器的32位编译型程序开发系统。目标是简化程序的开发工具，对开发人员编程语言使用水平要求不高，易于掌握和操作。 驱动层对用户隐藏了模糊的GPIB接口和VXI命令。测试层首先根据被测频谱仪的型号选择相应的测试程序，包括了针对系统所需要检定的各项参数编写相应的测试程序。测试程序通过调用仪器驱动完成每一项仪器功能测试。因此，开发此层程序必须清楚检定参数所需的流程。本系统中频谱仪仪检定整体设计如图2所示。 测试软件的整体结构如图3所示。首先，加电后，系统自检，自检过程良好，则进行下一步，自检不通过，断电后检查线路连接情况是否正确，一切正常后自动搜索被检设备，读出被检频谱仪的GPIB地址，仪器型号和编号等信息，待检定人员输入证书的相关信息，系统结合检定的频谱仪的型号生成检定证书或校准报告模板；将被检仪器信息加载至软件系统，生成相应的检测项目、仪器连接示意图和说明文字，自动测试开始后，显示相关数据的测试结果，并根据相应的技术指标判断是否合格，在测试信息区显示出超差参数和各检测项目的测试结论；同时各参数的测试数据也相应的写入证书模板中，测试结束后即可形成相应的检定证书或校准证书，打印输出。 3.系统性能 本系统具有以下特点： （1）人机界面友好。从系统执行开始进入频谱仪检定界面，就设有仪器设备开机预热半小时、各端口间输入输出连接提示等多媒体对话框提醒检定人员，人机对话界面友好。 （2）可靠性。系统所使用的标准仪器经上级计量部门检定合格，标准仪器通过计算机实现操作和控制，数据处理严格按照频谱分析仪的检定规程进行，保证了测试系统的量值传递准确和统一，因而保证了系统的可靠性。 （3）高效性。系统采用计算机控制标准仪器自动进行测试，测试完成后自动进行数据处理，自动形成检定证书或校准报告，大大提高了工作效率，缩短了检定所用的时间。 （4）灵活性。系统检定所需设备资源可以灵活配置。在检定时，可以手动选择频谱仪被检项目，和检该项目需接入的仪器设备。这样就缓解了实验室仪器利用之间的矛盾，也无需在所有仪器同时搭建系统后再开展检定工作，提高了仪器的利用率。 结论 本文笔者提出了一种基于GPIB总线的频谱分析仪的自动校准系统，该系统所用的测试资源能涵盖频谱仪检定的所有指标。根据不同的检定项目，从软件界面设置开关和仪器参数来完成对频谱仪的各项测试，设置机动灵活。检定结束后，系统会自动保存测试结果，并将测试结果保存到数据库中，生成所需格式的WORD型的检定证书或校准证书。本自动检定系统是一个通用型综合自动检定平台，工程上易于实现，供相关人员参考。 参考文献 [1]严洪燕，李艳萍.示波器自动检定系统的设计[J].宇航计测技术，2008：57-61. [2]林丽莉，秦开宇.基于虚拟仪器技术的电台自动测试系统[J].中国测试技术，2008（4）：139-141. [3]章小梅，姜茂仁.采用VXI 总线系统实现通用仪器自动校准的方法研究[J].计量技术，2001（8）：37-38. [4]Fluke公司.频谱分析仪校准指南[Z].2004. |
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