頻率計類儀器自動校準(zhǔn)系統(tǒng)中測試界面的設(shè)計

頻率計類儀器自動校準(zhǔn)系統(tǒng)中測試界面的設(shè)計

通用儀器綜合校準(zhǔn)系統(tǒng)是采用VXI總線的虛擬儀器技術(shù)，可對頻率計、電子電壓表、高頻、低頻、脈沖和函數(shù)信號發(fā)生器共六大類儀器實現(xiàn)自動校準(zhǔn)，另外各模塊還可單獨作為標(biāo)準(zhǔn)儀器，對被校儀器進行維修與測試。它具有自動化程度高、通用性與開放性強、測試準(zhǔn)確度與可靠性高、電磁兼容性與可維護性好以及擴展能力強等主要特點，由于系統(tǒng)設(shè)計過程中涉及到的問題較多，因此這里僅圍繞測試界面設(shè)計的相關(guān)問題進行探討。

一、關(guān)于校準(zhǔn)系統(tǒng)

　　1．系統(tǒng)組成與校準(zhǔn)內(nèi)容
　　該系統(tǒng)的主要組成如圖1所示。



　　由圖1可見，它由四大部分組成，分別是：①VXI機箱及各儀器模塊，主要作為校準(zhǔn)時的標(biāo)準(zhǔn)儀器，包括函數(shù)信號和RF信號發(fā)生器、通用計數(shù)器、數(shù)字多用表、示波器、接收機以及射頻開關(guān)模塊：②主控計算機，用于系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制與數(shù)據(jù)處理：③適配器，用于實現(xiàn)被校儀器與該系統(tǒng)的連接、阻抗匹配變換、信號衰減等功能，同時提供穩(wěn)定可靠、頻率和電壓分段可調(diào)的1mV~300V交、直流電壓。④被校的各種儀器。本校準(zhǔn)系統(tǒng)具體可對六大類儀器的58項參數(shù)進行校準(zhǔn)，其中對頻率計類儀器校準(zhǔn)的參數(shù)分別是：測頻率、周期、比率、靈敏度、時間間隔以及頻率穩(wěn)定度。

　　2.校準(zhǔn)方法與校準(zhǔn)連接
　　系統(tǒng)校準(zhǔn)時所采用的主要方法是直接法和比較法兩種。例如：對測靈敏度和頻率穩(wěn)定度的校準(zhǔn)采用了直接法，而測頻率、周期、時間間隔等第二校準(zhǔn)便采用了比較法，那么具體對測頻率來說，即將標(biāo)準(zhǔn)信號發(fā)生器的輸出分別由標(biāo)準(zhǔn)和被校頻率計同時進行測量，這里考慮到頻率范圍的問題，標(biāo)準(zhǔn)信號發(fā)生器是由函數(shù)信號和RF信號發(fā)生器兩個模塊組成，具體連接方式如圖2所示。



　　由圖2可見，系統(tǒng)在校準(zhǔn)該參數(shù)時，主要用到四個標(biāo)準(zhǔn)儀器模塊，其中函數(shù)信號和RF信號發(fā)生器的輸出分別加到射頻開關(guān)的第1組Comoo與第2組com10端，然后再從開關(guān)的01、11、12端分別加到被校頻率計，而從開關(guān)的00、10、13端則加到標(biāo)準(zhǔn)頻率計的Input1（1通道）、Input20通道〉、Input30通道）：采用這樣的接法，其目的使適配器的三路輸出頻率范圍與標(biāo)準(zhǔn)頻率計的1、2、3通道對應(yīng)起來，在圖2中的左下方就示出了各路頻率值的范圍。

二、測試主界面

　　每一類儀器的每一項校準(zhǔn)內(nèi)容，均有一個校準(zhǔn)的主界面，這里稱之為測試主界面。它的設(shè)計在整體上講究風(fēng)格的一致性，而針對某一具體的內(nèi)容來說，則遵循結(jié)構(gòu)合理性、布局美觀性以及操作便捷性的原則。例如圖3所示是頻率計類儀器中測頻率校準(zhǔn)的測試主界面，其中左上方是“標(biāo)準(zhǔn)信號源”輸出的頻率值：右上方是“標(biāo)準(zhǔn)計數(shù)器”所測得的頻率值：中間部分是依據(jù)校準(zhǔn)方法——這里按照比較法的思路來設(shè)計：
　�、賹�從數(shù)據(jù)庫讀取的“參考值”和“允許誤差”顯示出來；
　　②在“實測值”處將標(biāo)準(zhǔn)頻率計采樣三次所得平均值顯示；
　　③將被校頻率計所測得的頻率值鍵入，并送到“標(biāo)稱值”顯示；
　　④顯示將“實際值”與“標(biāo)稱值”按相對誤差公式計算得到的示值誤差；
　　⑤用狀態(tài)燈顯示各次測量結(jié)果超差情況，超差亮紅燈同時發(fā)出警告聲、不超差亮綠燈。
　　注意這里的校準(zhǔn)頻率點也是按照檢定規(guī)程的要求設(shè)置的。最下方是各種控制按鍵，當(dāng)按下“開始”鍵后，該程序便能夠在人工適當(dāng)?shù)母深A(yù)下自動完成校準(zhǔn)任務(wù)。



三、關(guān)鍵問題及其解決

　　1.“選項”的隨機性控制
　　由于對每種儀器校準(zhǔn)時，應(yīng)在不同的頻率點上進行校準(zhǔn)，而這些頻率點是按照檢定規(guī)程的要求設(shè)定，并存放在數(shù)據(jù)庫中，但實際工作中常常要對這些校準(zhǔn)點作適當(dāng)?shù)娜∩帷＿@里實現(xiàn)的方法是：當(dāng)從數(shù)據(jù)庫中讀取校準(zhǔn)點及其允許誤差，并分別存入數(shù)組xiaozhuer11、mcha1中，然后再分別將這兩個數(shù)組中的數(shù)據(jù)分別送到測試面板上的“參考值”和“允許誤差”控件，最后由鼠標(biāo)點取相應(yīng)“狀態(tài)”（變量設(shè)為zt）選擇控件，然后操作并確認，具體的控制程序如下：



　　2.“取消”時的數(shù)據(jù)處理
　　在每個參數(shù)校準(zhǔn)的主界面上均設(shè)置了“取消”按鈕，用以實現(xiàn)參數(shù)校準(zhǔn)時的中途退出，而這時的數(shù)據(jù)將如何處理，將是重點考慮的問題。在此有兩種情況可供選擇：
　　一是有必要將數(shù)據(jù)保存（放在“臨時文件”中），接著進行下一個參數(shù)的校準(zhǔn)；二是不保存所校準(zhǔn)的數(shù)據(jù)，直接退出該參數(shù)的校準(zhǔn)。具體的控制程序如下：



　　3．多個界面的分頁組織
　　在測試主界面上除有標(biāo)稱值、實際值、允許誤差、示值誤差外等項外，還有許多校準(zhǔn)點，因此數(shù)據(jù)量較大，為方便顯示并及時查閱，這里可采用多頁顯示的方法