基于PXI和GPIB总线电路测试系统的开发与设计

2011-04-18 13:26:12来源: edn

传统的电路性能检测采用人工检测来检定电路是否合格,主要存在以下弊端:第一,在测试过程中频繁地更换仪器和被测对象的连线,操作仪器不断地完成整个测试过程,后续还需要人工进行数据统计分析和编写检测报告等工作,耗费大量的时间,不能适应部队武器装备的快速化保障需求;第二,这种传统检测方法不具备自动化操作,在测试过程中对测试人员的依赖性较强,要求测试人员熟练掌握测试流程,而且在测试和后续数据处理过程中难免引入人为误差;第三,由于电路通常都需要完成多个项目的测试,测试过程极其繁琐和枯燥,劳动强度大,而且频繁操作和误操作容易损坏贵重仪器。

自动化测试系统(automatic test system,ATS)是指:测试仪器在计算机的控制下,向被测对象按照一定的时序和顺序提供激励,同时对被测对象在该激励下的响应进行测量的系统。 GPIB,VXI,PXI是目前自动测试系统较常用标准总线,这几种总线构建的测试平台比较如表1所示。1980年代VXI的出现,将高阶量测与测试应用的设备带进了模块化的阶段。VXI的价格较高,随着技术发展,PXI延续模块化的精神,以较紧实的架构设计、较快的总线速度,以及较低的价格,提供量测与测试设备一个新的选择。GPIB是控制器和可编程仪器之间通信的一种总线协议,也称为IEEE2488标准,因其使用简单、传输速率高而被广泛应用,随着 IEEE488标准的完善,GPIB总线传输速率的提高以及带GPIB接口的仪器成本不断下降。PXI和GPIB为目前工业上普遍采用的测试总线,其性能稳定、操作方便、组建灵活、设备利用率高、价格低廉,适合于组建性价比高的自动测试系统。另外,虚拟仪器技术的飞速发展和不断完善,LabVIEW软件平台的图形化操作界面,都非常有利于工程师们迅速的掌握设计编程方法,又好又快地完成项目任务,因此虚拟仪器技术在工业测量领域也得到了广泛的应用。

测试平台比较

  因此本文提出了基于LabVIEW平台的PXI加GPIB总线的测试系统。

  GPIB总线的自动测试系统的设计思想,即借助LabVIEW开发平台,采用虚拟仪器的软件设计方法,通过GPIB总线接口和相应的控制电路,实现工控机对各种测试仪器的实时控制,完成对被测电路各项性能指标的自动化测试,并充分发挥工控机自动分析和处理数据的能力,最后将数据以电子文档形式保存后生成测试报表打印出来。

  1 测试系统方案设计

  1.1 总体框架设计

  该测试系统在硬件设计上采用PXI和GPIB总线接口、数据采集卡和相应的继电器控制电路,实现工控机对各种测试仪器的实时控制。在软件设计上通过 LabVIEW开发平台,采用虚拟仪器的软件设计方法,将工控机硬件资源与仪器硬件有机地融合为一体,并通过软件实现对数据的分析、显示以及存储,解决了在LabVIEW中实现数据库管理的技术问题。

  测试过程要以自动测试的方式完成。

  自动测试主要采用NI公司的相关PXI板卡在默认设置状态下完成检测工作,设计思路是通过数字I/O口控制继电器的打开和闭合来控制测试设备的连接。等所需的测试项目连接好后,再通过LabVIEW的编写的数据采集处理程序获得测量数据,在显示界面显示测量结果,便于用户分析处理,得出相应的结论,最后把测量结果保存在数据库中,便于以后调出来进行分析和写测试报告。

  1.2 信号调理单元设计

  被测电路中有多路差分输入信号,使用信号源产生模拟信号时,需要进行差分转换,差分转换电路如图1所示。

差分转换电路

  分析如下:

电路方案

经过实践验证该电路方案是可行的。

  1.3 测控设备硬件

  自动测试主要使用的设备是NI公司的PXI设备,采用PXI-1042机箱和PXI-8196控制器实现测量控制。PXI-8196控制器为2.O GHz Intel Pentium M760处理器的嵌入式控制器,具备双信道DDR2内存,最大内存容量为2 GB,集成4个USB 2.0连接端口、一个GPIB接口,以及串行端口和并行端口,预装Microsoft WindowsXP Professional操作系统,用于需要大量分析工作或系统开发的应用环境,例如ATE、军事/航天、通信、工业及消费电器应用。数据采集卡选用NI 公司的PXI-6259数据采集模块,该数据采集卡有16位1 MS/s(多通道),1.25 MS/s(单通道),32 SE/16 DI,48路数字I/O定时硬件(≥10 MHz),TTL电平,4路16位模拟输出(2.8 MS/s),输出范围-10~+10 V。任意波形发生器选用NI公司的PXI-5412,能提供-6~+6 V信号,给被测试的各个信号通道提供正弦、方波等信号。示波器PXI-5152有2个单端输入的通道,每个通道具有1 GS/s实时采样率。动态信号分析仪选用NI公司的PXI-4461,具有2个差分输通道,2个模拟输入通道;通道的实时采样率是204. 8 KS/s,应用该卡制作一个通用的动态信号分析仪界面,用以实现手动测量。

关键字:测试  PXI

编辑:Galactica 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2011/0418/article_2440.html
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