频率计类仪器自动校准系统中测试界面的设计

  仪器信息网 ·  2011-03-24 00:02  ·  12082 次点击
通用仪器综合校准系统是采用VXI总线的虚拟仪器技术,可对频率计、电子电压表、高频、低频、脉冲和函数信号发生器共六大类仪器实现自动校准,另外各模块还可单独作为标准仪器,对被校仪器进行维修与测试。它具有自动化程度高、通用性与开放性强、测试准确度与可靠性高、电磁兼容性与可维护性好以及扩展能力强等主要特点,由于系统设计过程中涉及到的问题较多,因此这里仅围绕测试界面设计的相关问题进行探讨。
一、关于校准系统
1.系统组成与校准内容
该系统的主要组成如图1所示。
由图1可见,它由四大部分组成,分别是:①VXI机箱及各仪器模块,主要作为校准时的标准仪器,包括函数信号和RF信号发生器、通用计数器、数字多用表、示波器、接收机以及射频开关模块:②主控计算机,用于系统协调控制与数据处理:③适配器,用于实现被校仪器与该系统的连接、阻抗匹配变换、信号衰减等功能,同时提供稳定可靠、频率和电压分段可调的1mV~300V交、直流电压。④被校的各种仪器。本校准系统具体可对六大类仪器的58项参数进行校准,其中对频率计类仪器校准的参数分别是:测频率、周期、比率、灵敏度、时间间隔以及频率稳定度。
2.校准方法与校准连接
系统校准时所采用的主要方法是直接法和比较法两种。例如:对测灵敏度和频率稳定度的校准采用了直接法,而测频率、周期、时间间隔等第二校准便采用了比较法,那么具体对测频率来说,即将标准信号发生器的输出分别由标准和被校频率计同时进行测量,这里考虑到频率范围的问题,标准信号发生器是由函数信号和RF信号发生器两个模块组成,具体连接方式如图2所示。
由图2可见,系统在校准该参数时,主要用到四个标准仪器模块,其中函数信号和RF信号发生器的输出分别加到射频开关的第1组Comoo与第2组com10端,然后再从开关的01、11、12端分别加到被校频率计,而从开关的00、10、13端则加到标准频率计的Input1(1通道)、Input20通道〉、Input30通道):采用这样的接法,其目的使适配器的三路输出频率范围与标准频率计的1、2、3通道对应起来,在图2中的左下方就示出了各路频率值的范围。
二、测试主界面
每一类仪器的每一项校准内容,均有一个校准的主界面,这里称之为测试主界面。它的设计在整体上讲究风格的一致性,而针对某一具体的内容来说,则遵循结构合理性、布局美观性以及操作便捷性的原则。例如图3所示是频率计类仪器中测频率校准的测试主界面,其中左上方是“标准信号源”输出的频率值:右上方是“标准计数器”所测得的频率值:中间部分是依据校准方法——这里按照比较法的思路来设计:
①将从数据库读取的“参考值”和“允许误差”显示出来;
②在“实测值”处将标准频率计采样三次所得平均值显示;
③将被校频率计所测得的频率值键入,并送到“标称值”显示;
④显示将“实际值”与“标称值”按相对误差公式计算得到的示值误差;
⑤用状态灯显示各次测量结果超差情况,超差亮红灯同时发出警告声、不超差亮绿灯。
注意这里的校准频率点也是按照检定规程的要求设置的。最下方是各种控制按键,当按下“开始”键后,该程序便能够在人工适当的干预下自动完成校准任务。
三、关键问题及其解决
1.“选项”的随机性控制
由于对每种仪器校准时,应在不同的频率点上进行校准,而这些频率点是按照检定规程的要求设定,并存放在数据库中,但实际工作中常常要对这些校准点作适当的取舍。这里实现的方法是:当从数据库中读取校准点及其允许误差,并分别存入数组xiaozhuer11、mcha1中,然后再分别将这两个数组中的数据分别送到测试面板上的“参考值”和“允许误差”控件,最后由鼠标点取相应“状态”(变量设为zt)选择控件,然后操作并确认,具体的控制程序如下:
2.“取消”时的数据处理
在每个参数校准的主界面上均设置了“取消”按钮,用以实现参数校准时的中途退出,而这时的数据将如何处理,将是重点考虑的问题。在此有两种情况可供选择:
一是有必要将数据保存(放在“临时文件”中),接着进行下一个参数的校准;二是不保存所校准的数据,直接退出该参数的校准。具体的控制程序如下:
3.多个界面的分页组织
在测试主界面上除有标称值、实际值、允许误差、示值误差外等项外,还有许多校准点,因此数据量较大,为方便显示并及时查阅,这里可采用多页显示的方法(仅用了两页),具体控制程序如下:

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