關(guān)于虛擬化儀器設(shè)施的環(huán)境測(cè)定剖析
1系統(tǒng)功能分析
2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
2 1設(shè)計(jì)原理測(cè)試系統(tǒng)
接收天線的主要作用是接收外界的電磁場(chǎng)信號(hào)。由于要測(cè)試的頻帶從10k Hz～18 GHz ，只用一個(gè)接收天線不可能完成全頻帶的測(cè)試任務(wù)，為此，需要選擇與不同頻帶相對(duì)應(yīng)的測(cè)試天線。根據(jù)實(shí)際測(cè)試情況，本系統(tǒng)選擇了拉桿天線、對(duì)數(shù)周期天線、雙錐天線和喇叭天線4個(gè)天線來構(gòu)成一組能夠覆蓋10k Hz～18 GHz的全頻帶測(cè)試天線。
2 1 2天線開關(guān)為了避免測(cè)試過程中由于不斷更換天線造成的測(cè)試不確定性誤差，降低測(cè)試的復(fù)雜程度和測(cè)試人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，系統(tǒng)在天線和EMI接收機(jī)之間接入可用GPIB控制的天線開關(guān)對(duì)接收天線的輸入信號(hào)進(jìn)行自動(dòng)切換，使接入到EMI接收機(jī)的信號(hào)只有一個(gè)接收天線的信號(hào)。在選擇天線開關(guān)時(shí)，要特別注意天線開關(guān)所適用的頻率范圍和開關(guān)本身所能承受的功率。環(huán)境電平在連接線纜中衰減過大而淹沒在噪聲電平中的時(shí)候，應(yīng)在接收天線和天線開關(guān)之間添加一個(gè)適當(dāng)增益的放大器。在最后的數(shù)據(jù)處理時(shí)相應(yīng)的也將這一部分考慮進(jìn)去。
2 1 3EMI接收機(jī)EMI接收機(jī)的主要作用是根據(jù)LabV IEW程序里設(shè)定的起始頻率、中止頻率、駐留時(shí)間以及EMI接收機(jī)的6dB帶寬等對(duì)輸入到EMI接收機(jī)里的信號(hào)進(jìn)行頻譜分析。在LabV IEW控制EMI接收機(jī)的過程中，要特別注意由EMI接收機(jī)傳輸?shù)絇C機(jī)的數(shù)據(jù)格式，不同廠家的接收機(jī)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)格式也不相同，在編程時(shí)需對(duì)傳輸?shù)母袷椒浅Ｇ宄�，否則數(shù)據(jù)雖然能傳輸?shù)絇C機(jī)里，但是無法還原成測(cè)試的實(shí)際值。本系統(tǒng)需兼容兩個(gè)不同型號(hào)的EMI接收機(jī)，惠普的HP8593的ASCII數(shù)據(jù)格式分高位和低位兩個(gè)數(shù)， PC機(jī)接收到數(shù)據(jù)后要把高低兩個(gè)數(shù)組合起來進(jìn)行一些特殊的運(yùn)算才能還原成實(shí)際測(cè)試值。而安捷倫的E4407B的ASCII數(shù)據(jù)格式則不分高低位，僅只是在每個(gè)數(shù)值之間加了一個(gè)逗號(hào)。在實(shí)際使用時(shí)還發(fā)現(xiàn)由于各個(gè)廠家以前的GPIB指令集都是自成體系，互不一致，導(dǎo)致本系統(tǒng)的擴(kuò)展性較差。目前大多數(shù)生產(chǎn)廠商都盡量采用了SCPI標(biāo)準(zhǔn)指令集，所以在選用接收機(jī)等設(shè)備時(shí)要注意檢查其指令是否和程序中使用的指令相一致，如不一致則需重新編寫儀器的控制程序。為此在選購(gòu)接收機(jī)時(shí)應(yīng)盡量選擇采用SCPI指令集的儀器，為系統(tǒng)以后的擴(kuò)展提供方便。
2 1 4PC機(jī)PC機(jī)在本系統(tǒng)中的主要作用是控制測(cè)試的整體進(jìn)程，正確切換天線開關(guān)，并按要求正確設(shè)置EMI接收機(jī)每次掃頻的起始頻率、終止頻率、掃頻步進(jìn)、駐留時(shí)間和6dB帶寬等參數(shù)。同時(shí)保存試驗(yàn)結(jié)果，并將其顯示在軟件的控制面板上。
3軟件設(shè)計(jì)
根據(jù)上面所述的系統(tǒng)流程。
軟件整體用LabV IEW進(jìn)行編程，主體部分由主函數(shù)和4個(gè)子函數(shù)組成。編程時(shí)，模擬實(shí)際測(cè)試儀器系統(tǒng)的方式，在LabV IEW開發(fā)程序的前面板上組建成了儀器的控制顯示面板，并在LabV IEW的框圖窗口上進(jìn)行程序的框圖設(shè)計(jì)，來完成整個(gè)系統(tǒng)所需的功能。各個(gè)函數(shù)或子函數(shù)都以圖標(biāo)的形式存在，它們之間的數(shù)據(jù)按照一定的邏輯關(guān)系相互連接，來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳送。
軟件設(shè)計(jì)時(shí)考慮到軟件設(shè)計(jì)的模塊化和軟件健壯性的要求，在編程時(shí)嚴(yán)格按照以下規(guī)范進(jìn)行：1）函數(shù)不使用循環(huán)體；2）程序中的參數(shù)全部置于程序的起始部分，統(tǒng)一排列在一個(gè)sequence框中；3）所有的頻率量用extend long類型，幅度用long類型；4）一個(gè)參數(shù)事先設(shè)置默認(rèn)值，隱藏的參數(shù)也必須設(shè)置默認(rèn)值；5）軟件的主體使用順序結(jié)構(gòu)，以便程序結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔明了。
由于測(cè)試的頻率范圍較寬，測(cè)試時(shí)依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)需要分許多屏進(jìn)行掃頻測(cè)試。因此在主控面板的最上面有一個(gè)顯示窗口來顯示整個(gè)頻率范圍的測(cè)試結(jié)果，在左下方還設(shè)計(jì)了一個(gè)顯示窗口顯示當(dāng)前測(cè)試頻段的測(cè)試結(jié)果，這樣既可以對(duì)整個(gè)頻率范圍的情況有所了解，也對(duì)當(dāng)前掃頻的區(qū)間進(jìn)行了重點(diǎn)檢測(cè)。在測(cè)試面板的右下角中間設(shè)計(jì)了3個(gè)輸入量，它們分別是保存測(cè)試結(jié)果數(shù)據(jù)的文件名和文件路徑、EMI接收機(jī)的GPIB地址、天線開關(guān)的GPIB地址。在左下角的最下面設(shè)計(jì)了一排共4個(gè)指示燈和1個(gè)繼續(xù)測(cè)試的按鈕，指示燈是用來指示當(dāng)前工作的天線，而繼續(xù)測(cè)試按鈕則是用來控制進(jìn)行多次試驗(yàn)的。
5結(jié)論
基于LabV IEW的電磁環(huán)境自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)，以LabV IEW控制軟件為核心，以計(jì)算機(jī)為儀器控制、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理及分析的中心，不但充分發(fā)揮了測(cè)試設(shè)備的性能，也減輕了測(cè)試人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，極大地提高了測(cè)試的效率和測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確度。本系統(tǒng)對(duì)外界電磁環(huán)境可以進(jìn)行多次快速準(zhǔn)確的測(cè)試，可以對(duì)外部場(chǎng)區(qū)的電磁環(huán)境進(jìn)行科學(xué)的監(jiān)測(cè)，并作出比較準(zhǔn)確的評(píng)估，為外場(chǎng)的最終定點(diǎn)和后續(xù)使用提供強(qiáng)有力的依據(jù)。http://www.52lvi.cn
