虛擬儀器技術(shù)在電子組件自動檢測設(shè)備中的運用

1、    虛擬儀器技術(shù)在電子組件自動檢測設(shè)備中的運用    摘 要本文在簡要介紹虛擬儀器技術(shù)的基礎(chǔ)上，闡述了在電子組件自動檢測設(shè)備中運用虛擬儀器技術(shù)實現(xiàn)自動調(diào)試及檢測的方法，以及在某工程研制項目電子組件自動檢測設(shè)備的運用效果，實現(xiàn)了測試過程的自動化?！娟P(guān)鍵詞】電子組件 自動檢測 labview 虛擬儀器技術(shù)1 虛擬儀器簡介1.1 概述隨著現(xiàn)代計算機技術(shù)和儀器技術(shù)的迅速發(fā)展，美國國家儀器公司在20世紀80年代中期提出了虛擬儀器。虛擬儀器技術(shù)就是利用高性能的模塊化硬件，結(jié)合高效靈活的軟件來完成各種測試、測量和自動化的應(yīng)用。靈活高效的軟件能幫助用戶創(chuàng)建完全自定義

2、的用戶界面，模塊化的硬件能方便地提供全方位的系統(tǒng)集成，標準的軟硬件平臺能滿足對同步和定時應(yīng)用的需求。虛擬儀器所有測量測試儀器的主要功能可由數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)測試和分析、結(jié)果輸出顯示三大部分組成，其中數(shù)據(jù)分析和結(jié)果輸出完全可由基于計算機的軟件系統(tǒng)來完成，因此提供一定的數(shù)據(jù)采集硬件，就可構(gòu)成基于計算機組成的測量測試儀器。1.2 虛擬儀器硬件技術(shù)虛擬儀器體系按總線類別來分，一般可分為以下幾種類型：一是pc-daq方式，常見的總線產(chǎn)品為pci總線；二是gbib總線方式，適合于精確度要求高，但不要求計算機高速傳輸?shù)膽?yīng)用；三是vxi總線方式，具有標準開放、結(jié)構(gòu)緊湊、數(shù)據(jù)吞吐能力強、定時和同步精確、模塊可重復利

3、用、眾多儀器廠家支持的優(yōu)點，應(yīng)用廣泛；四是pxi總線方式，由具有開放性的pci總線擴展而來，在機械、電氣和軟件特性方面充分發(fā)揮了pci總線的全部優(yōu)點，具有級別更高、定義更嚴謹?shù)沫h(huán)境一致性指標，符合工業(yè)環(huán)境下振動、撞擊、溫度與濕度的極限條件。經(jīng)對以上幾種虛擬儀器總線比較，可以看出vxi總線和pxi總線的性能較優(yōu)異，采用這兩種總線符合虛擬儀器硬件技術(shù)的發(fā)展方向。1.3 虛擬儀器軟件技術(shù)軟件是虛擬儀器的關(guān)鍵。labview是實現(xiàn)虛擬儀器軟件的軟件開發(fā)平臺，基于數(shù)據(jù)流的編譯型圖形編程環(huán)境，它把復雜、煩瑣、費時的語言編程簡化成用簡單或圖標提示的方法選擇功能（圖形），并用線條把各種圖形連接起來的簡單圖形編

4、程方式，使得不熟悉編程的工程技術(shù)人員都可以按照測試要求和任務(wù)快速“畫”出自己的程序，“畫”出儀器面板、這大大提高了工作效率，減輕了科研和工程技術(shù)人員的工作量。1.4 虛擬儀器具有的特點虛擬儀器較傳統(tǒng)儀器，主要特點有：開發(fā)和維護費用低，技術(shù)更新周期短（0.5-1年），硬件價格低，軟件是關(guān)鍵，開放靈活、可重復配置，可用網(wǎng)絡(luò)聯(lián)絡(luò)周邊各儀器，自動、智能化、遠距離傳輸?shù)龋淳哂屑夹g(shù)性能高、擴展性強、開發(fā)時間少，以及出色的集成等優(yōu)勢。2 自動檢測設(shè)備設(shè)計與實現(xiàn)某工程研制項目包括多個復雜電子系統(tǒng)，電子組部件種類、數(shù)量、調(diào)試檢測內(nèi)容較多，存在所需調(diào)試設(shè)備繁多，調(diào)試工藝復雜，工作效率較低，調(diào)試錯誤率較高等問題，

5、調(diào)試和檢測方法的落后對電子組件生產(chǎn)的質(zhì)量和效率造成一定影響?；谔摂M儀器技術(shù)，設(shè)計、研發(fā)一套電子組件自動檢測設(shè)備，用于電路組、部件性能測試，可簡化調(diào)試工藝，提高儀器使用效率及電路檢測效率。設(shè)備設(shè)計、研發(fā)過程大致分為需求分析、硬件設(shè)計、軟件設(shè)計、樣機試制、功能調(diào)試、儀器校準等。針對各個電路組、部件等測試對象的功能、性能不同特點，進行供電、測試信號和測試需求分析，將所有需求迭代并集成，再完成硬件電路設(shè)計需求、接口適配器設(shè)計、測試并形成相應(yīng)的后臺數(shù)據(jù)流提交測試系統(tǒng)完成電路的實際測試軟件設(shè)計，最終形成一套電路組、部件的綜合測試系統(tǒng)。2.1 需求分析需求分析包括供電需求分析、測試信號需求分析、軟件設(shè)計需

6、求分析等。統(tǒng)計、歸納測試對象的供電電壓、精度及功率要求，作為供電需求分析的依據(jù)。測試信號需求分析：將測試對象視為黑匣子，按流向分類定義輸入、輸出信號；根據(jù)測試信號的數(shù)字信號、模擬信號類型，描述各種測試信號的特征量：1）通電開關(guān)數(shù)字信號：表達電壓特征的開關(guān)量；2）脈沖序列數(shù)字信號：分析確定波特率；3）直流模擬信號：分析確定電平范圍、精確度、負載能力；4）時域模擬信號：分析確定電平幅值范圍、采樣頻率f、精確度、基波頻率；5）頻域模擬信號：分析確定電平幅值范圍、頻率范圍；統(tǒng)計測試信號：確定測試信號類型的通道需求數(shù)；求取k個不同測試信號類型的通道需求最大值；求取測試參數(shù)的最值。2.2 設(shè)備設(shè)計根據(jù)需求

7、分析，進行硬件設(shè)計。選用pxi總線的插卡式儀器來構(gòu)成自動檢測設(shè)備，主要由控制器（嵌入式）、pxi機箱、pxi模塊、程控電源、程控負載及接口適配器等構(gòu)成。按照模塊化設(shè)計的思想進行軟件開發(fā)，將每個電路組件或部件的測試設(shè)計為一個獨立的軟件模塊，便于測試設(shè)備的功能擴充；采用labview開發(fā)環(huán)境開發(fā)pxi總線的各種用戶應(yīng)用程序，調(diào)用各類開發(fā)包和驅(qū)動程序，通過labview儀器驅(qū)動，與各基于pxi總線的儀器進行通信，完成儀器控制及數(shù)據(jù)采集，檢測電路輸出的各種數(shù)字及模擬信號，同時通過通訊接口提供測試信息，監(jiān)測電路的輸出信息；依據(jù)合格判據(jù)判定各測試模塊的檢測結(jié)果；通過labview工具包中的可編程micos

8、oft word和excel報表生成工具打印輸出測試數(shù)據(jù)及結(jié)果報表，實現(xiàn)具體的測試目標。測試設(shè)備的設(shè)計過程中，在硬件接口、軟件接口設(shè)計中都充分考慮了校準的操作性。labview的校準執(zhí)行程序具有可完成校準和報告生成的集成軟件環(huán)境，通過調(diào)用校準軟件，可實現(xiàn)測試設(shè)備的自動校準。2.3 設(shè)備實現(xiàn)經(jīng)設(shè)備的設(shè)計過程，試制出的測試設(shè)備適用于該工程研制項目控制系統(tǒng)所屬多個電子組件、20余種電路部件的調(diào)試，調(diào)試過程簡單、快速、可靠、安全，滿足研制項目生產(chǎn)使用需求。3 結(jié)束語運用虛擬儀器技術(shù)構(gòu)建的電子組件自動檢測設(shè)備，實現(xiàn)了測試過程的自動化，保證了測試的高可靠性，提高了測試速度和精度，使電路組件測試工作質(zhì)量和效率得到提升，且通過對測試設(shè)備軟件