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文檔簡介
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
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