虛擬儀器技術(shù)在電子組件自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備中的運(yùn)用

1、    虛擬儀器技術(shù)在電子組件自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備中的運(yùn)用    摘 要本文在簡(jiǎn)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(dòng)檢測(cè)設(shè)備中運(yùn)用虛擬儀器技術(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)試及檢測(cè)的方法，以及在某工程研制項(xiàng)目電子組件自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備的運(yùn)用效果，實(shí)現(xiàn)了測(cè)試過(guò)程的自動(dòng)化?！娟P(guān)鍵詞】電子組件 自動(dòng)檢測(cè) labview 虛擬儀器技術(shù)1 虛擬儀器簡(jiǎn)介1.1 概述隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)和儀器技術(shù)的迅速發(fā)展，美國(guó)國(guó)家儀器公司在20世紀(jì)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(lái)完成各種測(cè)試、測(cè)量和自動(dòng)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(biāo)準(zhǔn)的軟硬件平臺(tái)能滿足對(duì)同步和定時(shí)應(yīng)用的需求。虛擬儀器所有測(cè)量測(cè)試儀器的主要功能可由數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)測(cè)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(jì)算機(jī)的軟件系統(tǒng)來(lái)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(jì)算機(jī)組成的測(cè)量測(cè)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(lái)分，一般可分為以下幾種類型：一是pc-daq方式，常見(jiàn)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(jì)算機(jī)高速傳輸?shù)膽?yīng)用；三是vxi總線方式，具有標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)放、結(jié)構(gòu)緊湊、數(shù)據(jù)吞吐能力強(qiáng)、定時(shí)和同步精確、模塊可重復(fù)利

3、用、眾多儀器廠家支持的優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用廣泛；四是pxi總線方式，由具有開(kāi)放性的pci總線擴(kuò)展而來(lái)，在機(jī)械、電氣和軟件特性方面充分發(fā)揮了pci總線的全部?jī)?yōu)點(diǎn)，具有級(jí)別更高、定義更嚴(yán)謹(jǐn)?shù)沫h(huán)境一致性指標(biāo)，符合工業(yè)環(huán)境下振動(dòng)、撞擊、溫度與濕度的極限條件。經(jīng)對(duì)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(shí)現(xiàn)虛擬儀器軟件的軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)，基于數(shù)據(jù)流的編譯型圖形編程環(huán)境，它把復(fù)雜、煩瑣、費(fèi)時(shí)的語(yǔ)言編程簡(jiǎn)化成用簡(jiǎn)單或圖標(biāo)提示的方法選擇功能（圖形），并用線條把各種圖形連接起來(lái)的簡(jiǎn)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(cè)試要求和任務(wù)快速“畫(huà)”出自己的程序，“畫(huà)”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(diǎn)虛擬儀器較傳統(tǒng)儀器，主要特點(diǎn)有：開(kāi)發(fā)和維護(hù)費(fèi)用低，技術(shù)更新周期短（0.5-1年），硬件價(jià)格低，軟件是關(guān)鍵，開(kāi)放靈活、可重復(fù)配置，可用網(wǎng)絡(luò)聯(lián)絡(luò)周邊各儀器，自動(dòng)、智能化、遠(yuǎn)距離傳輸?shù)?，即具有技術(shù)性能高、擴(kuò)展性強(qiáng)、開(kāi)發(fā)時(shí)間少，以及出色的集成等優(yōu)勢(shì)。2 自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)某工程研制項(xiàng)目包括多個(gè)復(fù)雜電子系統(tǒng)，電子組部件種類、數(shù)量、調(diào)試檢測(cè)內(nèi)容較多，存在所需調(diào)試設(shè)備繁多，調(diào)試工藝復(fù)雜，工作效率較低，調(diào)試錯(cuò)誤率較高等問(wèn)題，

5、調(diào)試和檢測(cè)方法的落后對(duì)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(jì)、研發(fā)一套電子組件自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備，用于電路組、部件性能測(cè)試，可簡(jiǎn)化調(diào)試工藝，提高儀器使用效率及電路檢測(cè)效率。設(shè)備設(shè)計(jì)、研發(fā)過(guò)程大致分為需求分析、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)、樣機(jī)試制、功能調(diào)試、儀器校準(zhǔn)等。針對(duì)各個(gè)電路組、部件等測(cè)試對(duì)象的功能、性能不同特點(diǎn)，進(jìn)行供電、測(cè)試信號(hào)和測(cè)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(jì)需求、接口適配器設(shè)計(jì)、測(cè)試并形成相應(yīng)的后臺(tái)數(shù)據(jù)流提交測(cè)試系統(tǒng)完成電路的實(shí)際測(cè)試軟件設(shè)計(jì)，最終形成一套電路組、部件的綜合測(cè)試系統(tǒng)。2.1 需求分析需求分析包括供電需求分析、測(cè)試信號(hào)需求分析、軟件設(shè)計(jì)需

6、求分析等。統(tǒng)計(jì)、歸納測(cè)試對(duì)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(cè)試信號(hào)需求分析：將測(cè)試對(duì)象視為黑匣子，按流向分類定義輸入、輸出信號(hào)；根據(jù)測(cè)試信號(hào)的數(shù)字信號(hào)、模擬信號(hào)類型，描述各種測(cè)試信號(hào)的特征量：1）通電開(kāi)關(guān)數(shù)字信號(hào)：表達(dá)電壓特征的開(kāi)關(guān)量；2）脈沖序列數(shù)字信號(hào)：分析確定波特率；3）直流模擬信號(hào)：分析確定電平范圍、精確度、負(fù)載能力；4）時(shí)域模擬信號(hào)：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(hào)：分析確定電平幅值范圍、頻率范圍；統(tǒng)計(jì)測(cè)試信號(hào)：確定測(cè)試信號(hào)類型的通道需求數(shù)；求取k個(gè)不同測(cè)試信號(hào)類型的通道需求最大值；求取測(cè)試參數(shù)的最值。2.2 設(shè)備設(shè)計(jì)根據(jù)需求

7、分析，進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)。選用pxi總線的插卡式儀器來(lái)構(gòu)成自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備，主要由控制器（嵌入式）、pxi機(jī)箱、pxi模塊、程控電源、程控負(fù)載及接口適配器等構(gòu)成。按照模塊化設(shè)計(jì)的思想進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)，將每個(gè)電路組件或部件的測(cè)試設(shè)計(jì)為一個(gè)獨(dú)立的軟件模塊，便于測(cè)試設(shè)備的功能擴(kuò)充；采用labview開(kāi)發(fā)環(huán)境開(kāi)發(fā)pxi總線的各種用戶應(yīng)用程序，調(diào)用各類開(kāi)發(fā)包和驅(qū)動(dòng)程序，通過(guò)labview儀器驅(qū)動(dòng)，與各基于pxi總線的儀器進(jìn)行通信，完成儀器控制及數(shù)據(jù)采集，檢測(cè)電路輸出的各種數(shù)字及模擬信號(hào)，同時(shí)通過(guò)通訊接口提供測(cè)試信息，監(jiān)測(cè)電路的輸出信息；依據(jù)合格判據(jù)判定各測(cè)試模塊的檢測(cè)結(jié)果；通過(guò)labview工具包中的可編程micos

8、oft word和excel報(bào)表生成工具打印輸出測(cè)試數(shù)據(jù)及結(jié)果報(bào)表，實(shí)現(xiàn)具體的測(cè)試目標(biāo)。測(cè)試設(shè)備的設(shè)計(jì)過(guò)程中，在硬件接口、軟件接口設(shè)計(jì)中都充分考慮了校準(zhǔn)的操作性。labview的校準(zhǔn)執(zhí)行程序具有可完成校準(zhǔn)和報(bào)告生成的集成軟件環(huán)境，通過(guò)調(diào)用校準(zhǔn)軟件，可實(shí)現(xiàn)測(cè)試設(shè)備的自動(dòng)校準(zhǔn)。2.3 設(shè)備實(shí)現(xiàn)經(jīng)設(shè)備的設(shè)計(jì)過(guò)程，試制出的測(cè)試設(shè)備適用于該工程研制項(xiàng)目控制系統(tǒng)所屬多個(gè)電子組件、20余種電路部件的調(diào)試，調(diào)試過(guò)程簡(jiǎn)單、快速、可靠、安全，滿足研制項(xiàng)目生產(chǎn)使用需求。3 結(jié)束語(yǔ)運(yùn)用虛擬儀器技術(shù)構(gòu)建的電子組件自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了測(cè)試過(guò)程的自動(dòng)化，保證了測(cè)試的高可靠性，提高了測(cè)試速度和精度，使電路組件測(cè)試工作質(zhì)量和效率得到提升，且通過(guò)對(duì)測(cè)試設(shè)備軟件