基于虚拟仪器的激光性能参数测量系统

摘要：根据工程应用的实际需求，确立了以PXI虚拟仪器技术来构建测量系统的总体方案。完成了激光性能参数综合测量系统的硬件设备选型并构建了测量系统原型，设计了测量系统的软件方案。功能模块主要包括：激光脉冲波形测量模块、激光编码精度测量模块、激光脉冲能量测量模块、激光远场发散角测量模块及激光光束质量分析模块等。对测量系统进行了软、硬件联调，进行了系统功能测试，结果表明各项指标符合系统设计的功能要求，并在实际生产中得到了应用。
关键词：激光；虚拟仪器；测试系统；PXI总线

0 引言
虚拟仪器是计算机技术在仪器仪表领域的应用所形成的一种新型的、富有生命力的仪器种类。它的发展是信息技术的一个主要领域，对科学技术的发展和国防、工业、农业产生有着不可估量的影响，在复杂环境下完成自动化测试是虚拟仪器的拿手好戏，这一点是传统的独立仪器难以胜任的。在硬件基础上创建虚拟仪器系统的关键是软件，虚拟仪器由计算机、仪器硬件和应用软件三大要素构成，计算机与仪器硬件又称为虚拟仪器的通用硬件平台(简称硬件平台)。其优点有：仪器面板设置便捷，方便灵活；以软件实现传统仪器的硬件功能，物美价廉；仪器性能的改进和功能的扩展只需要更新软件，成本低；研制周期短；可利用网络技术实现网络上的设备互联互控。

1 系统硬件设计
测量系统硬件设计的指导思想为：“实用、可靠、先进、经济”，以保证设备在生产线长期稳定发挥效能。为此需把握以下几点：
(1)测量设备的硬件模块选型应满足测量各项功能的主要技术指标要求；
(2)测量设备的硬件模块尽量采用成熟的商用设备，以提高系统的稳定性和测量成功率；
(3)在满足功能要求的前提下，优化测量光路，降低测量没备的数量和成本，提高性价比；
(4)尽量采用成熟的PXI总线技术，模块化设计，使用系统易扩展；
(5)设计考虑人机工程因素，操作舒适方便；
(6)整个系统按模块化设计，各自具有独立的功能，以方便系统的安装、调试、维护、扩展等。
1．1 系统硬件选型
现阶段较为主流的虚拟仪器技术为VXI总线虚拟仪器技术及PXI总线虚拟仪器技术。考虑到实际的工程应用，最终选用成本低、易便携、总线传输速度快的PXI总线系统。
基于PXI总线的电控系统要完成以下功能：频率测量、时间测量、能量测量、光束质量测量。PXI主机置于德国威图机柜内，各测量设备排布在防震光学平台上，在中心PXI测控计算机的协调下完成测量。电控系统的功能框图如图1所示。