脉冲信号自动检定与校准系统设计

摘要：介绍了一种基于GPIB总线的脉冲信号自动检定系统的设计方案。本方案通过GPIB总线接口将所有测试仪器与PC机连成一体，以实现对脉冲信号的全自动检定，从而大幅度地提高脉冲信号检定／校准系统的检定精度和检定效率。
关键词：自动检定系统；GPIB；脉冲信号；校准

0 引言
随着电子科学技术的发展，脉冲信号类仪器(如脉冲信号发生器、示波器校准仪等)已成为电子技术工作者不可缺少的重要工具之一，长期以来。国内对脉冲信号仪器进行检定一直是通过手工操作完成的。通常，对脉冲信号仪器检定／校准需进行十几个项目，而且需要重复多次操作工作标准仪器和被校准的脉冲信号仪器，同时反复记录和计算结果，最后才能打印证书。检定／校准过程不仅劳动强度大，工作效率低，而且检定的数据也不易管理。同时，人工检测往往受操作者个人习惯和视差等因素的影响，测试精度较低，尤其是长时间的重复操作难免出错，也给计量工作带来了安全隐患。针对这些问题，本文详细介绍了一种基于GPIB总线的脉冲信号自动检测与校准系统平台的设计方法。利用该平台能够准确快速地测量参数，直观地显示测试结果，自动存储测试数据，从而使检定校准工作变得简单、方便，因而具有广阔的应用前景。

1 系统总体设计
本系统采用计算机测控理论和网络技术，并采用Visual Basic高级语言、VISA I／O函数库及Access数据库来解决常用接口(GPIB、RS23 2、TCP／IP、USB)的兼容以及不同测量标准、不同被测仪器兼容性设计等关键技术问题，从而建立一个脉冲信号自动检定／校准软件平台。
本系统以计算机为中心，通过GPIB数据采集器与标准仪器和被检定／校准仪器进行连接，以控制标准仪器输出设定的标准信号，同时读取被检定／校准仪器的测量值，最后通过相关数据库保存检定／校准结果。检定／校准测试完成后，可将检定／校准数据从数据库中读出，然后以检定／校准证书或原始记录的形式打印输出，从而完成自动化检定／校准，其系统原理框图如图1所示。其中，GPIB数据采集器采用Agilent公司的82357B GPIB／USB数据采集卡。

用户利用该平台可以不需编程，而是通过数据库文本编辑界面来快速实现脉冲信号类测试仪器的自动检定／校准系统开发，其相关测试流程可自动编制，同时，脉冲信号类被测仪器均可自动测量，整套系统的数据可实现自动分析、计算与自动管理。
1．1 主要功能
当测量标准可程控时，该系统可实现对任意可程控的脉冲信号源、示波器校准源、多功能校准源等脉冲参数信号类仪器进行自动检定／校准；同时也可实现对任意不可程控的脉冲信号源、示波器校准源、多功能校准源等脉冲参数信号类仪器的半自动检定／校准。
另外，用户也可以自行设计检定／校准测试项目、检定／校准测试点、输出形式以及证书格式等。
1．2 工作原理
本系统的脉冲信号参数有±DC电压、方波电压、时标、脉冲幅度、脉冲频率、沿参数、延迟时间、脉冲宽度、脉冲周期和脉宽、延迟晃动、正弦信号平坦度以及谐波失真等。
计算机通过GPIB总线发送控制命令给脉冲信号自动测试系统以完成测试过程。现以测量±DC电压为例，首先由计算机发送测试命令给数字多用表3458A，再根据脉冲信号的显示改变控制命令，同时改变输出信号，然后重复此过程，直到脉冲信号的显示参数满足要求为止。如测量脉冲频率、脉冲周期等参数，则需要发送控制命令到计数器53131A；而要测量正弦信号平坦度等参数，则需要用到工作标准8651A功率计。
其次就是计算测量误差。由计算机发送读取命令给各项工作标准仪器，相应工作标准仪器将脉冲波形参数信号满足技术指标要求的数据(称
作实际值或返回值)回传给计算机，然后根据测量值、返回值及相应的技术指标来计算测量误差。