作者:海航計量站: 朱宏聲 (提供:ADLINK—淩華科技集團,應用領域:其他) 【在線聯係作者單位】 一、概述 PXI技術是Compact PCI與儀器、儀表技術相結合的產物,隨著PXI 2.0規範的製定和發布,PXI產品越來越成熟,市場上可供選擇的模塊也越來越多,與傳統儀器相比, PXI產品具有性能和體積上的優勢,因此非常適合在強調移動的測量和修理場合中采用(如:應用在軍事檢測和修理領域中),本文以多功能校準儀的開發過程為例,簡單介紹了PXI係統相關的軟硬件構成和應用。 開發中的多功能校準儀,是一款用以現場測試的便攜式檢測設備,其軟、硬件結構如圖1所示:
 在係統中,PXI模塊是最基本的獨立單元,在軟件的控製下每種模塊都可以實現一定功能。模塊的應用途徑有二: 1、一些模塊通過自帶的專用軟件,直接以虛擬儀器的形式使用(如:數字多用表); 2、不同的模塊和專用適配器通過組合軟件結合在一起,完成用戶賦予的其他任務(如:電秒表 校準)。 二、係統構建 在係統構建之初,首先是選擇符合需要的PXI模塊,需求、性能、價格、服務是我們選擇時主要的參考因素,從檢測和修理的實際需求出發,當前迫切需要解決的問題有: ² 指針式儀表、數字儀表的校準 ² 電秒表校準 ² 電源設備檢測 ² 儀器設備(弱電、低頻)檢測 ² 元器件功能檢測 ² 數字信號檢測 ² 武器裝備的部、附件檢修 確定了目標,通過市場的調研,最終的方案我們采用了多家公司的PXI和CPCIchanpin,duogongnengxiaozhunyidegoujianqingkuangruxiabiaosuoshi,zhegefanganjibimianlepianmianzhuiqiugaoxingnengzaochengdelangfei,youliuchuyidingdezhibiaoyuliangyishiyingjinhoudefazhan。
 另外,在多功能校準儀的組件中除了係統必備的機箱和控製模塊外,根據軍事檢測和修理的需要,我們還采購了寬範圍的交流/直流電源模塊,以適應野外或現場測試條件下惡劣的環境。 係統編程采用了NI公司的LabVIEW軟件,與VB、VC相比,圖形化編程工具LabVIEW,更適合用來開發自動化測試係統,這是因為NI作為PXI規範的發起人,對規範的理解和支持相對做的更好一些,通過VISA和最新的IVI驅動技術,其它公司的PXI/CPCI產品在LabVIEW中也能得到比較好的支持(在for LabVIEW的驅動程序上,淩華以開發包的形式提供了較完善的硬件驅動),那些熟悉VB、VC的程序員還可以通過DLL調用等方式,直接在LabVIEW中控製硬件,這些優勢對於需要在短時間構建一個綜合測試係統的用戶來說是非常有吸引力的。下圖是用LabVIEW開發的多功能校準儀的綜合測試軟件。
 圖2 多功能校準係統的綜合測試軟件 三、應用情況 PXI模塊應用過程中,不可避免地會碰到各種各樣問題,下麵是多功能校準儀開發中的一些經驗總結,對從事PXI係統開發的用戶也許會有所幫助。 (1)模塊間的軟、硬件衝突及解決; 由於采用了多家公司的模塊產品,在係統安裝的初期,經常會發生某些模塊不能正常使用的問題,例如:係統中16通道繼電器輸出模塊(52642)是一款基於NI –IVI 驅動的PXI模塊,按照使用說明書所要求的順序安裝了驅動程序,用LabVIEW自帶的Measurement & Automation Explorer(MAX)軟ruan件jian卻que始shi終zhong找zhao不bu到dao模mo塊kuai的de蹤zong影ying,在zai係xi統tong的de資zi源yuan管guan理li器qi中zhong該gai模mo塊kuai的de驅qu動dong卻que一yi切qie正zheng常chang,考kao慮lv到dao該gai卡ka到dao貨huo比bi較jiao晚wan,安an裝zhuang前qian機ji箱xiang中zhong已yi經jing有you其qi它ta模mo塊kuai,為wei了le查zha找zhao原yuan因yin,於yu是shi卸xie載zai了le52642模塊的軟件驅動,拔下了所有無關的模塊,重新按照說明書的要求單獨安裝52642模塊,結果依舊,情急之下決定重新安裝操作係統,操作係統安裝完畢後首先插入52642模塊,按要求安裝軟、硬件驅動後,該模塊終於在MAXzhongchuxianle,zhiciyiweiyiqiezhengchang,yushijiangshengyudemokuaizhuyicharujixiang,anzhuangwanxiangyingdequdong,zaiciceshifaxianyiqiangongzuowanquanzhengchangderenyiboxingfashengqiTE5201模塊罷了工,有了第一次的經驗,再次重裝操作係統,先插入5201模塊,安裝硬件驅動和相應軟件後,5201能識別並正常工作,接著插入52642模塊,按要求裝好驅動,再次啟動後,52642和5201均能正常工作,接下來逐一安裝其它模塊及相應的驅動和支持軟件後,整個係統終於完全正常,兩天的磨難說明PXI係xi統tong在zai構gou建jian過guo程cheng中zhong,尤you其qi是shi在zai多duo家jia公gong司si模mo塊kuai共gong存cun的de情qing況kuang下xia,按an照zhao常chang規gui的de方fang法fa安an裝zhuang驅qu動dong程cheng序xu有you可ke能neng發fa生sheng異yi常chang,多duo數shu情qing況kuang下xia模mo塊kuai本ben身shen並bing不bu存cun在zai問wen題ti,關guan鍵jian在zai於yu需xu要yao細xi致zhi、耐心地調整模塊和軟件的安裝次序,多做幾次試驗往往能解決問題;另外,安裝模塊時一定要逐一安裝測試,雖然頻繁的關機、開機比較麻煩,但遇到問題可以及時解決,否則累積起來可能會導致意外的損失。 (2)軟件開發快速上手: zairuanjianzhichishang,linghuagongsizuodebijiaowanshan,budanyikaifabaodexingshitigongleyingjianqudong,haitigonglesuoyouliuxingbianchengyuyandeyuandaimalicheng,feichangbianyuyonghukaifazijideyingyongchengxu。 多功能校準儀的係統軟件采用LabVIEW編製,因此在采購前特別強調了對LabVIEW的支持能力,拿到淩華產品的時候,我們發現淩華在驅動方麵已經做的非常出色了,最終隻有數字示波器模塊TE6100需要通過調用DLL的形式來完成控製。每塊板卡淩華都提供了幾個很有參考價值的子VIlicheng,tongguoyanjiulichengkeyigenghaodibangzhuyonghuzhangwomokuaidekongzhifangfa,youdelichengkeyizhijieyingyongdaozijideshejizhong,dadajiangdilekaifanandu,jianshaolebianchengshijian。 zaiyigefuzadezonghexitongzhong,ruhezairuanjianzhongtixianrenxinghuacaozuoshiyigefeichangzhongyaoderenwu。yiyibiaoxiaozhundeguochengweili,xuyaojiangguojiadejiandingguichengronghezaichengxuzhong,yincizaichengxudebianzhiguochengzhong,duiyuguichengzhongdegongxing,yiziVI的形式建立獨立的軟件模塊(如環境條件、校準數據處理、數據保存和提取等),需要時可以隨時調用;規程中的個性,以對話框、提示框、接線圖等方法完整的展現在操作者麵前,所有的工作清晰、明確。為了加快LabVIEW的開發進度,首先要對係統進行細致的分析,找出那些使用最頻繁的基礎操作,然後將這些操作變成可獨立運行的子VI;第二步把這些子VI組合在一起形成功能更強的模塊;最後通過模塊的組合實現複雜的操作,並最終形成一個完整的綜合係統。由於LabVIEW是(shi)圖(tu)形(xing)化(hua)的(de)編(bian)程(cheng)工(gong)具(ju),程(cheng)序(xu)的(de)編(bian)製(zhi)應(ying)該(gai)遵(zun)循(xun)由(you)簡(jian)入(ru)繁(fan)的(de)原(yuan)則(ze),建(jian)議(yi)在(zai)編(bian)程(cheng)的(de)過(guo)程(cheng)中(zhong),隨(sui)時(shi)做(zuo)好(hao)詳(xiang)細(xi)的(de)工(gong)作(zuo)記(ji)錄(lu),這(zhe)樣(yang)既(ji)便(bian)於(yu)今(jin)後(hou)維(wei)護(hu)和(he)擴(kuo)展(zhan),也(ye)便(bian)於(yu)他(ta)人(ren)研(yan)讀(du)和(he)修(xiu)改(gai)。 (3)PXI模塊的校準 作為模塊化儀器,如何保證測試精度是用戶非常關心的問題,由於模塊偏置電壓、線性增益等參數會隨時間、環境發生變化,給測量帶來誤差,因此在大多數場合下必須對PXI模塊進行校準。所謂校準,是指通過電路的細微調整使測量或輸出的誤差最小化的過程,PXI模塊的校準有三種方式: 1、常數校準方式 一些PXI板卡交付前,在工廠中的標準條件下進行了校準(如淩華的TE6100數字示波器模塊),用來修正誤差的校準常數被存儲在板載非易失性存儲器中(EEPROM),通過裝載校準常數就能恢複離廠前的狀態。PXI板卡的EEPROM中(zhong)除(chu)了(le)包(bao)含(han)工(gong)廠(chang)校(xiao)準(zhun)數(shu)據(ju)的(de)永(yong)久(jiu)存(cun)儲(chu)區(qu)域(yu)外(wai),還(hai)有(you)一(yi)塊(kuai)供(gong)用(yong)戶(hu)使(shi)用(yong)的(de)可(ke)修(xiu)改(gai)的(de)校(xiao)準(zhun)數(shu)據(ju)區(qu)域(yu),這(zhe)個(ge)區(qu)域(yu)內(nei)用(yong)來(lai)保(bao)存(cun)工(gong)廠(chang)校(xiao)準(zhun)的(de)原(yuan)始(shi)數(shu)據(ju)或(huo)用(yong)戶(hu)自(zi)己(ji)的(de)校(xiao)準(zhun)數(shu)據(ju)。常(chang)數(shu)校(xiao)準(zhun)的(de)精(jing)度(du)並(bing)不(bu)高(gao),因(yin)為(wei)它(ta)並(bing)沒(mei)有(you)考(kao)慮(lv)到(dao)時(shi)間(jian)推(tui)移(yi)和(he)溫(wen)度(du)變(bian)化(hua)對(dui)模(mo)塊(kuai)測(ce)量(liang)和(he)輸(shu)出(chu)功(gong)能(neng)的(de)影(ying)響(xiang)。 2、自校準方式 為了減少由於偏置和增益漂移帶來的測量誤差,一些PXI模塊提供了‘自校準’功能,其工作原理是:通過模塊自身的高精度板載基準,在校準軟件的控製下,測試和修正所有的誤差(如NI公司的PXI6704模擬輸出模塊)。模塊的自校準無須連接外部信號,是提高測量精度、減少自身誤差的有效途徑。 3、外部校準方式 自zi校xiao準zhun中zhong用yong到dao的de板ban載zai基ji準zhun在zai大da多duo數shu情qing況kuang下xia是shi足zu夠gou穩wen定ding的de,但dan是shi如ru果guo在zai極ji端duan的de溫wen度du環huan境jing下xia或huo者zhe校xiao準zhun期qi超chao過guo一yi年nian,那na麼me應ying該gai進jin行xing一yi次ci外wai部bu校xiao準zhun。外wai部bu校xiao準zhun指zhi采cai用yong外wai部bu基ji準zhun(取代板載基準)對模塊進行的校準,外部校準通常情況下要對板載基準重新定標,定標結果存儲在EEPROM中zhong,以yi備bei今jin後hou調tiao用yong,進jin行xing外wai部bu校xiao準zhun時shi,使shi用yong的de外wai部bu參can考kao基ji準zhun要yao確que保bao有you足zu夠gou高gao的de精jing度du,通tong常chang情qing況kuang下xia外wai部bu參can考kao基ji準zhun的de精jing度du應ying該gai是shi模mo塊kuai自zi身shen板ban載zai基ji準zhun的de3~5倍,外部校準一般由用戶委托具備校準能力實驗室進行。 四、結束語 今後PXI產品在增強功能、完善驅動、改進服務等方麵還有很長的路要走,相信隨著技術進步,PXI產品的應用領域將越來越廣闊。多功能校準儀是PXI產(chan)品(pin)在(zai)軍(jun)事(shi)檢(jian)測(ce)領(ling)域(yu)的(de)一(yi)次(ci)應(ying)用(yong)嚐(chang)試(shi),由(you)於(yu)項(xiang)目(mu)時(shi)間(jian)過(guo)於(yu)匆(cong)忙(mang),對(dui)模(mo)塊(kuai)的(de)了(le)解(jie)和(he)應(ying)用(yong)有(you)限(xian),工(gong)作(zuo)難(nan)免(mian)流(liu)於(yu)膚(fu)淺(qian),本(ben)文(wen)中(zhong)的(de)錯(cuo)誤(wu)之(zhi)處(chu)敬(jing)請(qing)專(zhuan)家(jia)批(pi)評(ping)指(zhi)正(zheng)。
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