頻率計(jì)類儀器自動(dòng)校準(zhǔn)系統(tǒng)中測(cè)試界面的設(shè)計(jì)

頻率計(jì)類儀器自動(dòng)校準(zhǔn)系統(tǒng)中測(cè)試界面的設(shè)計(jì)

通用儀器綜合校準(zhǔn)系統(tǒng)是采用VXI總線的虛擬儀器技術(shù)，可對(duì)頻率計(jì)、電子電壓表、高頻、低頻、脈沖和函數(shù)信號(hào)發(fā)生器共六大類儀器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)校準(zhǔn)，另外各模塊還可單獨(dú)作為標(biāo)準(zhǔn)儀器，對(duì)被校儀器進(jìn)行維修與測(cè)試。它具有自動(dòng)化程度高、通用性與開放性強(qiáng)、測(cè)試準(zhǔn)確度與可靠性高、電磁兼容性與可維護(hù)性好以及擴(kuò)展能力強(qiáng)等主要特點(diǎn)，由于系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中涉及到的問(wèn)題較多，因此這里僅圍繞測(cè)試界面設(shè)計(jì)的相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行探討。

一、關(guān)于校準(zhǔn)系統(tǒng)

　　1．系統(tǒng)組成與校準(zhǔn)內(nèi)容
　　該系統(tǒng)的主要組成如圖1所示。



　　由圖1可見，它由四大部分組成，分別是：①VXI機(jī)箱及各儀器模塊，主要作為校準(zhǔn)時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)儀器，包括函數(shù)信號(hào)和RF信號(hào)發(fā)生器、通用計(jì)數(shù)器、數(shù)字多用表、示波器、接收機(jī)以及射頻開關(guān)模塊：②主控計(jì)算機(jī)，用于系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制與數(shù)據(jù)處理：③適配器，用于實(shí)現(xiàn)被校儀器與該系統(tǒng)的連接、阻抗匹配變換、信號(hào)衰減等功能，同時(shí)提供穩(wěn)定可靠、頻率和電壓分段可調(diào)的1mV~300V交、直流電壓。④被校的各種儀器。本校準(zhǔn)系統(tǒng)具體可對(duì)六大類儀器的58項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)，其中對(duì)頻率計(jì)類儀器校準(zhǔn)的參數(shù)分別是：測(cè)頻率、周期、比率、靈敏度、時(shí)間間隔以及頻率穩(wěn)定度。

　　2.校準(zhǔn)方法與校準(zhǔn)連接
　　系統(tǒng)校準(zhǔn)時(shí)所采用的主要方法是直接法和比較法兩種。例如：對(duì)測(cè)靈敏度和頻率穩(wěn)定度的校準(zhǔn)采用了直接法，而測(cè)頻率、周期、時(shí)間間隔等第二校準(zhǔn)便采用了比較法，那么具體對(duì)測(cè)頻率來(lái)說(shuō)，即將標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器的輸出分別由標(biāo)準(zhǔn)和被校頻率計(jì)同時(shí)進(jìn)行測(cè)量，這里考慮到頻率范圍的問(wèn)題，標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器是由函數(shù)信號(hào)和RF信號(hào)發(fā)生器兩個(gè)模塊組成，具體連接方式如圖2所示。



　　由圖2可見，系統(tǒng)在校準(zhǔn)該參數(shù)時(shí)，主要用到四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)儀器模塊，其中函數(shù)信號(hào)和RF信號(hào)發(fā)生器的輸出分別加到射頻開關(guān)的第1組Comoo與第2組com10端，然后再?gòu)拈_關(guān)的01、11、12端分別加到被校頻率計(jì)，而從開關(guān)的00、10、13端則加到標(biāo)準(zhǔn)頻率計(jì)的Input1（1通道）、Input20通道〉、Input30通道）：采用這樣的接法，其目的使適配器的三路輸出頻率范圍與標(biāo)準(zhǔn)頻率計(jì)的1、2、3通道對(duì)應(yīng)起來(lái)，在圖2中的左下方就示出了各路頻率值的范圍。

二、測(cè)試主界面

　　每一類儀器的每一項(xiàng)校準(zhǔn)內(nèi)容，均有一個(gè)校準(zhǔn)的主界面，這里稱之為測(cè)試主界面。它的設(shè)計(jì)在整體上講究風(fēng)格的一致性，而針對(duì)某一具體的內(nèi)容來(lái)說(shuō)，則遵循結(jié)構(gòu)合理性、布局美觀性以及操作便捷性的原則。例如圖3所示是頻率計(jì)類儀器中測(cè)頻率校準(zhǔn)的測(cè)試主界面，其中左上方是“標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源”輸出的頻率值：右上方是“標(biāo)準(zhǔn)計(jì)數(shù)器”所測(cè)得的頻率值：中間部分是依據(jù)校準(zhǔn)方法——這里按照比較法的思路來(lái)設(shè)計(jì)：
　　①將從數(shù)據(jù)庫(kù)讀取的“參考值”和“允許誤差”顯示出來(lái)；
　�、谠凇皩�(shí)測(cè)值”處將標(biāo)準(zhǔn)頻率計(jì)采樣三次所得平均值顯示；
　�、蹖⒈恍ｎl率計(jì)所測(cè)得的頻率值鍵入，并送到“標(biāo)稱值”顯示；
　　④顯示將“實(shí)際值”與“標(biāo)稱值”按相對(duì)誤差公式計(jì)算得到的示值誤差；
　�、萦脿顟B(tài)燈顯示各次測(cè)量結(jié)果超差情況，超差亮紅燈同時(shí)發(fā)出警告聲、不超差亮綠燈。
　　注意這里的校準(zhǔn)頻率點(diǎn)也是按照檢定規(guī)程的要求設(shè)置的。最下方是各種控制按鍵，當(dāng)按下“開始”鍵后，該程序便能夠在人工適當(dāng)?shù)母深A(yù)下自動(dòng)完成校準(zhǔn)任務(wù)。



三、關(guān)鍵問(wèn)題及其解決

　　1.“選項(xiàng)”的隨機(jī)性控制
　　由于對(duì)每種儀器校準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)在不同的頻率點(diǎn)上進(jìn)行校準(zhǔn)，而這些頻率點(diǎn)是按照檢定規(guī)程的要求設(shè)定，并存放在數(shù)據(jù)庫(kù)中，但實(shí)際工作中常常要對(duì)這些校準(zhǔn)點(diǎn)作適當(dāng)?shù)娜∩�。這里實(shí)現(xiàn)的方法是：當(dāng)從數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取校準(zhǔn)點(diǎn)及其允許誤差，并分別存入數(shù)組xiaozhuer11、mcha1中，然后再分別將這兩個(gè)數(shù)組中的數(shù)據(jù)分別送到測(cè)試面板上的“參考值”和“允許誤差”控件，最后由鼠標(biāo)點(diǎn)取相應(yīng)“狀態(tài)”（變量設(shè)為zt）選擇控件，然后操作并確認(rèn)，具體的控制程序如下：



　　2.“取消”時(shí)的數(shù)據(jù)處理
　　在每個(gè)參數(shù)校準(zhǔn)的主界面上均設(shè)置了“取消”按鈕，用以實(shí)現(xiàn)參數(shù)校準(zhǔn)時(shí)的中途退出，而這時(shí)的數(shù)據(jù)將如何處理，將是重點(diǎn)考慮的問(wèn)題。在此有兩種情況可供選擇：
　　一是有必要將數(shù)據(jù)保存（放在“臨時(shí)文件”中），接著進(jìn)行下一個(gè)參數(shù)的校準(zhǔn)；二是不保存所校準(zhǔn)的數(shù)據(jù)，直接退出該參數(shù)的校準(zhǔn)。具體的控制程序如下：



　　3．多個(gè)界面的分頁(yè)組織
　　在測(cè)試主界面上除有標(biāo)稱值、實(shí)際值、允許誤差、示值誤差外等項(xiàng)外，還有許多校準(zhǔn)點(diǎn)，因此數(shù)據(jù)量較大，為方便顯示并及時(shí)查閱，這里可采用多頁(yè)顯示的方法