赵元

摘 要 当前示波器的计量主要采用手动校准，过程繁琐、人员占用多、校准周期长，给示波器的校准带来巨大的挑战。本文对示波器的计量校准提出新的方法研究，基于Labview的软件平台探索更简便的校准方式。

关键词：LabVIEW；IVI；示波器校准

1 示波器校准技术的发展趋势及概况

示波器仪器的校准最开始是手动进行的，一般由技术人员设置被校准示波器的参数，待示波器稳定之后，从仪器上读取测试数据并记录，通过对比一台标准仪器的数据，人工分析测量结果，给出校准结论。手动校准示波器的方法耗时费力，并且容易出现校准错误。随着电子科技的发展，特别是计算机和接口总线技术的进步，人们便开始了自动校准技术的研究。20世纪90年代，TEK公司开发了SCAL101、SCAL102，用来针对模拟示波器的校准，但还是处于半自动的测试系统，且该系统只能用于TEK公司自己的仪器，缺少通用性。随后WAVETEK公司开发了全程控的示波器校准装置9500型，推动了示波器自动校准技术的高速发展。

2 虚拟仪器软件平台及其特点

虚拟仪器（Virtual Instrument）是在电子仪器与计算机更新层次结合的基础上产生的一种新的仪器模式。虚拟仪器是将传统仪器的控制面板展示在计算机显示器上，从而使用户可以通过计算机编程设计虚拟的仪器面板，然后利用外部输入设备对仪器进行操作，实现计算机与操作仪器的结合。该技术信号的采集、测量与调理是通过I/O接口设备来完成的，再结合计算机软件实现信号的分析、计算和处理，从而完成测量的功能。

虚拟仪器技术就是以高性能的模块化硬件为平台，运用高效的软件来实现测试功能。人们可以根据需要设计和定制所需要的仪器，虚拟仪器技术的思想是通过不同的软件模块实现不同的功能，而不同的软件模块可以自由组合，以此实现仪器的自由定制。

3 软件设计方案

根据虚拟仪器的软件设计模块化思想，将数字示波器自动校准系统分为操作界面、校准器控制、控制、数据处理、报表生成五大模块，各模块按照各自的功能进行数据交互。

操作界面用于完成操作人员与程序之间数据交换，通过操作界面完成登录信息的输入，采集数据结果的显示，程序的运行、停止功能的控制等功能；数据处理模块用于完成整个软件的时序控制，控制各个模块协调统一的运行；控制模块用于设置示波器的工作状态，控制示波器的各项测试功能，并将校准结果进行读回；校准器控制模块用于控制示波器校准器的各项功能，并按照检定规程的要求输出准确的校准波形；数据报表生成模块用于将测量结果按照需要的格式进行输出。各数据模块按照设计时序进行运行实现自动校准功能。

4 系统详细设计

4.1人机交互界面

登录界面由标题栏、输入框、按钮三种控件组成。标题栏右下角有软件版本号，便于软件版本的控制。主要组成部分为输入框，由8个空间组成，分别为校准源、核验员、示波器型号、示波器编号、环境温度、相对湿度、仪表状况、委托单位。校准源采用组合框形式，默认为福禄克9500B，可手动添加其它。核验员也采用组合框形式，可手动输入或修改。示波器型号选用组合框，为系统后期型号扩展提供选择余地。示波器编号为示波器在系统内的统一识别码，方便区分被校准的示波器。环境温度、相对湿度通过人工读取输入系统。仪表状况为示波器校准的第一项，通过检定员通电、按压按钮检查示波器的基本状态，然后记录在表格中，将其设置为下拉列表，检查后选择结果。委托单位直接输入后即刻保存。当登录界面填写完成后，点击登录按钮直接进入测试界面，点击退出按钮退出整个测试程序。

4.2数字示波器控制

工控机通过USB数据总线与数字示波器TDS2002C进行数据连接，因此需要安装泰克公司专用通信软件，完成基本底层软件环境的配置；通过对泰克示波器控制命令进行介绍，对示波器的命令系统有一定的了解，为建立TDS2002C数字示波器的控制程序提供支撑；通过自上而下的设计思想，在建立数字示波器控制流程图的技术上，建立数字示波器的控制、数据采集、测量等功能，为数字示波器的自动校准提供依据。

4.2.1 数字示波器控制设计

数字示波器控制模块通过LabVIEW建立数字示波器的数据链路，将物理数据接口数据，传递给软件，通过接口将软件的控制命令发送给示波器，已完成相应的测量命令。

数字示波器初始化主要完成数据接口识别，接口设备类型判断，复位接口设备，并对错误数据进行判断等功能。

4.2.2数据处理模块

数据处理模块主要工作是对通过数据加载程序加载到程序控件中的数据进行逐项处理，当处理完所有数据项后，调用数据报表输出程序，将测试完成数据保存到EXCEL中。

5系统功能验证测试

5.1软件功能测试

本系统以泰克TDS2002C数字示波器的自动校准为模板，建立数字示波器自动校准系统，同时采用福禄克9500B数字示波器校准仪为标准源，因此校准系统硬件搭建按照硬件设计进行搭建，将设备需要的接口驱动安装到工控机中，这里驱动包括打印机驱动、GPIB总线驱动、泰克TDS2002C数字示波器驱动，确保设备接口驱动工作正常后将LabVIEW生成的可执行文件安装到测试系统工控机上，就可以打开应用软件进入系统登录界面。

进入主界面后，再打开应用软件，防止系统不能正常检测到外接设备。如果示波器自检测有问题，需要对示波器进行修理，才能进行校准，不然校准结果将存在较大偏差。信息输入完成后，首先点击“退出”按钮，验证退出按钮的功能是否正常。再次输入登录界面中的信息，点击“登录”按钮，软件跳转到测试界面。

进入测试界面后，可以看到第一项测试外观及工作正常性检查结果已经自动添加到测试界面的控件中，可以验证登录界面信息已经通过后台添加到数据表格中。点击“开始测试”按钮，系统自动按照由上到下的顺序进行测试，并且当某行正在测试时，该行以灰色背景显示，便于区分测试行。

测试完成后“开始测试”按钮自动变为未按下状态，测量结果被记录在测量值列中，通过对测量数据的计算，软件自动计算出相对误差，并将结果记录在控件中。点击“保存数据”按钮，将测量结果保存到EXCEL表格中，输出结果。

参考文献：

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[4] 姜志玲，唐蕾，陈维荣.虚拟仪器的现状和前景[J].现代电子技术，2002（4）：49-51.

[5] 季韶红，盛立峰，侯天伟著.虚拟仪器的构成与发展[J].吉林广播电视大学学报，2008.02