王朋博　晁卫东　王波

摘要：微波测量信号的自动采集和处理由硬、软件组成。该硬件用作微波信号自动采集和处理，可实现虚拟机和微波信号的自动采集和处理。一种基于LabVIEW的软件开发平台，一种虚拟波长测试系统，表示微波测量线的自动提取处理。在传感器、数据采集、微波测量线和设备硬件平台上，开发了使用VC++进行数据采集和微波信号处理的数据采集设备驱动程序捕获工具。对微波长度等参数在虚拟仪器平台上进行了测试和验证，实现了预期效果。

关键词：LabVIEW;虚拟仪器;数据采集;数据处理;微波测量线

微波测量线是微波测量的重要组成部分，但测量是重复的、复杂的和不准确的。以前主要是手工完成的，用探针测量。1980年代以来，几所高校和研究机构开发了自动测量线路，利用微机制作为控制中心、信号识别和独立驱动器。该系统相对宽松，体积大，使用难度大。为此，许多研究者进行了综合研究，以简化和提高实验效率，并取得了一些成果。但是，实施自动控制的部分使用了技术上先进的马达丝杠驱动，成本高昂且成本高昂。

一、原理介绍

在微波传输线中，负荷与终端上安装的连接不完全相同，传输线形成波的终端反射，负荷因脉冲而异。驻波状态是载荷反射系数的大小、振幅和载荷反射系数的角度决定。因此，如果可以测量驻波的电场分布，就可以知道负载的反射系数。测量线可测量传输线上的驻波，主要用于测量探针在不同位置检测到的场强。根据检测信号的最大值和最小值以及读出强度的位置，可以计算波导的波长和驻波比。通过设计工作，设计了一套能够测量任意点位移和场强的系统。

二、测量系统的硬件设计

测量系统是一种基于USB的数据采集和处理系统。该系统运行时，微波探测器检测微波侧面的微波强度信号。微波侧波滤波器的位置由刻度光栅和用于转换电信信号的光门组成。然后将数字处理信号发送到数据采集单元。最后，使用LabVIEW软件完成虚拟机设计。仪表板度量和流程结果、数据采集系统的基本结构如图1所示。

1.信号采集传感器。如图1，两个输入信号组成数据采集系统，第一个电路是微波测量线上的微波强度信号。它由微波测量线上的微波探测器检测。微波探测器由微波晶体二极管检测。它可以将微波波段的微波强度转换为低频电信号强度，用于一般电子设备的测量。第二个是传感器位置信号的检测。首先将传感器在微波测量线上的位置转换为刻度盘光栅，然后光电门被刻度盘光栅屏蔽，最后将位置转换为电信号，完成信息采集。

2.数据收集工具。系统中使用的数据采集仪器是一个带有USB接口的多通道信号采集器和内部微电流放大系统。A/D信号与光电检测信号一起通过整流电路输入。A/D通用的8通道12位。A/D在检测到直流信号后接收直流信号，带有集成采样的多选择电路输出在转换过程中保持不变信号。光电传感器提供的地址计数器脉冲也通过软件发送到A/D进行计数，12位模块的转换符合行业标准。数据收集工具处理的数字信息通过USB接口发送到计算机进行进一步处理。

三、测量系统的软件设计

1.驱动程序采集程序和LSB文件的创建。由于数据采集仪器USB接口使用easyd12动态链接库进行完全数据传输，LabVIEW无法与其直接通信。因此，数据收集驱动程序是在使用LabVIEW软件开发虚拟测试环境之前用VC++编写的。编写驱动程序收集实用程序时，从LabVIEW程序中创建CIN节点开始，然后使用创建源文件C并将程序写入C环境。编辑程序后，它将编译到VC+环境中LabVIEW程序标识的LSB项目文件中。

2.设计测量平台。设计前面板。测量前面板由三个虚拟操作系统、一组处理结果显示窗口和其他输入命令组成。虚拟机测量平台的前面板由这一部分组成。左上角的示波器实时显示微波强度数据，该数据随传感器位置的变化而变化。示波器左下角显示微波强度信号的完整切换曲线。示波器右下角显示滤波器后面的所有微波信号变化曲线。显示窗口主要过滤最初收集的数据，过滤一些干扰，并比较过滤前后的波形。数据采集模块设计。数据收集模块的主程序它由循环语句While和节点CIN组成。捕获进程while循环用于控制。CIN节点是数据采集模块的核心，是测量平台与数据采集设备之间数据交换和命令传输的解决方案。

四、微波测量线中波长测量

设计的微波测量线波长测量系统。将两路数据采集传感器和光电门连接到数据采集设备，刻度盘光栅旋转，将检波器到指定设计运动范围内的微波测量线，微波变化的值，用于自动测量测量长度范围内测量线的位置，并通过自动化系统进行处理。最终结果通过虚拟机测量平台界面显示，用于测试前面板的状态。在此接口上可以直接读取微波长度。为了使自动测量具有代表性和普遍性，该测试以五种不同的频率进行，如表1所示。为了提高数据的准确性和可靠性，在每个频带上平均进行重复测量，如表1所示。

表1f表示了標准信号发生器的微波导体频率输出，其中λ0是频率测量仪测量的理论自由空间波长，λ是自由空间波长的平均值，以及测试系统测量的一些实验数据。η表示自由空间波长度与自由空间波理论长度之间的实测误差。表中的数据表明测量误差小，测量精度高，测试结果良好。测量员可以利用微波信号采集和处理微波参数。

本文采用数据采集装置、位移传感器和微波传感器采集和处理微波数据，与现代虚拟机技术配合使用。测试实例表明，测量系统不仅缩短了测量时间，而且提高了测量精度。

参考文献

[1]李平.LabVIEW高级程序设计[M].北京：清华大学出版社，2020.