罗皓文

（四川九洲电器集团有限责任公司，四川绵阳，621000）

0 引言

数字示波器是设计、制造和维修电子设备不可或缺的工具，是工程师们需要最好的工具，能够迅速准确地解决面临的测量挑战。目前，数字示波器的检定项目主要有：直流增益、直流偏置、频带宽度、上升时间、过冲、时基等，传统人工手动计量耗时长、效率低、操作复杂、易引入人为误差，通过建立数字示波器自动计量测试系统，不仅保证了测试精度，还提高了工作效率。

1 自动计量测试系统的构建

1.1 系统硬件配置

数字示波器自动计量测试系统依据国家《数字示波器检定规程》（GJB7691-2012），主要由计算机作为主控制器，通过GPIB/LAN/RS232硬件接口与被检数字示波器、示波器校准仪(9500B)、信号源（8257D）、频率计（53152A）进行连接。系统硬件框图如图1所示。

图1 系统硬件框图

1.2 系统软件设计

系统采用模块化设计，C#、Python语言编写。软件模块组成由图2所示。

图2 软件模块框图

各模块的功能简介如下：

(1)设备管理模块

设备管理模块，主要实现测试资源的创建，根据不同测试需求添加、修改、删除相关配置。模块基于VISA底层通信协议，实现计算机与仪器之间的通信连接。仪器通信建立的时间、仪器相关信息（仪器生产厂家、仪器型号、GPIB地址等）、异常报错信息等都会记录到系统日志里方便查阅。

(2)用户管理模块

用户管理模块是对各个用户账号进行权限管理，按级分为管理员用户、开发员用户和使用者用户。管理员用对系统用户账号进行权限管理，包括对账号的增加、删除、修改密码等功能。开发者用户主要用于测试流程搭建、报表自定义。使用者用户主要行使平台使用权利，不享有对平台的开发等权利。账号的分级管理，使不同权限的用户具有不同的权限，使系统具有较强的安全性。

(3)仪器指令模块

仪器功能指令主要通过查询各大厂商编程手册，使用python编程语言，对仪器功能性SCPI指令进行统一封装，在测试流程搭建时通过API函数再将其调用，实现仪器的程控控制。

(4)数据处理模块

数据处理模块链接MongoDB数据库，仪器测试指标作为一个单独的字段保存至数据库中，实现在测试中对测试指标判断是否合格。系统在测试完成后，将测试结果全部保存至数据库中，为系统自动生成原始记录提供必要的数据支撑。

1.3 软件运行流程图

用户输入用户名和密码登录系统,进入设备管理模块,添加被测数字示波器,系统将会自动检查计算机与数字示波器之间通信是否正常，确认正常后，系统将会显示被测数字示波器的相关信息（仪器生产厂家、仪器型号、GPIB地址等），并调出对应的计量测试项目，测试人员根据测试需求勾选所需要的测试项目，进行选定项目的测试。待测试完成，测试的结果与数据处理模块中数据(仪器测试指标)进行比较，判断测试结果是否合格，对不合格测试项目进行重新测试或者继续测试，测试完全通过后生成测试报告，并将数据保存至数据处理模块中，完成数字示波器自动计量。软件运行流程图见图3。

图3 软件运行流程

2 测试项目

依据《数字示波器检定规程》（GJB7691-2012）拟定主要测试项目有：

序 号 测试项目1直流增益2直流偏置3频带宽度4上升时间5过冲6时基7外部触发8内部触发9电阻测试

3 计量结果的验证

数字示波器自动计量测试系统开发完成后,为了验证其可靠性,对安捷伦系列示波器MSO7034B分别进行了自动和手动测试,并对测试结果进行比较（以频带宽度测试为例）,手动与自动测试结果一致性满足要求。以往手动计量一台MSO7034B大概需要2h左右, 采用该自动计量测试系统后,需要15min左右, 极大提高了测试效率。计量结果分别见表1和表2。

表1 自动测试结果

表2 手动测量结果

4 结论

本文提出了一种数字示波器自动计量测试系统的设计方案，对该系统开发完成后进行了实际应用。实践证明，使用该计量测试系统能够减轻计量人员的劳动强度，使得计量一台示波器所花费的平均时间减少了50%；同时，由于对仪器的控制由软件自动完成,计量人员只需将仪器设备正确连接,从而降低了对计量人员熟练程度的要求。数字示波器自动计量测试系统通用性强、智能化程度高、能自动生成原始记录和证书,大幅度提高工作效率和计量的准确性。