应用于某型导航雷达的虚拟仪器设计

　　1　引言

　　当前装备的某型导航雷达,暂时没有适配的现场检测设备,而单纯依靠传统的测试维修仪器、仪表已经无法满足故障检测要求;同时导航雷达出现故障时,也需要快速准确地定位和排除故障。如何快速、安全、准确、经济、实效、便捷的实现该型导航雷达故障诊断已成为新的挑战,研制出针对该型导航雷达的测试系统也显得十分必要。

　　另一方面,随着数据采集技术、计算机技术、总线技术的发展,20世纪70年代,出现了虚拟仪器的概念,即通过应用程序将通用计算机与测试功能模块硬件结合起来,用户可以采用友好的图形界面操作计算机,实现对仪器的控制,完成对被测试量的采集、分析、显示和数据存储等,其在导航雷达上的应用也正好可以解决当前导航雷达故障信号自动检测的问题。

　　2　虚拟仪器

　　2.1　虚拟仪器的基本概念

　　虚拟仪器(Virtual Instument,VI)是指以通用计算机作为核心的硬件平台,配以相应测试功能的硬件作为信号输入/输出的接口,利用仪器软件开发平台在计算机的屏幕上虚拟出仪器的面板和相应的功能,然后通过鼠标或键盘操作的仪器。借助一块通用的数据采集板,用户就可以通过软件构造几乎任意功能的仪器,可以是电压表、示波器、频谱分析仪或其它仪器,即软件成了构建仪器的核心[1]。

　　2.2　虚拟仪器的基本构成

　　虚拟仪器可以分为硬件平台和软件结构两大部分。硬件平台主要包括[2]:

　　1)计算机。这是虚拟仪器的核心硬件。仪器功能的程序设计和实现、被测数据的分析和处理、测试结果显示和存储,都要通过计算机进行实现。

　　2) I/O接口设备。它的主要任务是完成对被测信号的输入采集、信号调理、模数转换等。常用的有各种数据采集卡/板,GPIB仪器、VXI仪器、PXI仪器、串口仪器等,本文主要介绍基于USB接口的数据采集卡。

　　软件部分:对虚拟仪器而言,软件是非常关键的部分。虚拟仪器与传统仪器的最根本的区别就在于用户能够通过软件对仪器进行配置、控制。使用正确的软件工具并通过设计或调用特定的程序模块,设计者可以高效地创建自己的应用以及友好的人机交互界面[3]。本文主要采用LABVIEW这一图形化的编程语言作为数据采集和仪器控制软件,为测试任务提供强大的数据处理、存储和显示能力。

　　3　基于LabVIEW的虚拟仪器的设计

　　3.1　虚拟仪器设计准备工作

　　3.1.1　导航雷达信号的测试与分析

　　测试目标信号的特性直接决定着虚拟仪器的工作条件,实际测量该导航雷达正常工作(无故障)状态下的信号电缆内各种目标电信号,对各信号分析总结如下: