基于LabVIEW和PXI设计通用仪器仪表综合检定系统

1 引 言

    由于在航海、军事、工厂车间等远离实验室的场所使用了大量通用仪器仪表，仪表种类杂、参数多，不易拆卸和运输，往往无法开展实验室计量测试。因此，为达到 在现场能够快速机动地进行计量测试，应用 PXI 总线技术、虚拟仪器技术以及自动化测试技术进行设计，开发了通用仪器仪表综合检测系统，实现了通用仪器的现场检测。

2 硬件系统设计

    按照传统仪器的方法搭建通用仪器检测系统，需要配置计算机、信号发生器、示波器、数字万用表等多台分立仪器，显然无法满足快速机动的要求。该系统在选择软 硬件配置时，充分考虑到仪器技术发展的趋势，结合现有的产品和实际需求，采用嵌入式PXI 控制计算机和 18 槽 PXI 便携机箱以及相关 PXI仪器模块，组成了一套高效的 PXI 通用仪器仪表综合检测系统。

2.1 硬件配置

    系统硬件组成如图 1 所示。零槽控制器具有USB2.0、RS-232、NET、GPIB 等多种接口，能够与各类数字式仪器进行通信，是组建自动化测试系统的核心。具体硬件配置如下：

    NI PXI-1045 PXI 机箱；

    NI PXI-8105 嵌入式 PXI 控制器（零槽控制器）；

    NI PXI-6608 计数器/定时模块；

    NI PXI-5124 示波器模块；

    NI PXI-4110 直流电压源模块；

    NI PXI-5422 信号发生器模块；

    NI PXI-4071 数字万用表模块。

2.2 PXI 总线

    PXI 总线是以 CompactPCI 为基础的，由具有开放性的 PCI 总线扩展而来。PXI 总线符合工业标准，在机械、电气和软件特性方面充分发挥了 PCI 总线的全部优点。PXI 构造类似于 VXI 结构，但它的设备成本更低，运行速度更快，体积更紧凑。目前基于PCI 总线的软硬件均可应用于 PXI 系统中，从而使 PXI系统具有良好的兼容性。PXI 还有高度的可扩展性，它有 8 个扩展槽，而台式 PCI 系统只有 3～4 个扩展槽。PXI 系统通过使用 PCI-PCI 桥接器，可扩展到 256 个扩展槽。PXI 总线的传输速率已经达到132 Mb/s（最高为 500 Mb/s），是目前已经发布的最高传输速率^[1]。

2.3 主要功能

2.3.1 集中式通用仪器

    该系统利用 PXI 功能模块实现通用参量的测试，可分别作为示波器、信号发生器、数字万用表、时钟源和直流电压电流源使用，是一台集中式的通用仪器。

2.3.2 通用仪器检测

    通用仪器检测是系统的核心部分，通过对 PXI仪器模块的组合使用实现对示波器、信号发生器、频率计、数字万用表等通用仪器的检测。