頻率計類儀器自動校準系統中測試界面的設計

通用儀器綜合校準系統是采用VXI總線的虛擬儀器技術，可對頻率計、電子電壓表、高頻、低頻、脈沖和函數信號發生器共六大類儀器實現自動校準，另外各模塊還可單獨作為標準儀器，對被校儀器進行維修與測試。它具有自動化程度高、通用性與開放性強、測試準確度與可靠性高、電磁兼容性與可維護性好以及擴展能力強等主要特點，由于系統設計過程中涉及到的問題較多，因此這里僅圍繞測試界面設計的相關問題進行探討。

一、關于校準系統

　　1．系統組成與校準內容
　　該系統的主要組成如圖1所示。



　　由圖1可見，它由四大部分組成，分別是：①VXI機箱及各儀器模塊，主要作為校準時的標準儀器，包括函數信號和RF信號發生器、通用計數器、數字多用表、示波器、接收機以及射頻開關模塊：②主控計算機，用于系統協調控制與數據處理：③適配器，用于實現被校儀器與該系統的連接、阻抗匹配變換、信號衰減等功能，同時提供穩定可靠、頻率和電壓分段可調的1mV~300V交、直流電壓。④被校的各種儀器。本校準系統具體可對六大類儀器的58項參數進行校準，其中對頻率計類儀器校準的參數分別是：測頻率、周期、比率、靈敏度、時間間隔以及頻率穩定度。

　　2.校準方法與校準連接
　　系統校準時所采用的主要方法是直接法和比較法兩種。例如：對測靈敏度和頻率穩定度的校準采用了直接法，而測頻率、周期、時間間隔等第二校準便采用了比較法，那么具體對測頻率來說，即將標準信號發生器的輸出分別由標準和被校頻率計同時進行測量，這里考慮到頻率范圍的問題，標準信號發生器是由函數信號和RF信號發生器兩個模塊組成，具體連接方式如圖2所示。



　　由圖2可見，系統在校準該參數時，主要用到四個標準儀器模塊，其中函數信號和RF信號發生器的輸出分別加到射頻開關的第1組Comoo與第2組com10端，然后再從開關的01、11、12端分別加到被校頻率計，而從開關的00、10、13端則加到標準頻率計的Input1（1通道）、Input20通道〉、Input30通道）：采用這樣的接法，其目的使適配器的三路輸出頻率范圍與標準頻率計的1、2、3通道對應起來，在圖2中的左下方就示出了各路頻率值的范圍。

二、測試主界面

　　每一類儀器的每一項校準內容，均有一個校準的主界面，這里稱之為測試主界面。它的設計在整體上講究風格的一致性，而針對某一具體的內容來說，則遵循結構合理性、布局美觀性以及操作便捷性的原則。例如圖3所示是頻率計類儀器中測頻率校準的測試主界面，其中左上方是“標準信號源”輸出的頻率值：右上方是“標準計數器”所測得的頻率值：中間部分是依據校準方法——這里按照比較法的思路來設計：
　　①將從數據庫讀取的“參考值”和“允許誤差”顯示出來；
　　②在“實測值”處將標準頻率計采樣三次所得平均值顯示；
　　③將被校頻率計所測得的頻率值鍵入，并送到“標稱值”顯示；
　　④顯示將“實際值”與“標稱值”按相對誤差公式計算得到的示值誤差；
　　⑤用狀態燈顯示各次測量結果超差情況，超差亮紅燈同時發出警告聲、不超差亮綠燈。
　　注意這里的校準頻率點也是按照檢定規程的要求設置的。最下方是各種控制按鍵，當按下“開始”鍵后，該程序便能夠在人工適當的干預下自動完成校準任務。



三、關鍵問題及其解決

　　1.“選項”的隨機性控制
　　由于對每種儀器校準時，應在不同的頻率點上進行校準，而這些頻率點是按照檢定規程的要求設定，并存放在數據庫中，但實際工作中常常要對這些校準點作適當的取舍。這里實現的方法是：當從數據庫中讀取校準點及其允許誤差，并分別存入數組xiaozhuer11、mcha1中，然后再分別將這兩個數組中的數據分別送到測試面板上的“參考值”和“允許誤差”控件，最后由鼠標點取相應“狀態”（變量設為zt）選擇控件，然后操作并確認，具體的控制程序如下：



　　2.“取消”時的數據處理
　　在每個參數校準的主界面上均設置了“取消”按鈕，用以實現參數校準時的中途退出，而這時的數據將如何處理，將是重點考慮的問題。在此有兩種情況可供選擇：
　　一是有必要將數據保存（放在“臨時文件”中），接著進行下一個參數的校準；二是不保存所校準的數據，直接退出該參數的校準。具體的控制程序如下：



　　3．多個界面的分頁組織
　　在測試主界面上除有標稱值、實際值、允許誤差、示值誤差外等項外，還有許多校準點，因此數據量較大，為方便顯示并及時查閱，這里可采用多頁顯示的方法