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摘要：本文简要概述了用自动测试系统实现数字示波器的检定过程，因其能快速准确的测量参数，直观显示测试结果，自动存储等特性，将会是未来仪器检定的趋势。
关键词：自动测试；示波器检定
1引言
随着电子技术的发展，数字示波器凭借数字技术和软件大大扩展了工作能力，早期产品的取样率低、存在较大死区时间、屏幕刷新率低等不足得到较大改善，以前难以观察的调制信号、通讯眼图、视频信号等复合信号越来越容易观察。数字示波器可以对数据进行运算和分析，特别适合于捕获复杂动态信号中产生的全部细节和异常现象，因而在科学研究、工业生产中得到了广泛的应用。为了示波器工作在合格的状态，对示波器定期、快速、全面的检定，保证其量值溯源，是摆在测试工程师面前的一项紧迫任务。
手工检定效率低，容易出错，对每一种示波器的检定需要测试工程师翻阅大量的资料；自动测试系统具有快速的测量参数、直观地显示测试结果、自动存储测试数据等特性，是传统的手工测试无法达到的。用自动测试系统实现对示波器的程控检定将会是仪器检定的趋势。
GPIB、VXI、PXI是自动测试系统标准总线，GPIB以性能稳定、操作方便、价格低廉赢得用户的认可。这里选用了GPIB作为测试系统总线。
2硬件设计
基于GPIB的数字示波器自动测试系统的检定系统的硬件由GPIB控制器、FLUKE5520A、被检定数字示波器和PC机以及打印机等外围设备组成。
2.1 GPIB接口控制器
2.1.1 GPIB总线
GPIB是惠普公司于20世纪60年代末70年代初开发的使用仪器接口系统。由于对测试系统仪器的控制很方便，并具有较高的传输速率（1Mbps），GPIB于1975年被定为IEEE488标准，1987年修订为IEEE488.1-1987。GPIB总线是数字化的24脚并行总线，有8根数据线、5根接口管理线和3根数据传输控制线。GPIB使用8位并行、字节串行、异步通讯方式，所有字节通过总线顺序传送。
GPIB系统设备有控者、讲者和听者三种属性。实际设备具有其中的一种、两种或三种。作为控者，它可以通过寻址指定连接到总线上具有讲者属性的器件成为讲者和具有听者属性的器件作为听者，包括指定它自己。讲者通过总线向其它器件发送数据。听者能从总线上接收讲者发送的数据。一般来说在GPIB系统中计算机是控者，具有讲、听、控三种属性。为避免总线冲突，IEEE488規定一次只能有一个讲者，但可以同时有几个听者。由于GPIB系统中各器件的工作速度可能相差悬殊，为了保证多线消息能够双向、异步、可靠地传输，GPIB母线中设置了三条握手线，分别为数据有效线、未准备好接收线和未收到数据线。
2.1.2BC-1402-2接口控制器
在本系统中采用的GPIB控制器是贝卡科技公司开发的BC-1401-2型USB-GPIB接口控制器，它带有USB接口，把USB接口转换成GPIB总线，操作GPIB仪器，其特点是：完全符合IEEE488.1和IEEE488.2国际标准，支持PCI、USB、Ethernet工业标准；数据传输率为900kbps，适合PC机与仪器之间的高速数据传输；提供了一套I/O GPIB操作函数库，其函数与ISA总线的ESI400系列接口控制器相同；提供了一套符合VPP规范的虚拟仪器软件架构VISA函数库，实现了凡是采用VISA函数开发的应用程序，在更换不同厂家的不同型号的GPIB接口控制器时，应用程序不需要作任何修改；该接口控制器可以用C/C++、VC++、VB、LabView等多种语言编制测试程序，方便而灵活。
2.2FLUKE5520A
FLUKE5520A是美国福禄克公司的高性能多功能校准仪，可以对手持式和台式多用表、示波器、示波表、电子温度表、数据采集器、功率谐波分析仪、过程校准器等多种仪器进行校准。FLUKE5520A提供了GPIB、RS-232、5725A三种标准接口；在安全性满足要求；FLUKE5520A输出电压可以达到1000V，电流可以达到20A，可以提供交直流电压和电流，同时输出两路电压，或者是一路电压和一路电流，模拟功率、电阻、电容热电偶和RTD。其示波器校准件还提供了稳幅正弦波、快沿、时间标记和幅度信号。
2.3主控PC
PC作为系统的“主控者”，通过发布命令给GPIB接口控制器实现对FLUKE5520A和被检定示波器的控制，主要包括以下几个方面的内容：仪器的初始化、复位、仪器参数设置；命令FLUKE5520A产生标准信号，同时被检示波器显示、读取、保存仪器数据并传给PC等。
3软件设计
3.1软件平台的选择
软件是数字示波器自动测试系统的核心，软件能否稳定、协调地工作是系统能够对数字示波器快速、可靠检定的基础。本系统采用性能稳定的Windows2003Sever操作系统、SQLSever2005数据库以及Visual.NET2005作为开发平台，以C/C++作为编程语言。
3.2测试软件模块
测试软件分为测试数据管理模块、测试参数管理模块、测试程序模块三部分。测试数据管理模块是管理对仪器的检定日期、检定人员、对具体仪器的已检定项目、检定的数据等。测试参数管理是在数据库中管理具体 仪器的各检定项、检定项的标准等。测试程序模块是根据用户在软面板上选定的测试参数，调用相应的测试仪器进行测试，把测试数据和数据库中的标准相比较，判断是否合格。
3.3测试软件结构化流程
再开机系统自检后，检定操作员在软件界面上选择/输入需要检定的仪器型号，程序由仪器型号在数据库中调出相应的检定项目、被检项目的标准值、被检仪器与LUKE5520A和GPIB控制器进行连接，然后安装驱动程序进行测试，最后保存数据并打印相应的证书报告。
3.4开发IVI驱动程序
对于IVI仪器，厂家会提供IVI驱动程序只需要编写少量代码即可实现对仪器的检定，主程序简单，便于管理。IVI基金会的目标是支持95%的仪器。基于IVI技术的数字仪器的检定将会是仪器检定的必然之路。
但是并不是所有的仪器都支持IVI技术。对于非IVI仪器，使用LabWindows/CVI中的IVI驱动开发向导把仪器程控命令树中所有底层命令封装成一系列带有图像面板的高层函数，完成IVI驱动程序的开发，使它成为IVI仪器。其特点是前期开发IVI驱动程序工作量大，但是后期测试程序开发和维护工作量少。
3.5数据库管理
数据库管理主要包括用户管理、被检仪器型号管理、检定项目管理、检定报告管理、检定项目指标管理以及数据查询6个模块。
4应用实例
应用本方法组建的测试系统对数字示波器TDS3032B进行检定，对其垂直灵敏度、瞬态响应、稳态响应、扫描时间因数等内容进行检定，保存检定结果并打印证书，实践证明：检定过程变得快速和简单。
5 结论
本文介绍的数字示波器检定系统以GPIB为总线，综合运用了计算机软件和数据库技术实现数字示波器的自动检定，具有操作方便、可扩展性强、工作稳定性好的特点，为组建数字多用表、频谱分析仪等综合数字仪器自动检定系统提供了参考。
参考文献：
[1]JJG262-1996模拟示波器检定规程[M].中国计量出版社1996.
[2]陆福敏、詹志强，数字示波器测试技术，2002年.
[3]FLUKE5520A多功能校准仪技术手册[M].FLUKE公司.
关键词：自动测试；示波器检定
1引言
随着电子技术的发展，数字示波器凭借数字技术和软件大大扩展了工作能力，早期产品的取样率低、存在较大死区时间、屏幕刷新率低等不足得到较大改善，以前难以观察的调制信号、通讯眼图、视频信号等复合信号越来越容易观察。数字示波器可以对数据进行运算和分析，特别适合于捕获复杂动态信号中产生的全部细节和异常现象，因而在科学研究、工业生产中得到了广泛的应用。为了示波器工作在合格的状态，对示波器定期、快速、全面的检定，保证其量值溯源，是摆在测试工程师面前的一项紧迫任务。
手工检定效率低，容易出错，对每一种示波器的检定需要测试工程师翻阅大量的资料；自动测试系统具有快速的测量参数、直观地显示测试结果、自动存储测试数据等特性，是传统的手工测试无法达到的。用自动测试系统实现对示波器的程控检定将会是仪器检定的趋势。
GPIB、VXI、PXI是自动测试系统标准总线，GPIB以性能稳定、操作方便、价格低廉赢得用户的认可。这里选用了GPIB作为测试系统总线。
2硬件设计
基于GPIB的数字示波器自动测试系统的检定系统的硬件由GPIB控制器、FLUKE5520A、被检定数字示波器和PC机以及打印机等外围设备组成。
2.1 GPIB接口控制器
2.1.1 GPIB总线
GPIB是惠普公司于20世纪60年代末70年代初开发的使用仪器接口系统。由于对测试系统仪器的控制很方便，并具有较高的传输速率（1Mbps），GPIB于1975年被定为IEEE488标准，1987年修订为IEEE488.1-1987。GPIB总线是数字化的24脚并行总线，有8根数据线、5根接口管理线和3根数据传输控制线。GPIB使用8位并行、字节串行、异步通讯方式，所有字节通过总线顺序传送。
GPIB系统设备有控者、讲者和听者三种属性。实际设备具有其中的一种、两种或三种。作为控者，它可以通过寻址指定连接到总线上具有讲者属性的器件成为讲者和具有听者属性的器件作为听者，包括指定它自己。讲者通过总线向其它器件发送数据。听者能从总线上接收讲者发送的数据。一般来说在GPIB系统中计算机是控者，具有讲、听、控三种属性。为避免总线冲突，IEEE488規定一次只能有一个讲者，但可以同时有几个听者。由于GPIB系统中各器件的工作速度可能相差悬殊，为了保证多线消息能够双向、异步、可靠地传输，GPIB母线中设置了三条握手线，分别为数据有效线、未准备好接收线和未收到数据线。
2.1.2BC-1402-2接口控制器
在本系统中采用的GPIB控制器是贝卡科技公司开发的BC-1401-2型USB-GPIB接口控制器，它带有USB接口，把USB接口转换成GPIB总线，操作GPIB仪器，其特点是：完全符合IEEE488.1和IEEE488.2国际标准，支持PCI、USB、Ethernet工业标准；数据传输率为900kbps，适合PC机与仪器之间的高速数据传输；提供了一套I/O GPIB操作函数库，其函数与ISA总线的ESI400系列接口控制器相同；提供了一套符合VPP规范的虚拟仪器软件架构VISA函数库，实现了凡是采用VISA函数开发的应用程序，在更换不同厂家的不同型号的GPIB接口控制器时，应用程序不需要作任何修改；该接口控制器可以用C/C++、VC++、VB、LabView等多种语言编制测试程序，方便而灵活。
2.2FLUKE5520A
FLUKE5520A是美国福禄克公司的高性能多功能校准仪，可以对手持式和台式多用表、示波器、示波表、电子温度表、数据采集器、功率谐波分析仪、过程校准器等多种仪器进行校准。FLUKE5520A提供了GPIB、RS-232、5725A三种标准接口；在安全性满足要求；FLUKE5520A输出电压可以达到1000V，电流可以达到20A，可以提供交直流电压和电流，同时输出两路电压，或者是一路电压和一路电流，模拟功率、电阻、电容热电偶和RTD。其示波器校准件还提供了稳幅正弦波、快沿、时间标记和幅度信号。
2.3主控PC
PC作为系统的“主控者”，通过发布命令给GPIB接口控制器实现对FLUKE5520A和被检定示波器的控制，主要包括以下几个方面的内容：仪器的初始化、复位、仪器参数设置；命令FLUKE5520A产生标准信号，同时被检示波器显示、读取、保存仪器数据并传给PC等。
3软件设计
3.1软件平台的选择
软件是数字示波器自动测试系统的核心，软件能否稳定、协调地工作是系统能够对数字示波器快速、可靠检定的基础。本系统采用性能稳定的Windows2003Sever操作系统、SQLSever2005数据库以及Visual.NET2005作为开发平台，以C/C++作为编程语言。
3.2测试软件模块
测试软件分为测试数据管理模块、测试参数管理模块、测试程序模块三部分。测试数据管理模块是管理对仪器的检定日期、检定人员、对具体仪器的已检定项目、检定的数据等。测试参数管理是在数据库中管理具体 仪器的各检定项、检定项的标准等。测试程序模块是根据用户在软面板上选定的测试参数，调用相应的测试仪器进行测试，把测试数据和数据库中的标准相比较，判断是否合格。
3.3测试软件结构化流程
再开机系统自检后，检定操作员在软件界面上选择/输入需要检定的仪器型号，程序由仪器型号在数据库中调出相应的检定项目、被检项目的标准值、被检仪器与LUKE5520A和GPIB控制器进行连接，然后安装驱动程序进行测试，最后保存数据并打印相应的证书报告。
3.4开发IVI驱动程序
对于IVI仪器，厂家会提供IVI驱动程序只需要编写少量代码即可实现对仪器的检定，主程序简单，便于管理。IVI基金会的目标是支持95%的仪器。基于IVI技术的数字仪器的检定将会是仪器检定的必然之路。
但是并不是所有的仪器都支持IVI技术。对于非IVI仪器，使用LabWindows/CVI中的IVI驱动开发向导把仪器程控命令树中所有底层命令封装成一系列带有图像面板的高层函数，完成IVI驱动程序的开发，使它成为IVI仪器。其特点是前期开发IVI驱动程序工作量大，但是后期测试程序开发和维护工作量少。
3.5数据库管理
数据库管理主要包括用户管理、被检仪器型号管理、检定项目管理、检定报告管理、检定项目指标管理以及数据查询6个模块。
4应用实例
应用本方法组建的测试系统对数字示波器TDS3032B进行检定，对其垂直灵敏度、瞬态响应、稳态响应、扫描时间因数等内容进行检定，保存检定结果并打印证书，实践证明：检定过程变得快速和简单。
5 结论
本文介绍的数字示波器检定系统以GPIB为总线，综合运用了计算机软件和数据库技术实现数字示波器的自动检定，具有操作方便、可扩展性强、工作稳定性好的特点，为组建数字多用表、频谱分析仪等综合数字仪器自动检定系统提供了参考。
参考文献：
[1]JJG262-1996模拟示波器检定规程[M].中国计量出版社1996.
[2]陆福敏、詹志强，数字示波器测试技术，2002年.
[3]FLUKE5520A多功能校准仪技术手册[M].FLUKE公司.