仪器技术的数字存储示波器功能扩展

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1、四川大学学报(自然科学版)2004年10月JournalofSichuanUniversity(NaturalScienceEdition)第41卷增刊基于虚拟仪器技术的数字存储示波器功能扩展曲卫东，王非，王宇(河南省洛阳市061信箱514分箱，河南洛阳471003)摘要:利用GPIB总线接口，将PC机和带GPIB接口的数字存储示波器连接起来，形成了一个自动测试系统，扩展了数字存储示波器的功能。介绍了系统组成、软件设计和应用。改变相应的测试软件，即可拥有新的刚试功能。该系统在实际应用中得到了较好的效果。关

2、键词:GPIB数字存储示波器虚拟仪器.LabVIEW'1引言虚拟仪器是通过应用程序将通用计算机与仪器硬件结合起来，用户可以通过友好的图形界面(虚拟前面板)操作这台计算机，就象在操作自己定义、自己设计的一台传统仪器一样。虚拟仪器以透明的方式把计算机资源和仪器硬件的测量、控制能力结合在一起，通过软件实现图形化用户接口及对数据的分析处理和表达。数字存储示波器是一种新型的智能化仪器，它的测量准确度高，测量范围宽，能够在屏幕上显示设定值和测量值。它采用以微处理器为基础的取样技术、数字存储、波形处理技术，较好地解决了

3、大多数传统模拟示波器的波形观察问题，所以在测控领域得到了广泛的应用。但是，直接利用它来进行测量，仍有一定的局限性。本文采用虚拟仪器技术，利用示波器所配备的GPIB接口，将它和PC机连接起来，并编制了基于LabVIEW语言的应用程序，从而组成了一个自动测试系统。该系统不但提高了它的测量精度，而且因具有了数据处理能力而扩展了它的测量功能。当用户的测试要求变化时，可以方便地由用户自己来增减软件模块以满足新的要求。2系统组成系统由PC机、GPIB接口卡、GPIB总线、数字存储示波器组成，如图1所示。图1系统结构示

4、意图GPIB接口卡选用美国NI(NationalInstrument)公司的PCIGPIB卡，该卡支持IEEE一488(IEEE一488.1)和HS488(IEEE一488.2)两个标准在这两个标准下的通讯速率分别为1.4Mbytes和7.5Mbyteso数字存储示波器采用TKTDS620B型示波器，该示波器的GPIB接口支持IEEE一488.1标准，提供了用于远程控制的多个命令。3软件的开发本文采用LabVIEW软件开发平台。LabVIEW是美国NI公司研制的一个功能强大的虚拟仪器系统开发平台。它向开

5、发者提供了一个友好的图形化开发界面，并且提供了丰富实用的数值分析、数字信号处理功能，以及多种硬件设备驱动功能。同通用软件相比，采用它能够节省85%以上的程序开发时间，体现出142四川大学学报(自然科学版)2004年·增刊了极高的效率。3.1驱动程序NI公司提供了PCIGPIB卡的驱动程序，提供了用以初始化接口、读写接口的函数及使用这些函数的例子(采用LabVIEW语言编写)。另外，还提供了多种带有GPIB接口的智能化仪器的通讯驱动程序(以DLL文件的形式提供)，从而使得用户省去了编写接口驱动程序和通讯驱

6、动程序。对于本系统所使用的示波器，NI公司也提供了相应的驱动程序Tktds6xx.dl。该dll文件中几乎包括了所有通过操作示波器面板所能实现的功能。通过调用此dl文件中相应的子vi，就可很方便地与示波器通讯，从而完成对它的控制和数据采集。该d11文件的提供节省了用户大量的编程时间。3.2系统软件功能系统软件具有如下基本功能:1)初始化示波器。包括确认仪器型号、GPIB地址等。2)设置示波器功能。包括:设置示波器的波形采集方式如模态、包络、单个波形采集等;设置示波器的水平方向参数如:延时刻度、记录长度、固

7、定屏幕方式的开关、触发电平的位置、水平模式、主刻度、水平位置设置、延时模式、延时控制、延时时间等;设置示波器应用自动测量系统等。图2某测试系统探测头部图3参数自动浏试系统软件流程图曲卫东等:墓于虚拟仪器技术的数字存储示波器功能扩展1433)实时显示及功能。包括:在计算机屏幕上实时显示波形;实时显示峰一峰值、频率、背景电压、低端电压等;实时保存所测量的结果。4)数据处理功能。可利用傅立叶变换，分析其频谱成分，然后利用数字滤波器，可提出有用信号进行各项分析。可完成对高精度、高频率响应信号的幅度、频率、相位等参

8、数的测试。可根据用户的不同需要，对以上功能进行修改或添加其它功能。4应用该系统在某设备测试中得到了较好的应用。图2所示为该测试系统的探测头部结构示意图。将如图1所示的系统和被测设备探测头部连接起来(将从电气箱引出的交流信号线接人示波器)，就形成了一个参数自动测试系统。该系统可以很方便的实时显示所测交流信号的频率、背景电压、低端电压、峰值电压及波形、还可储存波形数据以供数据处理调用。从而可测出调制频率、调制深度等指标。系统软件采