基于gpib的示波器校准仪自动校准

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1、万方数据基于GPIB的示波器校准仪自动校准李大伟1朱江淼1郁月华2刘明亮1(1．北京工业大学电子信息与控制工程学院，北京100022；2．中国计量科学研究院，北京100013)摘要用Windows、配++6．0，以GPlB总线控制功率计实现示波器校准仪幅频特性的自动校准。可自动校准正弦电压信号的幅度和功率、给出相对误差、创建校准模板、保存校准数据、自动生成校准证书。已用于中国计量科学研究院的校准工作中，显著提高了工作效率。关键词GPIB总线；功率计；示波器校准仪；自动校准系统0引言示波器校准仪的计量检定需要使用功率计，长期以来一直是手动操作，步骤复杂。每台仪器至少要校准175个

2、点(7个电压×25个频率)，对这些点的电压和功率参数进行重复测量、记录、计算和打印证书，工作量巨大，效率低下。为此，我们研制了基于GPIB的示波器校准仪自动校准系统，该系统对减轻校准人员的劳动强度、缩短校准时间、提高工作效率均有实际意义。系统不仅能对9500B、9530、9560、9510和5820A示波器校准仪自动校准，还能进行正弦波信号源的自动校准。1系统硬件构成参照自动校准系统的构建方法[2—3l，本系统的硬件结构如图1所示。校准参量巨叵E蛊墨!同凰网】l塑亟9墨卜—i刖坠垦∑里I图1自动校准系统的硬件结构图1中9500B、9530、9560、9510和5820A均为校准

3、对象，系统可以校准其中任意一款示波器校准仪。且有良好的适应性和扩展性，也能容易实现其它示波器校准仪的自动校准，以及正弦波信号源的自动校准。“GPIB控制器”用来完成GPIB和USB两种总线的转换，实现计算机和功率计之间的通信。本系统用功率计完成对示波器校准仪输出的正弦波幅度指标(电压和功率)的校准。功率计NRVD能进行功率测试、RF电平测试【4J、电压测试及衰减和反射测试，测量频率从直流一直到舭。其精度高、功能丰富、实用方便和操作简单。系统要求所用的示波器校准仪和功率计都有GPIB接口。2软件系统设计思路2．1软件系统功能结构[6】软件系统是该自动校准系统的核心和灵魂。如图2所

4、示，该软件系统主要由计量信息登记、模版编辑、开始校准、生成证书和数据库5个模块构成。其中4个模块涉及到数据库的操作，数据库是作为软件系统的后台，为其余四个模块提供数据支持。计算机与功率计通信是在开始校准模块中进行的。图2软件系统功能结构图2．2各功能模块简介1)计量信息登记模块该模块主要实现送检仪器的登记，如证书编号、·57·万方数据型号规格、设备名称、送检单位、地址和校准日期等，为后续校准提供依据。其界面如图3所示。图3计量信息登记模块界面2)模版编辑模块模板编辑模块是仪器校准的准备阶段，在这里需要建立并存储各种信号参数，以备后续操作，方便以后的校准。校准人员要在这里确定所有

5、与校准有关的各种信号参数，如电压峰峰值、频率及校准方法等。模版编辑模块界面如图4所示。图4模版编辑模块界面本模块可实现电压和频率的自动排序。过程为，当输入一个新的频率，程序首先区分单位“kHz”、“MHz”、“GHz”并把单位统一为“kHz”，然后对单位“kHz”前面的数字比较大小，比较结果送入一个数组，然后清空“测量频率”的组合框内容，把数组作为新的内容送入组合框显示，自动排序完成。电压排序道理相同。3)开始校准模块开始校准模块是校准系统的核心，对示波器校准仪的校准就是在这里进行的。其界面如图5所示，表中第一列为示波器校准仪正弦波输出信号的各点频率，正弦波输出信号的峰峰电压固

6、定为120mV，第二列(实测值)的数据是功率计测出的相应的电压有效值。第三列(误差)是根据后面的式(2)自动计算的相对误差，其中zo取的是50kHz对应的实测值42．340mV。第四列(技术要求)和第五列(不确定度)是校准人员根据一定的要求事先输入的。校准时，选择50kHz，点击“确定”，然后点击“基·58·准点”，即把50kHz时的实测值42．340mV作为基准点z。，然后选择100kHz，点击“确定”，即可得到此时的实测值和误差。其它频率点的校准方法同上。校准完成后，点击“生成证书”，即可实现自动生成证书。该模块涉及计算机与功率计的通信，数据计算，数据库操作等。该模块使用户

7、能够实现对功率计的任意一个通道进行选择，还能添加或删除频率或电压。计算机与功率计通信部分由已经封装好的gpib一32．obj文件完成。仪器远控命令是指功率计的SCPI(StandardCommandsforProgrammableInstru—ments)指令，即可编程仪器的标准指令。其中对功率计和示波器校准仪的操作控制就是采用了相应的SCPI指令。图5开始校准模块界面4)证书生成模块本模块的任务是要生成最终校准数据的Word文件。校准完毕后需出具校准证书，将数据按一定格式写到w。rd文档中