通信儀表的自動測試系統(tǒng)

岳蕾
　　摘要：論述了通信儀表自動測試系統(tǒng)的發(fā)展和構(gòu)成，以光衰減自動測試系統(tǒng)為例，說明了通信儀表自動測試系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用。


　　關(guān)鍵詞：通信儀表　自動測試系統(tǒng)　GPIB接口　Lab Windows/CVI　光衰減


　　一、通信儀表自動測試系統(tǒng)的發(fā)展


　　隨著通信的發(fā)展，現(xiàn)代通信儀表的智能化程度在逐漸提高。原來的指針式儀表和傳統(tǒng)的數(shù)字儀表，如電壓表、電流表和數(shù)字萬用表等，現(xiàn)在雖然依然存在并作為基本的測量儀表，而更多的智能化程度很高，可自動進(jìn)行測量、分析、用圖形或統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示測量結(jié)果的數(shù)字式大型儀表或系統(tǒng)已經(jīng)投入使用，并在通信領(lǐng)域中占據(jù)了越來越大的比重。隨著儀表智能化和集成化的提高，一臺儀表能夠完成越來越多的操作。未來的儀表將是多插槽式的，即一臺儀表上有多個插槽，可插入不同的插件，通過儀表內(nèi)部的中央控制器，完成不同的功能�，F(xiàn)在的通信儀表，除了簡易的手持式儀表外，一般都帶有多種接口，可接計算機(jī)、打印機(jī)等。通過計算機(jī)可控制儀表完成各種測試工作，通過打印機(jī)可打印出測試曲線或測試數(shù)據(jù)。


　　目前，國外已有許多儀表廠家在計算機(jī)上編寫自動測試程序，控制通信儀表，通過軟件實(shí)現(xiàn)更加強(qiáng)大的測試功能。通過自動測試軟件，可以實(shí)現(xiàn)對多臺儀表的統(tǒng)一控制，組成大型的自動測試系統(tǒng)，自動完成復(fù)雜、繁瑣的測試工作，避免人為因素造成的誤差。通過計算機(jī)完成大量的統(tǒng)計、計算工作。測量結(jié)果可以用圖形、數(shù)據(jù)、表格和其他用戶希望的方式給出，結(jié)果一目了然。隨著Internet的發(fā)展，還可通過計算機(jī)實(shí)現(xiàn)自動測試的遠(yuǎn)程監(jiān)控。


　　二、通信儀表自動測試系統(tǒng)的組成


　　用PC機(jī)通過GPIB接口控制通信儀表，組成一個自動測試系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)通信儀表的自動測試。在組建這種自動測試系統(tǒng)時，首先選擇測試中使用的通信儀表，確保這些儀表都具有通用接口總線，即GPIB（General Purpose Interface Bus）接口，設(shè)置每臺儀表在自動測試系統(tǒng)中唯一的GPIB地址。在自動測試系統(tǒng)中使用的計算機(jī)要裝有GPIB接口卡。將它和各種通信儀表通過IEEE488總線連接起來組成自動測試系統(tǒng)。


　　在這套測試系統(tǒng)中采用的GPIB接口卡適用于PC機(jī)，通過接口對測試用通信儀表進(jìn)行編程控制，可實(shí)現(xiàn)以PC機(jī)為中央控制器的GPIB自動測試系統(tǒng)，另外，通過多個GPIB接口卡還可實(shí)現(xiàn)微機(jī)間的近距離高速并行數(shù)據(jù)通信。


　　這種接口卡的工作時鐘頻率為1-8MHz，數(shù)據(jù)傳輸速度在正常方式下為50Kbyte/s，高速DMA方式下可達(dá)到1Mbyte/s。GPIB接口卡可以直接插入PC機(jī)總線插槽，成為GPIB系統(tǒng)控制器，在總線電纜長度小于20m的情況下，最多可容納5臺儀器設(shè)備構(gòu)成復(fù)雜的自動測試系統(tǒng)。


　　三、實(shí)現(xiàn)通信儀表自動測試系統(tǒng)的幾種開發(fā)軟件的比較


　　目前，常用的編寫自動測試程序的軟件平臺有VB,Lab Windows/CVI和Lab View等開發(fā)軟件。


　　VB是許多軟件開發(fā)人員所喜愛的編程工具，它具有簡單，易學(xué)、子程序的相對獨(dú)立，易于聯(lián)接組成大的應(yīng)用程序的特點(diǎn)。VB在編程時的通用性較好，但在縮寫針對儀表的專用自動測試程序時，需要編定一些專用的功能，而一些專用功能用VB實(shí)現(xiàn)起來比較困難。


　　Lab View是一種非常直觀的軟件開發(fā)平臺，是針對開發(fā)儀表的控制軟件設(shè)計的，具有大量專用的圖形式的功能塊，程序員只要將這些功能塊連接在一起，編寫一些鏈接程序，就可組成完整的自動測試程序。Lab View的專用功能塊雖然給軟件開發(fā)者帶來了很大的方便，但也使軟件的開發(fā)受到了限制，軟件開發(fā)者不能任意增加功能。


　　Lab Windows/CVI克服了以上兩種軟件開發(fā)平臺的局限，它是以C語言為基礎(chǔ)，用于開發(fā)儀表控制、自動測試以及數(shù)據(jù)采集應(yīng)用程序的編程工具，它有多種程序庫，便于縮寫應(yīng)用程序。有面向儀表的功能塊，可在應(yīng)用程序中調(diào)用、編輯。它適用于開發(fā)儀表的自動測試軟件，擴(kuò)展性好。只需要熟悉Lab Windows/CVI的編程環(huán)境、不同儀表的控制指令集、掌握C語言及GPIB的一些接口語言，就可以縮寫自動測試軟件了。該軟件開發(fā)平臺上，可方便地編寫通信儀表的自動測試軟件，生存可執(zhí)行程序，在多種操作系統(tǒng)中使用。


　　四、光衰減自動測試系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)


　　1.光衰減自動測試系統(tǒng)組建背景


　　90年代以來，信息產(chǎn)業(yè)部通信計量中心已建立了通信專用光功率標(biāo)準(zhǔn)裝置和光衰減標(biāo)準(zhǔn)裝置，編寫了《光衰減器》檢定規(guī)程，開展了光衰減器等一系列通信儀表的檢定工作。目前的檢定工作主要是檢定人員進(jìn)行手動測試，測試工作量大，容易引入誤差，數(shù)據(jù)處理量大。如果按照規(guī)程編寫相應(yīng)的自動測試軟件，將檢定用儀表組成自動測試系統(tǒng)，則可自動完成儀表的測試、測試數(shù)據(jù)處理、按照要求輸出測試結(jié)果。該自動測試系統(tǒng)使儀表檢定工作準(zhǔn)確、快捷、重復(fù)性好，符合儀表計量檢定的要求。


　　現(xiàn)在信息產(chǎn)業(yè)部下屬的各省級通信計量站已相繼購置了光測試系統(tǒng)，開展了對光衰減器的檢測工作。為了解決由于測試用軟件不統(tǒng)一，未經(jīng)漢化，給檢測人員的測試工作帶來了困難這個問題，需要建立一套“光衰減器檢測用標(biāo)準(zhǔn)程序軟件”。


　　2.光衰減自動測試系統(tǒng)的組成


　　依據(jù)光衰減器檢定規(guī)程中的光功率計法，建立光衰減自動測試系統(tǒng)；依據(jù)檢定規(guī)程中的測試步驟，開發(fā)相應(yīng)的自動測試軟件，并實(shí)現(xiàn)測試軟件的全部漢化。用該“光衰減器檢測用標(biāo)準(zhǔn)程序軟件”對光衰減器進(jìn)行檢測，使儀表檢定工作規(guī)范化、統(tǒng)一化、自動化，使檢測人員從繁瑣的工作解放出來。


　　“光衰減器檢測用標(biāo)準(zhǔn)程序軟件”是在《光衰減器》檢定規(guī)程的基礎(chǔ)上開發(fā)出來的，不僅可供信息產(chǎn)業(yè)部下屬各通信計量站使用，還可以為其它通信計量部門服務(wù)。


　　國外有的公司已開發(fā)了為光測試系統(tǒng)服務(wù)的軟件，如WG公司的OMS-200儀表控制軟件，OCS系列的光測試軟件。國內(nèi)還未見到按照我國頒布的通信儀表檢定規(guī)程步驟開發(fā)的相應(yīng)自動測試軟件。


　　“光衰減器檢測用標(biāo)準(zhǔn)程序軟件”是按照J(rèn)JG(YD)040-98《光衰減器》檢定規(guī)程中檢定光衰減器的基本步驟，并結(jié)合WG公司的OMS-200或OMS-100儀表配置、選件編制而成的。程序提供的檢定方法符合標(biāo)準(zhǔn)要求，完成的測試步驟準(zhǔn)確可靠，結(jié)果輸出一目了然。


　　光衰減自動測試系統(tǒng)的組成：控制用PC機(jī)（內(nèi)插有美國NI公司GPIB控制卡，并裝用相應(yīng)用的驅(qū)動軟件）和WG公司的OMS-200或OMS-100主機(jī)（內(nèi)置OLS-100雙光源模塊，OLP-110光功率計模塊）各一臺。將儀表通過GPIB接口與計算機(jī)相連，計算機(jī)外接打印機(jī)。


　　3.光衰減自動測試系統(tǒng)的軟件開發(fā)


　　光衰減自動測試系統(tǒng)的檢測程序包括：光衰減自動測試系統(tǒng)簡介，按照光衰減器檢定規(guī)程編寫的測試步驟，儀表自動測試的核心部分，測試數(shù)據(jù)處理部分和測試結(jié)果的輸出、打印、保存等操作。該軟件全部漢化，用戶界面友好，測試準(zhǔn)確，簡便，是一套標(biāo)準(zhǔn)的儀表測控軟件。


　　光衰減自動測試軟件的主測試程序主要完成選擇測試系統(tǒng)中使用的測試儀表、對測試系統(tǒng)的初始化和向測試系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)的各部分功能的轉(zhuǎn)向。測試系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)的功能包括對測試系統(tǒng)的簡介，測試步驟、自動測試功能和測試數(shù)據(jù)的處理。


　　在編制測試程序時，要在測試說明中注明測試條件，如測試前的準(zhǔn)備工作，要將測試系統(tǒng)中的穩(wěn)定光源進(jìn)行預(yù)熱，使測試系統(tǒng)和被測光誤減器工作穩(wěn)定后，再進(jìn)行自動測試。保證測試命令被準(zhǔn)確執(zhí)行，測試數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠。


　　光衰減自動測試軟件的自動測試部分主要完成對不同型號的光衰減器的計量檢定工作，包括測試不同波長時衰減值的不確定度指標(biāo)和插入損耗指標(biāo)。對常見的可程控的光衰減器執(zhí)行自動測試，對其它型號的光衰減器執(zhí)行半自動測試。光衰減自動測試軟件的數(shù)據(jù)處理部分主要完成對測試結(jié)果的顯示，計算、保存、打印輸出和不確定度分析等。


　　4.光誤會減自動測試系統(tǒng)的不確定度分析


　　光衰減自動測試的不確定度分析可分為被檢光衰減器示值偏差SA、光源穩(wěn)定度誤差SB和標(biāo)準(zhǔn)光功率計線性度AL三部分。


摘自《電信網(wǎng)技術(shù)》2002.1