通信儀表的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)

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


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


　　一、通信儀表自動(dòng)測(cè)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(cè)量?jī)x表，而更多的智能化程度很高，可自動(dòng)進(jìn)行測(cè)量、分析、用圖形或統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示測(cè)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(tái)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(tái)儀表上有多個(gè)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。現(xiàn)在的通信儀表，除了簡(jiǎn)易的手持式儀表外，一般都帶有多種接口，可接計(jì)算機(jī)、打印機(jī)等。通過計(jì)算機(jī)可控制儀表完成各種測(cè)試工作，通過打印機(jī)可打印出測(cè)試曲線或測(cè)試數(shù)據(jù)。


　　目前，國(guó)外已有許多儀表廠家在計(jì)算機(jī)上編寫自動(dòng)測(cè)試程序，控制通信儀表，通過軟件實(shí)現(xiàn)更加強(qiáng)大的測(cè)試功能。通過自動(dòng)測(cè)試軟件，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)多臺(tái)儀表的統(tǒng)一控制，組成大型的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，自動(dòng)完成復(fù)雜、繁瑣的測(cè)試工作，避免人為因素造成的誤差。通過計(jì)算機(jī)完成大量的統(tǒng)計(jì)、計(jì)算工作。測(cè)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(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)試的遠(yuǎn)程監(jiān)控。


　　二、通信儀表自動(dòng)測(cè)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(gè)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)通信儀表的自動(dòng)測(cè)試。在組建這種自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)時(shí)，首先選擇測(cè)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(tái)儀表在自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)中唯一的GPIB地址。在自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)中使用的計(jì)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(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。


　　在這套測(cè)試系統(tǒng)中采用的GPIB接口卡適用于PC機(jī)，通過接口對(duì)測(cè)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(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，另外，通過多個(gè)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(shí)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(zhǎng)度小于20m的情況下，最多可容納5臺(tái)儀器設(shè)備構(gòu)成復(fù)雜的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。


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


　　目前，常用的編寫自動(dòng)測(cè)試程序的軟件平臺(tái)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(jiǎn)單，易學(xué)、子程序的相對(duì)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(shí)的通用性較好，但在縮寫針對(duì)儀表的專用自動(dòng)測(cè)試程序時(shí)，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(tái)，是針對(duì)開發(fā)儀表的控制軟件設(shè)計(jì)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(dòng)測(cè)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(tái)的局限，它是以C語言為基礎(chǔ)，用于開發(fā)儀表控制、自動(dòng)測(cè)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(kù)，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(dòng)測(cè)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(dòng)測(cè)試軟件了。該軟件開發(fā)平臺(tái)上，可方便地編寫通信儀表的自動(dòng)測(cè)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(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)


　　1.光衰減自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)組建背景


　　90年代以來，信息產(chǎn)業(yè)部通信計(jì)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(dòng)測(cè)試，測(cè)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(dòng)測(cè)試軟件，將檢定用儀表組成自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，則可自動(dòng)完成儀表的測(cè)試、測(cè)試數(shù)據(jù)處理、按照要求輸出測(cè)試結(jié)果。該自動(dòng)測(cè)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(jì)量檢定的要求。


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


　　2.光衰減自動(dòng)測(cè)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(jì)法，建立光衰減自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)；依據(jù)檢定規(guī)程中的測(cè)試步驟，開發(fā)相應(yīng)的自動(dòng)測(cè)試軟件，并實(shí)現(xiàn)測(cè)試軟件的全部漢化。用該“光衰減器檢測(cè)用標(biāo)準(zhǔn)程序軟件”對(duì)光衰減器進(jìn)行檢測(cè)，使儀表檢定工作規(guī)范化、統(tǒng)一化、自動(dòng)化，使檢測(cè)人員從繁瑣的工作解放出來。


　　“光衰減器檢測(cè)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(jì)量站使用，還可以為其它通信計(jì)量部門服務(wù)。


　　國(guó)外有的公司已開發(fā)了為光測(cè)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(cè)試軟件。國(guó)內(nèi)還未見到按照我國(guó)頒布的通信儀表檢定規(guī)程步驟開發(fā)的相應(yīng)自動(dòng)測(cè)試軟件。


　　“光衰減器檢測(cè)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(cè)試步驟準(zhǔn)確可靠，結(jié)果輸出一目了然。


　　光衰減自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的組成：控制用PC機(jī)（內(nèi)插有美國(guó)NI公司GPIB控制卡，并裝用相應(yīng)用的驅(qū)動(dòng)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(jì)模塊）各一臺(tái)。將儀表通過GPIB接口與計(jì)算機(jī)相連，計(jì)算機(jī)外接打印機(jī)。


　　3.光衰減自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的軟件開發(fā)


　　光衰減自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的檢測(cè)程序包括：光衰減自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)簡(jiǎn)介，按照光衰減器檢定規(guī)程編寫的測(cè)試步驟，儀表自動(dòng)測(cè)試的核心部分，測(cè)試數(shù)據(jù)處理部分和測(cè)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(cè)試準(zhǔn)確，簡(jiǎn)便，是一套標(biāo)準(zhǔn)的儀表測(cè)控軟件。


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


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


　　光衰減自動(dòng)測(cè)試軟件的自動(dòng)測(cè)試部分主要完成對(duì)不同型號(hào)的光衰減器的計(jì)量檢定工作，包括測(cè)試不同波長(zhǎng)時(shí)衰減值的不確定度指標(biāo)和插入損耗指標(biāo)。對(duì)常見的可程控的光衰減器執(zhí)行自動(dòng)測(cè)試，對(duì)其它型號(hào)的光衰減器執(zhí)行半自動(dòng)測(cè)試。光衰減自動(dòng)測(cè)試軟件的數(shù)據(jù)處理部分主要完成對(duì)測(cè)試結(jié)果的顯示，計(jì)算、保存、打印輸出和不確定度分析等。


　　4.光誤會(huì)減自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的不確定度分析


　　光衰減自動(dòng)測(cè)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(jì)線性度AL三部分。


摘自《電信網(wǎng)技術(shù)》2002.1