论文摘要：针对传统手工校准频谱分析仪存在校准时间久、效率低、容易引入人为误差等问题。为提高我单位计量保障能力，研制了基于GPIB总线结构的频谱分析仪自动校准系统。详细论述了系统硬件标准的选取、软件流程设计、及部分软件功能模块，并给出了相关测试程序和软件界面。该项目现已应用于实际计量校准工作中，为我单位创造了更大的经济效益。
论文关键词：自动校准,频谱分析
引言：
频谱分析仪需要校准的参数繁杂，目前频谱分析仪的计量校准工作依旧采用手动逐项进行检定测试。这种传统手工校准方式耗时长，读数过程中不可避免的会出现误差，这显然不能满足我军迅速、准确、高效的计量保障需求。因此，对计量保障工作提出了更高的要求，迫切需要对这种传统的校准手段进行改进。
1、自动校准系统硬件平台
1.1系统硬件组成
标准装置的选择是自动校准系统设计的基础，使用标准过高无疑会浪费经费。反之，如果标准仪器选型过低，将很难满足下级计量结构的计量需求。为满足计量校准需求的前提下，又不至于将标准定的过高。在建立标准时按照以下原则确定了标准仪器型号：
（1）标准仪器指标准确度要求：计量标准装置的准确度必须优于送检设备，依据GJB5109－2004中准确度部分的有关要求标准仪器相对于被检仪器技术指标TUR（测量不确定度比）至少为4：1,选择计量标准装置指标精度时应该适当，既要够用，又不可过高。
（2）标准仪器指标覆盖范围要求：计量标准装置指标覆盖范围应尽量与多数送检仪器量值指标中最大值保持一致。这样能在满足计量需求的前提下，充分节省经费。
（3）标准仪器标准化、通用化要求：计量标准装置应具有良好的稳定性和可靠性。尽量选用标准化、通用化、模块化的计量标准装置，以便于使用、维修和更换。
综上所述，本文根据计量站实际计量保障需求，结合自身计量保障能力。选择了AglientE8257D、AglientE4437B、E4418A功率计、HP5361B频率计、衰减器8496H等标准仪器构建了自动校准系统的硬件平台。
1.2系统总线选型
考虑自动校准系统选用的标准仪器接口大多支持GPIB总线方式，被检仪器也基本上都支持GPIB通信方式。为了充分利用标准仪器原来的总线接口，以GPIB的总线方式搭建了系统硬件平台。
图1-1自动校准系统硬件连接图
2、软件平台设计
2.1自动校准软件工作流程
通常送检仪器的校准流程为：送检频谱分析仪基本信息登记-----仪器校准-------结果分析--------出具证书。所以，设计自动校准软件时需要包括送检频谱分析仪基本信息管理；校准项目自动化实施；校准数据的读取存储；校准报告输出等几个基本工作环节。为使设计的软件更加合理完善，下面对频谱分析仪自动校准软件的主要工作流程进行分析。
（1）校准仪器初始化：在开始校准任务之前，首先要将受检频谱分析仪、标准仪器及主控计算机通过GPIB总线进行连接，进行系统初始化。
（2）送检频谱分析仪基本信息输入：在具体校准任务开始实施之前首先登记仪器的基本信息；包括校准任务编号、送检仪器的型号、送检仪器生产厂商，委托方单位，温湿度环境等。
（4）校准项目实施：通过选择送检频谱分析仪型号，确定其具体校准项目。然后开始对各个校准项目的不同校准点进行校准。
（5）校准结果分析、生成校准证书：完成所有校准项目后，对校准结果进行分析，评定送检频谱分析仪是否合格，出具相关校准证书。
图3-1频谱分析仪自动校准软件系统工作流程图
2.2系统功能模块划分及定义
根据频谱分析自动校准软件的实施流程，将整个软件模块划分为：系统登录模块、送检信息管理模块、校准项目管理模块、校准数据管理模块、和报告管理模块等五个主要部分。
2.3功能模块举例
自动校准系统最为关键的部分就是实现对标准仪器和受检频谱分析仪的程控。送检频谱分析仪各个校准项目校准方法在检定规程中有详细的规定，下面对主要对校准项目选择配置模块中频率读准确度指标校准为例说明校准过程，并给出设计完成了软件界面图。
/*初始化仪器设备*/
AglientE8257D=ibdev(0,19,NO_sad,T10s,1,0);//初始化信号源，并返回仪器描述符
//其中第一个参数指是GPIB接口控制卡的接口索引值，通常为0;
第二、三个参数为受控仪器的主地址、副地址;
第四个参数代表仪器传送一个字节，计算机等待时间的最大值、最后两个参数为传送数据的终止方式。
Rsfsp_init(“GPIB::20”,vi_true,vi_true,&fsp3);
Age4418a_init(“GPIB::13”,vi_on,vi_ture,&e4418b);
/*设置频谱仪和信号源状态*/
Ibwrt(AglientE8257D,“power-25dbm”,Strlen(“power-25dbm”));
/*将信号源的电平幅度设置为-25dBm*/
rsfsp_confRefLevel(FSP3,1，-20.0);
rsfsp_confLevelRange(FSP3,1,0,10.0);
rsfsp_confCoupExt(FSP3,1,0,1,0,1.0);
rsfsp_confCoupExt(FSP3,1,1,1,0,1.0);
for(j=O;j测试频率点次数
{
rsfsp_confSpanCenterFrq(FSP3,1,2,10E6,test_freq[j]);
设置频谱仪频率、带宽
Fmt(cmd,'%s
ibwrt(AglientE8257D,cmd,strlen(cmd));//设置信号源频率
for(i=O;i测试带宽循环次数
rsfsp_confSpanCenterFrq(FSP3,1,1,test_span[i]，10E3);
Delay(0.1);
rsfspactMarkSearch(FSP3,1,1,0);
rsfsp_searchPeaks(FSP3,1,1,1,1);//设置Marker峰值
if(test_freq[j]-test_span[i]/2>=0&&test_freq[j]+test_span[i]/2
//测试带宽范围判断
{
rsfsp_getPeaksValues(FSP3,1,1,0,8,&test_freqresult[j][i]，&peaknum);
//读取测试数值
}
}
}
图2校准项目选择实施模块界面图
5、结论：
频谱分析仪自动校准的实现，提供足够快的速度进行实时测量、逻辑判断、记忆存储、运算处理，使计量校准、数据分析和不确定度评定融为一体。为多次测量及平均误差处理创造条件，减少随机误差，提高我单位遂行计量保障能力。
参考文献
1 李行善,左毅,孙杰.自动测试系统集成技术[M].北京:电子工业出版社.
2 孙续.自动测试系统与可程控仪器[M].北京:电子工业出版社.
3 高玉栋,肖铁军,王刚,韩晓茹.基于GPIB接口的远程测试系统的设计[J].微计算机信息2008,(10):13.
4 李洁,沈士团,李驿华,李晓白.基于GPIB接口总线虚拟仪器的开发[J].微计算机信息,2004,(3):25.
5 姬宪法,伍逸枫.基于VC++6.0的GPIB仪器控制程序的设计[J].计量与测试技术,2004,(7):108. |
