某型飞机专用检测系统脉冲干扰模块自动校准系统

2015-12-02王建强肖彬

计测技术 2015年1期

王建强，肖彬

(中航工业北京长城计量测试技术研究所，北京100095)

0 引言

21世纪，国家越来越重视国防和军队装备的使用前校准工作，专用检测系统这种构成复杂、参数众多的测试系统更多地投入使用。专用检测系统负担着对军用装备性能指标的检测、故障诊断与维修检测等技术保障任务，其测量的准确性、可靠性会直接影响装备能否正常工作，然而，目前国内缺乏这种多参数设备的校准系统，使其参数难以溯源至国家或者国防最高基准，因此，对专用检测系统进行全面有效的计量校准，是确保专用检测系统完成任务的关键。

脉冲干扰模块作为专用检测系统中的重要组成部分，对其实现准确高效的校准至关重要。实现该模块的自动化校准，一来可以减少人为操作引入的误差;二来可以提升校准的速度，解放劳动力，达到高效的目的。

1 总体设计

1.1 设计要求

设计一种该模块的自动校准系统，包括数据库、自动测量以及出具电子证书三个部分。数据库负责提供校准点以及证书出具时所需要的各种信息;自动测量部分根据数据库提供的校准点信息自动控制校准器对被测模块进行校准，包括脉冲周期、幅度、脉宽和时延［1］;出具电子证书部分将校准结果进行处理并计算出此次测量结果的不确定度，最后出具电子证书。

1.2 设计原理

设计中采用外部校准法，脉冲干扰模块的校准装置主要由综合标准组建、被校系统和计算机系统以及GPIB等连接线组成。综合标准组建由一系列标准源、标准表、通讯控制接口等构成;计算机系统是校准装置的控制中心，运行校准软件，处理校准结果［2］。综合标准组建采用一系列标准器——标准表或者标准源输出作为标准值，通过检定标准器来解决测试系统的溯源问题。

2 硬件方案

校准装置主要由标准设备构成的仪器资源、用于GPIB通讯的总线控制器、运行校准软件的主控计算机、对输入低频信号进行切换的扫描开关和连接被校信号的校准专用适配器等构成，主控计算机与总线控制器通过USB总线相连，校准系统构建如图1所示。

图1 校准系统硬件构成

其中，仪器资源、扫描开关和校准专用适配器安装在专测系统校准装置的机柜内;便携式计算机和总线控制器可以放置在工作台上或校准装置机柜中可收放的托盘上。

被校设备、标准设备和总线控制器通过GPIB总线相连，主控计算机与总线控制器通过USB总线相连。

3 软件方案

3.1 软件设计方法

软件设计过程中，采用LabVIEW中面向组件的设计(Component Oriented Design，COD)理念。

一般来讲，构建一个组件有以下要求:

1)组件必须对所要求的服务提供明确的说明。

2)一个组件与其他组件或应用程序的其余部分交互的唯一途径是其预先定义的接口，该组件的所有数据和进程都必须封装在其接口背后。

3)组件应该能够独立运行，以便单独进行调试。4)组件预先定义的接口和操作不能更改，其他组件或软件都必须根据其接口进行操作。

一个好的组件应当能够以简洁、明确的方式完成工作，拥有简单的接口，并将其中的复杂性隐藏在内部。

本系统中的脉冲周期、幅度、脉宽和时延4个模块都是按照组件的设计方法构建，通过模块的输入端口控制模块的操作，通过模块的输出端口提交输出，调用时，通过模块的输入接口为系统其余部分提供服务。

3.2 软件框架设计

校准系统采取分层结构，并将各个参数模块化，使它们之间相互独立，易于调试。各个模块能够独立完成各参数的校准，包括脉冲幅度、周期、宽度和时延4个模块，对应于硬件部分的相应校准设备。

校准软件框架采用分层结构，共分为四个层次。第一层为资源管理层，软件开始工作后，首先对校准器以及被校设备进行扫描，确认它们处于正常可控状态，其次运行数据库，并确认校准证书模板是否存在;第二层为校准应用层，该层直接面对用户，可接受用户的校准操作，包括选择校准模块，选择校准点，并根据这些选择进行校准，该层由用户界面和菜单选项等结构构成;第三层是由仪器的驱动程序构成的，这些驱动主要来源于第三方厂商，负责完成仪器的基础操作，供应用层调用。第四层为系统恢复层，该层负责在校准结束后关闭界面，将仪器恢复到初始状态，最后退出程序。

3.3 数据库设计

LabVIEW数据库工具包只能操作而不能创建数据库，所以必须借助第三方数据库管理系统，比如Microsoft Office Access，来创建数据库。

本校准程序数据库使用Access实现如下功能，针对各测量模块所生成的证书，建立统一的命名规则、保存地址、排序，实现证书的保存、查询、调用等等内容，方便用户使用;通过输入的基本信息例如:测试时间、仪器编号、生产厂家、送检单位等关键词保存证书至数据库，同理，查询功能即可通过搜索某一类关键词完成证书的查询。

3.4 WORD报表输出

LabVIEW Report Generation Toolkit工具包通过ActiveX技术将Microsoft Word和Excel与LabVIEW集成开发环境结合起来，用于快速生成专业的报告，从而高效地表示出各种测试数据和结果。用户可以移植、修改现有的报告模板，并使用标准的VIEW功能，扩展该工具包的报告生成功能。通过运行由VBA编写的宏代码还可以进一步自定义修改报告生成过程并自动生成报告。

3.5 校准软件流程图

校准过程开始后，根据用户选择的校准项目从数据库中提取校准点，然后逐项进行校准，根据被校设备的指标判断校准结果是否满意，如果出现不满意结果则提示用户检查仪器或连线情况，调整结束后，用户可点击重新校准;若不能解决该问题可退出校准。如果校准结果满意，则计算校准结果不确定度并出具电子证书，校准流程如图2所示。