一种基于PXI总线的便携式电学多参数校准装置研究

严小锐

(中航工业成都飞机工业(集团)有限责任公司，四川成都610091)

0 引言

作为一家特大型军工企业，在企业内部有大量的专用测试设备。这些设备中有相当一部分的量值溯源最终都转化成对电压、电流、电阻、频率、时间等电学参数的渊源。由于专用测试设备的特殊性，往往需要计量人员携带大量计量标准设备到现场进行计量工作，随后将测得的数据带回实验室进行后续处理，工作效率低且易出错。

PXI总线是以CompactPCI为基础，由具有开放性的PCI总线扩展而来，其特点是成本低、速度快、体积更紧凑［1］。另一方面，随着仪器科学与计算机技术的发展，计算机已成为了仪器的一部分，使仪器有了更强大的运算处理能力［2］。

为解决部分专用测试设备电学类参数渊源及现场计量的问题，开发设计一种便携式电学多参数校准装置是非常必要的。

1 校准装置设计

1.1 校准装置总体需求

需要量值渊源的专用测试设备有阳极化自动电压控制台、发动机参数采集器试验器、飞控蓄电池试验器、导弹发射控制系统线路检查仪等。为满足以上设备的量值渊源，通过分析和归纳总结，研制的校准装置的总体技术指标要求如表1所示。

1.2 校准装置总体设计

考虑到校准装置的便携性等多方面的需求，装置的总体设计如图1所示。

图1 校准装置总体架构图

本校准装置为基于PXI总线的模块化仪器集成系统。系统主要硬件包括便携式PXI机箱、嵌入式控制器、信号发生器、高速示波器、计数单元以及高精度数字万用表等。

1.3 校准装置硬件

校准装置的硬件配置如表2所示。

表2 校准装置硬件配置表

1.4 校准装置软件

校准装置的软件采用功能模块设计原则，各功能模块定义准确，结构清晰，具备控制测量数据处理等功能。操作人员可随时调入需执行功能对应的子程序，只需根据视窗界面的菜单提示，键入或选择必要的测试参数，即可轻松完成现场计量校准任务、终端智能化校准数据处理和按需求打印校准证书等功能［3］。

校准装置的软件是基于LabVIEW平台开发的，进入程序主界面后的显示如图2所示。程序主界面包括标题栏、菜单栏。其中标题栏可以显示软件名称，菜单栏可以完成整个程序的执行操作。

图2 校准程序主界面图

校准装置的6个功能模块相互独立，选择不同的模块即可进行相应的计量工作。具体操作过程不再详述。

2 校准装置的验证

研制的校准装置能对阳极化自动电压控制台等专用测试设备进行校准，下面以阳极化自动电压控制台为例，验证校准装置的校准结果。

2.1 传统手动测试

计量人员使用安捷伦34970对阳极化试验台进行传统手动测量，具体测试数据如表3所示。

表3 手动测试数据

2.2 自动测试

使用研制的校准装置对同一台阳极化自动电压控制台的同一时段电压、时间参数进行测试，获得的数据如表4所示。

表4 自动测试数据

将自动校准的数据与手动校准数据进行分析和比对。通过比对数据可知，自动校准和手动校准数据虽然有一定的差别，但是差别很小不影响校准结果的判定(根据被校设备的允许误差判断)［4］。自动校准的分析结果可以自动计算，也可以手动在分析界面用游标进行手动选择，进行手动分析。校准装置的运行结果表明该装置进行阳极化试验台的校准能满足校准要求，数据与传统校准结果一致性较好，且校准更灵活、高效。

2.3 其它部分专用测试设备的校准

使用该校准装置还分别对发动机参数采集器试验器电压、频率参数、对飞控蓄电池试验器的电压、电流参数、对导弹发射控制系统线路检查仪的电阻参数进行了校准，与采用传统校准方法获得的数据进行比较后知，两种装置获得的数据一致性较好，使用本文研制的校准装置获取的数据满足指标要求，能够进行相应的校准工作，具体数据不再详述。

3 结论

研制的校准装置为基于PXI总线的模块化仪器集成系统，具有以下特点:

1)通过运行结果分析，该校准装置能够完成阳极化试验台等专用测试设备的电压、电流、电阻和时间的现场校准工作;

2)该校准装置体积小、集成度高、易于移动、安装，可作为现场计量的标准设备;

3)该校准装置由软件通过程控接口以及通信总线控制标准源和被校准设备，测试完成后自动进行数据处理并生成原始记录，提高了工作效率;

4)由于该校准装置为模块化仪器集成系统，因此可根据实际工作需要扩展功能，具有较好的可扩展性。

［1］张丽梅，潘海飞，吴清源.基于LabVIEW和PXI设计通用仪器仪表综合检定系统［J］.中国测试，2010(2):70-73.

［2］胡立志，张树生，董莲.LabVIEW在时间频率计量测试中的应用［J］.中国计量学院学报，2008(2):133-136.

［3］张重雄.虚拟仪器技术分析与设计［M］.北京:电子工业出版社，2007.

［4］马恒儒.计量技术基础［M］.北京:原子能出版社，2002.