利用Agilent 34970A和34901模塊實(shí)現(xiàn)多路電阻自動測量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

引 言

對于多路信號的測量，例如在某實(shí)驗(yàn)中需要反復(fù)對多路電阻進(jìn)行測量，一般采用直接測量法人工操作進(jìn)行，雖然這種方法很成熟，但所用的配套設(shè)備較多，測量數(shù)據(jù)手工紀(jì)錄、人工計(jì)算，操作繁瑣、效率極低，事后的數(shù)據(jù)處理及出具測量報(bào)告既費(fèi)時(shí)又費(fèi)力，易出現(xiàn)人為因素造成的錯(cuò)判、漏判等，難以保證測量質(zhì)量，影響了科研、實(shí)驗(yàn)生產(chǎn)任務(wù)的順利進(jìn)行。在計(jì)算機(jī)技術(shù)與測量技術(shù)高速發(fā)展的今天，測試自動化已成必然趨勢，隨著虛擬儀器技術(shù)的日趨成熟，這種基于計(jì)算機(jī)的測量系統(tǒng)可以讓開發(fā)者自行定義儀器功能，顯示了易操作性和靈活性的特點(diǎn)。基于上述原因，我們利用Agilent公司的34970A，并通過GPIB總線連接到計(jì)算機(jī)，在Lab-VIEW 8.5軟件平臺下，開發(fā)了多路電阻自動測量系統(tǒng)，該系統(tǒng)可靠、高效。

1、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

Agilent 34970A是一種高性能、低價(jià)位的數(shù)據(jù)采集、開關(guān)、半機(jī)架寬主機(jī)，適應(yīng)于數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)采集和一般的開關(guān)與控制應(yīng)用，內(nèi)部有6 1／2位（22比特）的數(shù)字電壓表，可完成熱電偶、RTD、直流／交流電壓和電流、電阻、頻率和周期等測量功能，它是集測量等多種功能于一體的測量儀器，其儀器后面板有3個(gè)插槽和8個(gè)插入式模塊，同時(shí)提供了LabVIEW軟件驅(qū)動程序，因而可以非常容易地將34970A應(yīng)用到自動測量系統(tǒng)中，它的標(biāo)準(zhǔn)的RS232、GPIB接口和SCPI編程語言使用戶使用更加方便，可根據(jù)測量要求配置不同的測量模式，當(dāng)配置了Agilent 34901A 20路銜鐵式多路復(fù)用器時(shí)，34970A便成為緊湊的、低價(jià)位的數(shù)據(jù)采集器。本系統(tǒng)以34970A作為測量儀器，通過Agilent34901模塊連接被測多路電阻，采用LabVIEW8.5作測量系統(tǒng)軟件開發(fā)平臺，通過GPIB總線接口與34970A相連，其系統(tǒng)連接框圖如圖1所示。

2、軟件實(shí)現(xiàn)

圖2是在LabVIEW 8.5開發(fā)環(huán)境中設(shè)計(jì)的多路電阻自動測量程序前面板，圖2的人機(jī)交互界面中從34970A地址選擇下拉框中選擇“GPIB0：：9：：INSTR”，并在“測量通道選擇”中選擇需要測量的通道，按“開始”程序就可以運(yùn)行，其“電阻測量值”、“測量時(shí)間”、“通道號”將在“測量結(jié)果顯示”中顯示出來。圖2所示界面中是選擇通道1和通道2進(jìn)行電阻測量的情況，在該界面中通道1到通道20中的通道可以根據(jù)需要任意選擇。

圖3程序中首先將“測量通道選擇”簇通過“通道選擇．Ⅵ”，根據(jù)SCPI語法將其變?yōu)椤?01，102，…120”，例如選擇通道1和通道2時(shí)應(yīng)為“101，102”，其它依此類推，由于篇幅問題在這里不在給出“通道選擇．VI”程序。根據(jù)在圖2中選擇的通道程序分2種運(yùn)行情況：（1）當(dāng)沒有通道選擇時(shí)，“測量通道選擇”簇通過“通道選擇．VI”、“String Length．VI”和“不等于0？．VI”此時(shí)等于零，第一個(gè)“條件結(jié)構(gòu)”為假，程序只是傳遞類的VISA會話句柄instr，經(jīng)“空字符串／路徑？．VI”和“非．Ⅵ”后，此時(shí)邏輯關(guān)系為假，第二個(gè)“條件結(jié)構(gòu)”為假，程序只是傳遞類的VISA會話句柄instr，然后執(zhí)行“Close．VI”，其實(shí)質(zhì)是先執(zhí)行“Initialize．VI”而后執(zhí)行“Close．VI‘’，相當(dāng)于什么也沒有作，這樣設(shè)計(jì)的好處在于，如果沒有通道選擇時(shí)運(yùn)行，不至于程序執(zhí)行不正常。（2）當(dāng)選擇了通道時(shí)，”測量通道選擇“簇通過”通道選擇．VI“、”String Length．VI“和”不等于0？.VI“此時(shí)不等于零，第一個(gè)”條件結(jié)構(gòu)“為真，程序先執(zhí)行”Initialize．Ⅵ“后，執(zhí)行”Conf Resistance．vi“（設(shè)置儀器為電阻測量功能），經(jīng)”空字符串／路徑？.VI“和”非.VI“后，此時(shí)邏輯關(guān)系為真，第二個(gè)”條件結(jié)構(gòu)“為真，程序執(zhí)行”Conf ScanList.vi“（設(shè)置和檢查掃描列表），”Conf Scan.vi“（對設(shè)置和檢查選擇的通道掃描），”Conf Trigger.vi“（設(shè)置觸發(fā)），”Standard Event Status.vi“（設(shè)置和檢查事件積存器），”Read.vi“（從儀器輸出緩存器中讀取數(shù)據(jù)），”結(jié)果整理.VI“，”數(shù)組插入.VI‘’將測量結(jié)果顯示在“測量結(jié)果顯示”表格中。

在圖3中從“Read.vi”（從儀器輸出緩存器中讀取數(shù)據(jù)）得到的數(shù)據(jù)格式為“+4.88548460E+01 OHM，2008，02，09，08，49，38．989，101+1.00150550E+02 OHM，2008，02，09，08，49，38.916，102”，這種數(shù)據(jù)格式讓人費(fèi)解，根據(jù)數(shù)據(jù)規(guī)律，所以圖3程序利用“創(chuàng)建數(shù)組.vi”、“匹配模式.vi”、“連接字符串.vi”將數(shù)據(jù)變換為“+4.88548460E+01 OHM，2008年02月09日08時(shí)49分38.989秒，101”，以便于填表顯示數(shù)據(jù)。

3、結(jié) 論

通過以上分析可知，采用以34970A作為測量儀器主機(jī)，并在儀器后面板內(nèi)插入Agilent 34901模塊組成的多路電阻自動測量系統(tǒng)，很好的解決了人工操作過程繁瑣，難免引入人工讀數(shù)等因素造成的偏差及難以保證測量質(zhì)量的問題，從圖2多路電阻自動測量程序前面板測量結(jié)果來看，系統(tǒng)滿足設(shè)計(jì)要求，同時(shí)系統(tǒng)具有良好的人機(jī)交互界面、人性化設(shè)計(jì)，完全滿足某實(shí)驗(yàn)中對多路電阻自動測量要求。

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