自动测试设备通用校准技术研究

摘要

自动测试设备用于对武器系统的功能和性能进行全面的检测，自动测试设备的定期校准是保证其有效性的重要手段，随着自动测试设备的种类和数量越来越多，对通用校准的需求也越来越多，因此本文对自动测试设备通用校准技术进行研究。本文首先介绍了自动测试设备通用校准技术研究的现状，分析了自动测试设备通用校准仪的功能需求和技术指标，按照“自动化、机动化、通用化”的设计原则，基于系统整体校准的思想确定了校准仪的总体方案。在系统硬件设计上采用了模块化的设计思想，减小了系统的体积，提高了系统的可靠性及可维护性。根据校准仪的功能需求，系统硬件由电压测量模块、频率测量模块、波形发生器模块，程控电流源模块和直流电压输出模块五个部分组成。在硬件电路的设计中，采用了诸多关键技术，其中包括：Σ-Δ模数转换技术、改进的直接数字频率合成技术和多周期同步测量技术。系统软件以Lab Windows/CVI为软件开发平台，采用了一种基于ODBC技术与数据库技术的自动校准软件框架，实现了校准软件与底层硬件电路无关、与操作系统平台无关、与校准流程相对独立的目的，大大提高了校准软件的灵活性、可维护性、可扩充性和可移植性。本文对各个功能模块进行了误差分析和计算机仿真，并提出了软件修正方案，减小系统误差对校准结果的影响。现阶段，已经完成了对校准仪实验板的设计制作，经调试及实际运行表明校准仪的设计方案合理、各项功能与指标均满足设计要求。

目录

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题的来源、目的和意义

1.2 自动测试设备发展概述

1.3 自动测试设备校准技术现状

1.4 论文主要研究内容和结构

第2章 总体方案

2.1 需求分析

2.1.1 自动测试设备通用校准仪的功能要求

2.1.2 自动测试设备通用校准仪的技术指标

2.2 设计原则

2.3 硬件设计方案

2.4 软件设计方案

2.5 自动测试设备通用校准仪设计关键技术

2.5.1 Σ-Δ调制型A/D转换技术

2.5.2 数字频率合成技术

2.5.3 多周期同步测量技术

2.6 本章小结

第3章 硬件设计

3.1 电压测量电路设计

3.1.1 电压跟随器的选取

3.1.2 直流电压测量电路

3.1.3 交流电压测量电路

3.1.4 模数转换电路设计

3.2 周期/频率信号测量电路设计

3.2.1 比较电路

3.2.2 频率测量电路

3.3 电阻测量电路设计

3.4 直流电压输出电路设计

3.5 波形信号输出电路设计

3.5.1 波形合成电路

3.5.2 数模转换电路

3.5.3 低通滤波器设计

3.5.4 驱动放大电路

3.5.5 输出调整电路

3.6 脉冲信号输出电路设计

3.7 本章小结

第4章 软件设计

4.1 校准软件框架

4.2 自动校准程序流程

4.3 下位机监控程序设计

4.4 部分功能函数流程

4.4.1 电压测量函数设计

4.4.2 频率测量函数设计

4.5 本章小结

第5章 调试及误差分析

5.1 校准仪的调试方案

5.2 调试中遇到的问题及解决方案

5.3 误差分析

5.3.1 误差合成理论

5.3.2 直流电压测量的误差分析

5.3.3 交流电压测量的误差分析

5.3.4 频率信号测量的误差分析

5.3.5 直流电压输出的误差分析

5.3.6 波形信号输出的误差分析

5.3.7 电阻测量电路的误差分析

5.4 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢