基于LabVIEW的光收发一体模块测试系统的设计与分析

摘要

虚拟仪器是现代测试技术和计算机技术深层次结合的产物，其作为信息技术的重要组成部分，具有很高的研究价值和广阔的应用前景。虚拟仪器技术大大突破了传统测试技术在数据采集、处理、显示、存储等方面的限制，因此在工程技术应用中如何更好的应用和发展虚拟仪器技术是一个值得研究的课题。 本课题来自江苏奥雷光电有限公司模块生产线。随着光纤通信的迅猛发展，光模块的测试工作量急剧增加，测试内容日趋复杂，对测试设备的功能和性能要求也日益提高。在很多情况下，人工测试往往费时费事，达不到光模块大批量生产要求的速度和效率，采用自动测试可以有效解决该问题。进口和国产光模块测试仪器功能多但价格也高这就直接增加了测试系统搭建的成本，而成本是扩大生产规模的需要考虑重要因素，因此从测试速率和成本两方面考虑都需要开发自主测试平台。 本文所阐述的测试系统是基于LabVIEW的虚拟仪器，可完成待测光模块的测试信号的采集、实时显示、处理和数据存储的全部过程，LabVIEW为自动测试系统提供了一个良好的平台。该系统的开发原理适用于各类型自动测试系统，并且具有数据采集精度高、人机界面友好、稳定性好等特点。 本论文在研究传统测试系统的基础上开发一套基于虚拟仪器技术的光模块自动测试系统，实现对光模块的各项性能参数进行自动测试，以满足生产需要，包括部分硬件的设计和测试软件的开发。其主要研究内容如下： 1.本文首先详细介绍了光模块测试系统的测试目的、测试内容、测试原理。论述了测试系统的一般设计过程。分析前人测试系统的特性建立改进的测试系统模型，详述了改进测试系统的硬件结构，阐述了基于LabVIEW平台的软件部分。软件部分的可实现测试过程的参数化，对试验台工作过程能很好的控制，能自动采集和处理测试数据，测试数据准确可靠；能实时显示试验数据，具有数据和性能曲线记录、存储、打印的功能。 2.本文介绍对虚拟仪器数据采集系统的配置、程序实现。论述了数字通信中位同步技术，其为时钟数据恢复的设计提供理论依据。详细叙述了时钟数据恢复电路的工作原理和实现方法。 3.本文首先介绍LabVIEW平台开发设计的登录、系统自检界面、用户主界面并进行实现和测试，为在光模块测试系统应用奠定基础。接着介绍了信号分析处理中用到的各种分析方法和虚拟仪器的实现：(1) 信号的时域分析，包括自相关分析、互相关分析、窗函数分析；(2)信号的频域分析，包括傅立叶谱分析、功率谱分析、频率响应函数分析、倒频谱分析、；(3)信号的幅值域分析，包括概率密度函数和概率分布函数、幅值域特征参数的提取、幅值域分析功能的软件实现等；(4)信号的时频域分析，包括短时傅立叶变换以及短时傅立叶变换的LabVIEW实现。本文对信号处理的虚拟仪器实现进行系统介绍的同时将各种方法的软件实现做成子函数模块，完成本文测试系统的软件程序设计。 4. 本文详细讨论了测试数据的管理，从数据管理的基本管理手段开始讨论三种不同管理方法。本文采用数据库管理方法，方便用户对数据的保存、调用、分析等不同的后期处理工作。选择LabVIEW的数据库处理功能来完成本文的数据库建立，修改等功能，在此基础上最后讨论了测试数据的报表生成方案设计。 在光模块自动测试系统的实现中，采用PC机作为测试系统的主体，使用软件技术实现部分硬件的工作，提高系统的可移植性和通用性，优化光模块自动测试系统。以微机为中心的自动测试系统完成光模块各项性能参数的测试，可以有效降低测试成本，提高测试的准确性和测试效率。