基于虚拟仪器技术的通用电路调试系统及方法

摘要

本发明公开了一种基于虚拟仪器技术的通用电路调试系统及方法。包括计算机、USB数据采集器、被测电路、激励电路；计算机与USB数据采集器之间通过通用串行总线连接，实现计算机与USB数据采集器之间的通讯；激励电路提供测试信号给被测电路，模拟被测电路的工作状态。利用虚拟仪器技术，在计算机上二次开发相关软件功能，并通过USB数据采集器采集被测电路工作波形，直观显示实际波形数据、理想波形数据、关联电路图、参考分析与判断等，提供丰富的电路调试信息，进而提高电路调试、后期维护、故障检修的效率。

说明书

技术领域

本发明涉及基于虚拟仪器技术的通用电路调试系统及方法，属于电路调试方法技术领域。

背景技术

电路在工业、商业、军事领域存在着广泛的应用，在电路的生命周期中，生产调试、后期维护和故障检修是必不可少的。在批量化生产中，调试工作往往并不能由精通电路的设计者来完成，而设备后期维护及故障检修往往需要使用者完成，这些工作专业性强，因此导致调试效率低、设备后期维护质量不高，电路故障检修困难。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了基于虚拟仪器技术的通用电路调试系统及方法。利用虚拟仪器技术，设计通用电路调试系统及调试方法，特别是在利用虚拟仪器的强大软件编程能力，提供丰富的电路调试信息，进而提高电路调试、后期维护、故障检修的效率。

为了实现本发明的目的，本发明所采取的技术方案是：

基于虚拟仪器技术的通用电路调试系统，包括计算机、USB数据采集器、被测电路、激励电路；所述计算机与USB数据采集器之间通过通用串行总线(以下简称USB总线）连接，实现计算机与USB数据采集器之间的通讯，且计算机同时通过USB总线为USB数据采集器提供工作电源；所述的被测电路是需要调试、后期维护、故障检修电路，被测电路通过USB数据采集器的测试探头与USB数据采集器相连；所述的激励电路用于产生正弦波、方波等周期性信号和和恒定电压信号，激励被测电路，使被测电路在电路调试、后期维护、故障检修时模拟工作状态。

所述计算机软件存储目录包括执行软件、实际波形数据、理想波形数据、关联电路图、参考分析与判断等目录，执行软件目录用于存储计算机软件。

所述的计算机利用连接USB数据采集器的生产商提供的软件函数进行二次开发，开发在计算机上运行的相关软件功能，主要包括读取检测点号、读取实际波形数据、实际波形数据记录、读取理想波形数据、读取关联电路图、比对实际波形数据与理想波形数据、读取参考分析与判断等软件功能模块；同时软件功能还具有人机交互界面功能，包括实际波形图、理想波形图、关联电路图、参考分析与判断等显示以及开始记录、停止记录、检测点选择等；所述的读取检测点号是在人机交互界面由使用者通过检测点选择输入的检测点号；所述的读取实际波形数据是通过USB数据采集器实时读取的当前检测点数据，并把数据在人机交互界面上的实际波形图中显示；所述的读取理想波形数据是依据检测点号读取存储在计算机中对应检测点的正确数据，并把数据在人机交互界面上的理想波形图中显示；所述的读取关联电路图是依据检测点号读取存储在计算机中对应检测点的相关局部电路图，并把数据在人机交互界面上的关联电路图中显示；所述的比对实际波形数据与理想波形数据是比对当前检测点与存储在计算机中理想数据进行比较，根据比较结果读取参考分析与判断，并把所读取参考分析与判断在人机交互界面上的参考分析与判断中显示；所述的实际波形数据记录是依据人机交互界面上开始记录、停止记录进行检测点的实际数据记录，为产生理想波形产生提供手段。

所述基于虚拟仪器技术的通用电路调试方法，在使用者使用上述的基于虚拟仪器技术的通用电路调试系统之前，需要专业电路设计者完成如下步骤：

1)在被测电路上由专业电路设计者依据调试、后期维护、故障检修的需求设置检测点1、检测点2…检测点n，检测点数量n的大小由专业电路设计者根据被测电路测试需要决定；

2)理想波形数据制作；

3)关联电路图制作：所述的关联电路图是被测电路的局部电路图，关联电路图显示内容与检测点相关，由电路设计者确定，并按检测点的序号为文件名存储在计算机中关联电路图目录下。

4)参考分析与判断的制作。

所述的理想波形数据制作的方法是，在电路设计者首次正确完成调试后，按下述方法产生理想波形数据；

a)连接被测电路、激励电路；连接USB数据采集器与计算机；

b)在计算机上运行二次开发软件；

c)将USB数据采集器的测试探头连接到被测电路的检测点1；

d)通过激励电路使被测电路处于工作状态；

e)点击计算机人机交互界面上的开始记录,开始记录数据；

f)记录m秒后，对于周期性的信号检测点，推荐m=5～10信号周期（m值没有特别要求），对于恒定值检测点，m=5～10即可；

g)点击二次开发软件上的数据停止记录按钮,停止记录数据；

h)将记录下来的数据存储在计算机理想波形数据目录下，且文件名为检测点的编号；

i) 将USB数据采集器的测试探头连接到被测电路下一个检测点，重复步骤d）～h），直到完成所有检测点的数据。

所述参考分析与判断的制作，首先需要对准实际波形数据与理想波形数据起始点，如果是周期性电压，以检测点数据过零点时刻为起始点，对于恒定电压值，任意时刻作为起始点均可；然后计算偏差，计算实际波形数据与理想波形数据之间的最大的均方根值δ，在计算机中设置了δ₁、δ₂作为比较的阈值，大小由电路设计者确定，且δ₁<δ₂，同时在针对每个检测点编写x-1参考分析与判断、x-2参考分析与判断、x-3参考分析与判断条目，存储在计算机中的参考分析与判断目录下，x为检测点的序号；x-1参考分析与判断针对δ<δ₁情况，x-2参考分析与判断针对δ₁≤δ<δ₂情况，x-3参考分析与判断针对δ≥δ₂情况；当δ<δ₁时，计算机软件读取x-1参考分析与判断条目内容并在人机交互界面上显示；当δ₁≤δ<δ₂时，计算机软件读取x-2参考分析与判断条目内容并在人机交互界面上显示；当δ≥δ₂时，计算机软件读取x-3参考分析与判断条目内容并在人机交互界面上显示。

由专业电路设计者完成上述工作后，使用者作必要的培训后，在电路调试、后期维护、故障检修等使用上述基于虚拟仪器技术的通用电路调试系统。

附图说明

图1是本发明的基于虚拟仪器技术的通用电路调试系统组成示意图。

图2是本发明的计算机软件功能流程图。

图3是计算机软件人机交互界面图。

图4是比对实际波形数据与理想波形数据流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

如图1所示，基于虚拟仪器技术的通用电路调试系统，包括计算机、USB数据采集器（如青岛汉泰虚拟示波器DSO-2250）、被测电路、激励电路。计算机与USB数据采集器之间通过USB总线连接，实现计算机与USB数据采集器之间的通讯，且计算机同时通过USB总线为USB数据采集器提供工作电源。被测电路通过USB数据采集器的测试探头与USB数据采集器相连。激励电路（也使用标准信号发生器）用于产生正弦波、方波等周期性信号和恒定电压信号，激励被测电路，使被测电路在电路调试、后期维护、故障检修时模拟工作状态。

被测电路是需要调试、后期维护、故障检修电路，在被测电路上由专业电路设计者依据调试、后期维护、故障检修的需求设置检测点1、检测点2…检测点n，检测点数量n的大小由专业电路设计者根据被测电路测试需要决定。

所述计算机软件存储目录包括执行软件、实际波形数据、理想波形数据、关联电路图、参考分析与判断等目录，执行软件目录用于存储计算机软件。

如图2和图3所示，计算机利用USB数据采集器的生产商提供的软件函数进行二次开发，开发在计算机上运行的相关软件功能，主要包括读取检测点号、读取实际波形数据、实际波形数据记录、读取理想波形数据、读取关联电路图、比对实际波形数据与理想波形数据、读取参考分析与判断等软件功能模块；同时软件功能还具有人机交互界面功能，包括实际波形图、理想波形图、关联电路图、参考分析与判断等显示以及开始记录、停止记录、检测点选择等。

首先读取检测点号，在人机交互界面由使用者通过检测点选择输入检测点号，通过USB数据采集器实时读取当前检测点数据，并把数据在人机交互界面上的实际波形图中显示读取实际波形数据；然后读取理想波形数据，依据检测点号读取存储在计算机中对应检测点的正确数据，并把数据在人机交互界面上的理想波形图中显示；再读取关联电路图，依据检测点号读取存储在计算机中对应检测点的相关局部电路图，并把数据在人机交互界面上的关联电路图中显示；所述的实际波形数据记录是依据人机交互界面上开始记录、停止记录进行检测点的实际数据记录，为产生理想波形数据产生提供手段。

所述基于虚拟仪器技术的通用电路调试方法，在使用者使用上述的基于虚拟仪器技术的通用电路调试系统之前，需要专业电路设计者完成如下步骤：

1)在被测电路上由专业电路设计者依据调试、后期维护、故障检修的需求设置检测点1、检测点2…检测点n，检测点数量n的大小由专业电路设计者根据被测电路测试需要决定；

2)理想波形数据制作：

所述的理想波形数据制作的方法是，在电路设计者首次正确完成调试后，按下述方法产生理想波形数据；

a)连接被测电路、激励电路；连接USB数据采集器与计算机；

b)在计算机上运行二次开发软件；

c)将USB数据采集器的测试探头连接到被测电路的检测点1；

d)通过激励电路使被测电路处于工作状态；

e)点击计算机人机交互界面上的开始记录,开始记录数据；

f)记录m秒后，对于周期性的信号检测点，推荐m=5～10信号周期（m值没有特别要求），对于恒定值检测点，m=5～10即可；

g)点击二次开发软件上的数据停止记录按钮,停止记录数据；

h)将记录下来的数据存储在计算机理想波形数据目录下，且文件名为检测点的编号；

i)将USB数据采集器的测试探头连接到被测电路下一个检测点，重复步骤d）～h），直到完成所有检测点的数据。

3)关联电路图制作；

所述的关联电路图是被测电路的局部电路图，关联电路图显示内容与检测点相关，由电路设计者确定，并按检测点的序号为文件名存储在计算机中关联电路图目录下。

4)参考分析与判断的制作：

如图4所示，首先需要对准实际波形数据与理想波形数据起始点，如果是周期性电压，以检测点数据过零点时刻为起始点，对于恒定电压值，任意时刻作为起始点均可；然后计算偏差，计算实际波形数据与理想波形数据之间的最大的均方根值δ，在计算机中设置了δ₁、δ₂作为比较的阈值，大小由电路设计者确定，且δ₁<δ₂，同时在针对每个检测点编写x-1参考分析与判断、x-2参考分析与判断、x-3参考分析与判断条目，存储在计算机中的参考分析与判断目录下，x为检测点的序号；x-1参考分析与判断针对δ<δ₁情况，x-2参考分析与判断针对δ₁≤δ<δ₂情况，x-3参考分析与判断针对δ≥δ₂情况；当δ<δ₁时，计算机软件读取x-1参考分析与判断条目内容并在人机交互界面上显示；当δ₁≤δ<δ₂时，计算机软件读取x-2参考分析与判断条目内容并在人机交互界面上显示；当δ≥δ₂时，计算机软件读取x-3参考分析与判断条目内容并在人机交互界面上显示。

由专业电路设计者在完成所述的理想波形数据、关联电路图、参考分析与判断的制作，并存储在计算机相关的目录下，使用者作必要的培训后，使用者可以使用基于虚拟仪器技术的通用电路调试系统在电路调试、后期维护、故障检修时工作。