基于PXI的便携式测控系统

　　一个被测时间量分为时间起始信号和时间终止信号，它是一个电平信号。要经过电平转换方可变成计数器可测试的电平信号，故在时间量和测试模块之间又加入了电平转换处理。

2.4电容测试

鉴于目前市场上没有PXI总线控制的电容测量模块，为简化设计，考虑采用间接法测量电容，即用一个恒定电压源通过RC回路对被测电容充电，当电容两端的 电压达到某一固定值时，通过电压比较器输出状态特征，用计数器测量出 RC时间常数，由软件推算电容值，测量误差可由软件进行补偿。

对如图11所示的简单的RC充电回路而言，电容两端的电压是逐渐变化的，随着充电时间的增加，电容上的电压按指数规律逐渐增大，电路中的电流逐渐减少，当Uc=E时，电流为0，其电压、电流变化曲线如图12所示：

　　通常将RC的乘积称为时间常数，即τ=RC（秒）。根据RC充电电路曲线和电容充电时间与电压的关系；t>5τ时，整个充电过程结束。

2.5 电压、电流和电阻的测量

此次选用的6位半数字多用表模块PXI4070模块可对电压、电压和电阻等基本参量进行高精度测量。其主要技术指标为：直流电压：300V，精确度± 0.019‰；交流电压：300V，准确度：±0.7‰；直流电流：3A；电阻：100MΩ。上述测试范围和精度都完全可以满足测试要求。

3 基于PXI总线测控系统的软件子系统

如果说硬件子系统是测控系统的基础，那么软件子系统就是测控系统的灵魂。硬件子系统为满足不同的实际需求，可能有很大差别。然而，软件子系统，如果设计 一个很好的框架，在改动很少甚至不用改动的情况就能满足不同的需求。硬件设计完毕，调试成功后很少再出现问题。硬件子系统存在的某些缺陷，有时只能有软件 子系统来弥补。

3.1 软件子系统的一般组成

软件子系统的设计，必 须考虑软件系统的稳定性和可扩充性。设计一个软件系统，如果只针对某一具体的项目，完成后的软件稳定性很差，移植到其他项目很难，就是移植过去，花费的时 间不如重新编写。所以为了适应不同的需求，应将各种测控系统的共性抽象出来，设计一个可重用的框架。通常，一个比较合理的测控系统框架包含三个部分：系统 级组态、项目级组态、测控执行，如图13所示。

3.2 系统级组态设计

系统级组态一般是对硬件子系统的配置进行组态，并将组 态的结果保存到数据库中，这些组态包括系统组态、单元组态、对特定模块的组态、其他可重用信息的配置等。这些信息保存到系统数据库中。数据库的实现方法不 外乎两种，其一，自定义的数据格式，以二进制或文本方式保存起来，其二，用现成的通用的数据库如Access,SQL Server等保存起来。自定义格式保密性强，但随机访问较麻烦，而通用的数据库，保密性差一些，但查询很方便。相比较而言，对于组态结果主要是查询，所 以选择通用数据库是比较明智的。

在系统级组态中，涉及到对硬件子系统的配置，通常是指一个完整的测控系统中包括哪些PXI模块，这些 模块的资源号、和资源字符串是最重要的，我们可以在表格中人工输入，然后保存起来，这是一个常规的做法，最巧妙的办法是调用VISA库中的函数，让计算机 自动搜索PXI模块。对于单元组态，我们可以将测控系统分成多个回路，对每一回路来说，无论闭环还是开环，均有某一个或多个的模块的通道组成。我们单元组 态的目的就是将这些回路的组合信息保存起来，给他取一个比较友好的名字，对操作人员来说，友好的名字应该比单纯的通道编号容易记住。

3.3 项目级组态设计

我们设计一个测控系统，其目的要用于实际的项目，项目的不同可能要使用的PXI模块有所差别，最愚蠢的办法是针对特定的项目开发特定的软件。系统级组态 中，我们已经具有了测控系统中所包含的硬件信息，这些信息是可变的，但获取这些信息的程序未变。如果设计良好项目级组态框架，我们同样可以实现类似功能。 基于选择系统级数据库类型的同一原因，我们选择通用的数据库保存项目级组态结果。

对于某一项目，由于其继承于系统级组态结果，所以它 拥有全部的单元组态信息。然而，特定的项目可能包含多种不同的工况，并不是每一工况都需要所有的PXI模块参与。我们针对不同的工况，挑选必需的回路，就 是我们使用项目级组态的方法和目的。这些回路在某一工况中使用，通常不是并行使用的，可能和顺序有很大关系，这就是要规定测试流程。总之，通俗的讲，项目 级组态就是选择测控回路和规定回路的动作序列。

3.4 测试执行

我们使用项目级组态，保证测控系统满足不同目的的需要。有了这些信息，再编制通用的执行程序就易如反掌。当数据量较大时，保存到通用数据库中与保存为自定 义格式的文件相比，保存速度是瓶颈。测试或控制过程中的所有数据都应保存起来，大量的数据，在计算机内存中缓存后，一次性写入到自定义文件内，效率更高， 所以对实时数据来说，应以自定义格式的文件保存。