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        PXI多通道瞬態信號測試系統

        2009年03月18日16:18:47 電子技術應用 我要評論(2)字號:T | T | T

          摘  要: 采用National Instruments(NI)公司高速示波器和定時模塊,對石油行業中的電起爆/點火技術進行了實驗研究,開發出一套火工品器件的瞬態時間特性測試系統;贚abVIEW 高效的軟件開發環境和強大功能以及LabVIEW Signal Processing Toolset豐富的信號處理函數,結合PXI-5112和PXI-6602硬件模塊,成功有效地完成了電起爆/點火器件信號的瞬態時間特性的實驗測試。
          關鍵詞: PXI-5112;PXI-6602;LabVIEW

          系統硬件構成及實現
          系統主要由主控計算機、PXI采集系統和中間適配器三部分組成(如圖1所示)。主控計算機和PXI數據采集系統通過PXI-MXI-3連接。中間適配器主要用于現場試驗儀器的啟動控制以及提供12路引爆外觸發數字信號。

          系統中12 路點火/引爆信號由6 塊PXI-5112 數字示波器模塊采集完成。PXI-5112 具有兩路8位垂直分辨率的模擬輸入通道,較高實時采樣率為100MS/s;具有CH0、CH1、TRIG 三路硬件觸發通道,觸發方式包括數字觸發和模擬觸發。試驗時系統需實時記錄采集信號并進行事后處理以檢測各通道的信號前延、峰值時間等參數,因此要求12 路起爆信號必須同步進行采樣。系統設計中將PXI背板時鐘總線和RTSI同步觸發總線結合,實現6塊PXI-5112工作的時鐘同步和觸發同步,工作方式為Master-Slave方式。同時,系統要求用于觸發外部儀器的同步觸發脈沖,系統設計采用定時計數模塊PXI-6602的8路定時計數器輸出作為同步觸發輸出,保證整個系統儀器觸發和采集觸發的同步工作。
          系統同步觸發、采集設計
          測試系統的重點是實現外部儀器設備和PXI系統中采集模塊及定時計數模塊的同步觸發和同步采集。PXI總線為每一個插槽提供誤差小于1ns的10MHz參考時鐘,示波器模塊PXI-5112通過Phase-Locked Loop(鎖相環)技術可以使100MHz的采樣時鐘與10MHz的參考時鐘保持同步。軟件設計時,將PXI背板總線上的10MHz參考時鐘路由到RTSI總線上作為6塊PXI-5112的工作時鐘,保證時鐘同步;將Master PXI-5112的Stop Trigger通過RTSI總線,作為觸發信號觸發其余五塊Slave PXI-5112,保證采集同步。定時計數模塊PXI-6602具有8個32位定時/計數器和32位5V TTL數字I/O,100kHz、20MHz、80MHz三個內部時基,多種靈活的工作模式保證了進行高精度的計數和定時。軟件設計中仍通過配置各路定時計數器共用一個Gate門限信號,用一路數字I/O輸出啟動所有定時計數通道同步輸出。同步觸發及同步采集軟件設計流程如圖2所示。

          測試軟件設計
          系統測試軟件采用虛擬儀器的LabVIEW(Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench)圖形化軟件開發平臺,它包含豐富的用于數據采集、分析、表達及存儲的庫函數,提供了巨大的編程靈活性和完善的性能,提供了實現儀器編程與數據采集系統的便捷途徑,以及在大量熟練用戶基礎上定型的功能強大的輔助工具,具有很高的可靠性,能夠充分實現操作靈活、功能強大和用戶界面友好的軟件設計要求。軟件是測試系統的重要組成部分,它將系統中各部分的功能有機結合,并在其相互協作和數據傳遞的過程中起決定性的作用,使整個系統有效、穩定地運行。根據測試系統要求,系統測試軟件的功能結構如圖3所示。系統管理軟件實現人機信息交互、設備管理、信號采集、數據的存儲和分析處理以及信息的顯示和表達等功能調度。

          實驗測試
          該系統經設計、調試完成后,完成了電起爆/點火實驗。參數配置:采樣率100MS/s,采集時間10ms,CH0觸發,觸發方式Edge,觸發電平1V,預觸發10%。利用控件Graph的Graph Plaette屬性中圖形縮放和光標測量功能測量觸發信號前沿到點火、起爆信號前沿的作用時間t。計算出點火、起爆瞬態信號較大峰值A(max),以及作用時間的均方根?滓值。點火、起爆測試結果如圖4、圖5所示。

          系統完成后,多次對火工品器件進行起爆、點火比對試驗。實驗結果表明:該測試系統穩定,測試精度高,能滿足石油行業中火工品器件出廠參數測試要求。

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