图形化开发平台在虚拟仪器中的应用

1、引言

现代计算机技术和信息技术的迅猛发展，犹如滚滚长江东流水，冲击着国民经济的各个领域，也引起了测量仪器和测试技术的巨大变革。人们曾为测量仪器从模拟化、数字化到智能化的进步而欣喜，也为自动测试技术的日新月异的发展所鼓舞，当今虚拟仪器技术的出现又使得测量仪器进步入了高科技的殿堂。
与传统的仪器不同，虚拟仪器（virtual instrument）是基于计算机和标准总线技术的模块化系统，通常它是由控制模块、仪器模块和软件组成，在虚拟仪器中软件是至关重要的，仪器的功能都要通过它来实现，因此软件是虚拟仪器的核心，“软件就是仪器”，从本质上反映了虚拟仪器的特征。
从构成方式上讲，虚拟仪器可分为四大类：gpib体系结构、pc-daq体系结构、vxi体系结构和pxi体系结构。
gpib体系结构是通过gpib总线将具有gpib接口的计算机和仪器集成的测试系统。其优点是用户可以充分利用自己的计算机和仪器资源，且组建方便灵活、操作简单，曾是国际流行的自动测试系统。当今，在vxi为主的体系结构中，有时也采用gpib作为辅助，这样可以充分利用本单位仪器资源，或称补vxi仪器模块的不足。
vxi体系结构综合了。pib和vem总线的优点，它集成的系统硬件集成度高、数据传输率快、便携性好，是当今倍受业界关注的体系结构。
pxi体系结构是以pci总线为基础的体系结构，由于其总线吞吐率高、硬件的价格较低被业内人士认为是符合国情的一种体系结构。
虚拟仪器应用程序的开发环境主要有两种=一种是基于传统的文本语言的软件开发环境，常用的有lab windows/cvi、.visual basidc=vc++等：一种是基于图形化语言的软件开发环境，常用的有lab view和hp vee。其中图形化软件开发系统是用工程人员所熟悉的术语和图形化符号代替常规的文本语言编程，界面友好，操作简便，可大大缩短系统开发周期，深受专业人员的青睐。
下面结合指挥调度设备测试系统〈它是通信设备综合测试系统的分系统〉，重点介绍labview图形化软件开发环境在虚拟仪器和自动测试系统中的应用技术。

2、系统简介

2.1系统概述
指挥调度设备测试系统主要用来测试信道的非线性失真度、信道幅频特性、信道传输系数、信道杂音、信道隔离度以及信号调制度等主要参数和技术指标。
系统硬件由带pcmcia-gpib接口卡的笔记本电脑、激励源、时域测试仪器、频域测试仪器等通过gpib总线集成.
pcmcia-pib接口卡是美国ni公司推出的唯一适合于笔记本电脑的gpib接口卡，其数据传输速度可达2.3mbytes/s。其接口驱动程序〈ni-488.2）与ieee488.1和ieee488.2相兼容并支持lawindows/cvi和labview等应用开发环境。
鉴于本系统采用了笔记本电脑作为系统控制器，简化了系统硬件，增加了灵活性和便携性，便于现场测试。
系统软件是在labview图形化语言环境下开发的，程序采用模块化结构，只要在主程序中调用各个子程序模块就可以进行相应的测试。图1是测试系统软件框图。
   受篇幅所限，下面仅对谐波失真测试子程序和测试报告打印子程序作一说明，其他测试子程序不再一一介绍。

2.2谐波失真度测试子程序设计
（l）谐波失真的测试原理及数学模型
众所周知，当信号通过一个非线性网络后，其输出信号中会产生新的频率分量，由此造成的失真称为非线性失真。根据傅里叶级数，一个失真的正弦波可以分解为一系列幅度不同、相位有别的基波和各次谐波。因此非线性失真度定义为全部谐波能量与基波能量之比的量之比的平方根值。
当负载为纯电阻时，可用全部谐波电压的有效值与基波电压的有效值之比的百分数来定义非线性失真度，即

根据以上原理，我们可以用频谱分析仪测量出信号的基波和各次谐波的电压有效值，再按式（l）计算出失真度即可。

（2）谐波失真测试程序设计
谐波失真测试程序的前面板和使用gpib函数与gpib仪器通信的的部分程序框图分别示于图2和图3，不再文字赘述。

2.3labvi ew编程环境中activex技术及在测试报表中的应用
如上所述，labview是一种用于科学计算、过程控制、自动测试领域的图形化语言，具强大的功能，但生成测试报表的能力却不尽人意。为此我们可以利用apex控制技术，将labview中的测试数据导入microsoft excel表格，即可生成一套精美实用的测试报告。
labview可以作为activex自动控制服务端（server〉和客户端（client）。
当labview作为activex自动控制客户端时，它可以控制其他的activex服务端的应用程序（如microsoft exce1），这时labview能够从这些应用程序中得到它们的属性和执行方法并对它们进行设置。
在labview中创建一个客户端应用程序，可以分为以下几个步骤：

（1）使用automation open函数打开一个自动控制标识符（如excel程序对象〉。
（2）用property node设置或得到对象的属性。
（3）用invoke node执行属于这个对象的方法。
（4）如果需要，还应使用数据转换函数（t0g data〉把activex格式的数据转换成labview支持的格式的数据。
（5）用automation close函数关闭自动控制标识符。
测试报告打印程序的部分框图如图4所示，其功能是创建一个excel应用程序并设置其visible属性为真使excel表格可见。当打开了excel后，下面的工作就是打开一个新的excel workbook、打开一张新的excel worksheet、向excel worksheet中添加数据、关闭excel worksheet并退出excel。

3、结束语

常用的虚拟仪器软件开发平台是：labwindows/cvi、labview和hp vee
labwindows/cvi是在c语言的基础上综合了标准化软件开发平台和图形化软件开发平台的优点，为熟悉c语言的开发人员提供了一个功能强大的软件开发环境，多用于组建大型测试系统或复杂的虚拟仪器。
labview和hp vee是当前最为流行的图形化开发环境，具有专业人员熟悉的图形化语言和符合国际标准的ieee488.2接口驱动程序，适合于专业人员组建小型的测试系统和较简单的虚拟仪器或者用于大系统中某个分系统的编程。