基于虚拟仪器的频谱分析仪自动校准设计研究

李双苗

摘 要： 频谱分析仪主要是用于一种分析周期信号或者准周期信号频谱的仪器，在通信以及广播中得到了广泛的运用，目前要想频谱分析仪的可靠性得到发挥就必须要对其进行定期的校准，但是传统的校准方法还存在着许多的问题，虚拟仪器的出现有效实现了频谱分析仪自动校准的功能，使频谱分析仪在使用的过程中更加智能、高效以及可靠。

关键词： 虚拟仪器;频谱分析仪;自动校准;设计

1.虚拟仪器的理论概述

虚拟仪器主要是指通过现代仪器的技术与计算機技术进行结合产生的新型的仪器，它是以计算机为核心，由用户自己进行设计，并且其中拥有虚拟的操作面板，由测试软件实现其中的测试功能的一种计算机的仪器系统。它在很大程度上改善传统仪器开发和维护费用高、功能比较固定且互联有限等的缺点，让软件的开发能够更加灵活、与网络的连接更加方便等，让频谱分析仪的自动校准的功能在虚拟仪器的发展下得到不断的创新，使其自动校准的质量得到不断地提升。

2.频谱分析仪自动校准的设计

2.1软件设计的整体框架

2.1.1基于虚拟仪器的系统软件体系

构成虚拟仪器系统的软件主要有输出/输入的接口软件、仪器驱动的软件以及进行应用的软件，其中输出/输入的软件是主要是仪器以及仪器驱动程序之间存在的，它直接对仪器内部的寄存器的单位进行数据存取的操作，测试以及控制接口的总线和器件，并对其提供相应的底层的软件层，是整个软件的基础和核心，它能够让虚拟仪器系统更加开放和统一;仪器驱动程序是让用户能够拥有一个使用仪器进行操作的相对比较抽象的操作函数集，它是应用程序实现的基础，也是连接输入/输出接口软件的有效工具;应用软件中主要有仪器控制面板的软件以及分析和处理数据的软件，它能够通过使用计算机强大的图形功对虚拟仪器的面板提供工作的基础，能够让用户通过使用操作的仪器对数据进行采集、分析和处理的工作等。它们三者之间缺一不可，其中仪器驱动程序更是其中的纽带和桥梁。

2.1.2划分软件的模块

整个虚拟仪器系统被划分为底层的VISA的通信模块、进行校准测试的模块、处理数据的模块以及生成证书的模块。通过对输入/输出接口的软件库的调用让计算机实现各个受控的设备之间的通信，并有效使用仪器的驱动程序对仪器进行操作以及管理，在执行校准测试的同时对测试的数据进行接收，显示出实时的动态数据，最后再维护以及读取数据库，生成检定的证书。有效通过GPIB的通用接口总线能够将底层的VISA通信模块以及校准测试的模块运用在计算机内，使计算机能够远程控制各个设备，有效完成校准测试的工作，利用数据库指令仪器程控以及处理设置的参数数据和生成检定的证书主要是处理数据的模块和生成证书的模块的功能。

2.2在VB环境下底层VISA通信的应用

GPIB、VXI以及GPIB-VXI三种接口可以在底层VISA通信中连接到仪器，其中GPIB的接口要想连接VXI的仪器必须要通过一个命令的模块，而另外两个接口都能够直接对VXI仪器进行连接。在VB的环境下有效运用底层VISA通信程控操作仪器，就必须要先将VISA所提供的VISA VB的模块在工程文件中进行加载，让其的标准函数以及子程序能够在程序设计中得到调用。

3.实现软件功能的方法

3.1频谱分析仪自动校准软件的应用规范

3.1.1使用相对统一的校准方法

由于频谱分析仪的校准方法以及校准的项目都不一样，所以实现自动校准有很大的麻烦，比如安捷伦的频谱分析仪与RS的频谱分析仪，由于设计两个频谱分析仪的是两家不同的公司，因此对软件的设计理念一定不相同，所以校准的方法也在很大程度上存在着差异，解决这种问题，可以有效根据相关的频谱分析仪的校准规范中的要求，对所有不同种类的频谱分析仪都根据一个标准对相同的项目以及步骤进行校准工作，采用相对统一的校准方法让校准的结果更有质量。

3.1.2建立相应的指令库

生产频谱仪的生产厂家不同，指令也不会相同，并且随着社会在不断的发展，一个生产厂家生产出的频谱仪的指令也会存在差异，所以要想校准系统拥有一定的通用性，在对系统进行设计的时候，要对不同型号的频谱仪建议一个相应的指令库，让校准系统能够有效根据指令库中的指令对工作时的内容进行自动的调整，让不同型号的频谱分析仪的校准工作都能够得到完成。

3.1.3任意选择校准点

不同的频谱分析仪所校准的点也不相同，尽管是同一个频谱分析仪，可会因为选的分析材料的不同，使校准的频率发生变化，所以使用虚拟仪器对不同的频谱分析仪进行校准的时候，可以先将频谱分析仪的校准点通过一个固定的模式储存在两个Excel的表格当中，在自动的校准系统开始运行的时候，再将表格中的校准点进行调取，在对应的频谱仪中进行相应的设置，灵活选择校准点，让频谱分析仪的自动校准工作能够顺利地进行。

4.结束语

基于虚拟仪器的频谱分析仪自动校准软件能够在一定程度上提高频谱分析仪的测试能力以及工作的效率，并且还具有一定的通用性和扩展性，能让频谱分析仪得到更加广泛的运用，所以要想其能够得到可持续的发展，还需加大对基于虚拟仪器的频谱分析仪的自动校准设计的研究。

参考文献

[1]赵文明，张沧庆，康自明.基于VEE的频谱分析仪自动校准系统设计[J].计量与测试技术，2016，43（11）：62-64.

[2]卞剑.频谱分析仪自动校准中的问题及解决方式[J].计测技术，2016，36（01）：57-60.