LXI数字多用表模块的研制

论文摘要

随着新一代自动测试总线——LXI的推出和蓬勃发展,各大仪器厂商纷纷推出自己的LXI仪器,国内对LXI仪器的研究也已经展开。以获得LXI自主性技术,积累LXI仪器开发经验为目的,本所展开了LXI关键技术及关键仪器的预先研究,本文所研制的LXI数字多用表为这次预研项目中关键仪器之一。本文在研究以往多用表开发经验基础上,结合本所LXI接口单元的设计成果,同时兼顾仪器的高精度和高可靠性的设计原则,经广泛的调研和充分论证,提出了LXI数字多用表的设计方案。硬件方面,采用模块化的结构设计,整个仪器划分为功能模块和接口模块两个部分,电气上相互隔离,在降低干扰,保证精度的同时,也便于仪器的调试、升级和维护。模块供电摒弃了以往多电源设计思路,采用单电源设计技术,既简化了电路设计,降低了成本,又减少了电源对测量精度的影响。本文完成了功能模块和接口模块中各部分电路详细硬件设计,分析了各部分的设计过程,重点阐述了其中的关键技术:放大衰减电路、欧姆电流源电路、A/D变换和控制电路、串行通信电路和LXI接口电路。文中还阐述了触发系统的设计,该系统支持多种触发源,包括立即触发、外触发、LXI硬线触发和LAN触发,保证了设备操作的灵活性。在软件方面,利用软件自校零和通道补偿,提高了测量的精度。以μClinux操作系统为平台,开发了基于TCP/IP协议的服务器/客户端网络通信程序和仪器网页界面。文中还阐述了IVI-COM驱动程序的实现过程。本文的最后在对仪器实际测试的基础上,对多用表的各功能进行了误差分析。结果表明,LXI数字多用表功能和各项技术指标符合设计要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及意义
• 1.1.1 LXI综述
• 1.1.2 选题目的及意义
• 1.2 数字多用表技术综述
• 1.3 LXI仪器技术研究现状
• 1.3.1 相关技术规范的发展
• 1.3.2 国内外研究现状
• 1.4 论文主要研究内容和结构
• 第2章 方案设计和论证
• 2.1 需求分析及主要功能和技术指标
• 2.1.1 需求分析
• 2.1.2 主要功能
• 2.1.3 主要技术指标
• 2.2 硬件设计方案
• 2.2.1 硬件总体方案
• 2.2.2 功能单元设计方案
• 2.2.3 接口单元设计方案
• 2.2.4 触发系统方案
• 2.3 软件设计方案
• 2.4 本章小结
• 第3章 硬件设计
• 3.1 输入模拟通道
• 3.1.1 功能选择电路
• 3.1.2 过压保护电路
• 3.1.3 量程选择电路
• 3.1.4 交/直流电压变换电路
• 3.1.5 欧姆电流源电路
• 3.2 A/D变换电路
• 3.2.1 Σ-Δ型模数转换器
• 3.2.2 AD7714 特性介绍
• 3.2.3 模数转换电路及控制模块设计
• 3.3 串行通信数据传输通道
• 3.4 LXI接口电路设计
• 3.5 触发系统设计
• 3.5.1 触发系统结构
• 3.5.2 LXI硬线触发电路
• 3.5.3 数字多用表触发设计
• 3.6 本章小结
• 第4章 软件设计
• 4.1 功能控制程序设计
• 4.1.1 网络通信程序
• 4.1.2 功能处理程序
• 4.1.3 自校零
• 4.2 IVI-COM驱动程序设计
• 4.2.1 IVI-COM驱动程序总体结构
• 4.2.2 LXI数字多用表驱动实现
• 4.3 LXI数字多用表网页界面实现
• 4.3.1 LXI仪器网页设计规范
• 4.3.2 数字多用表网页界面实现
• 4.4 本章小结
• 第5章 调试、自动校准及误差分析
• 5.1 数字多用表的调试
• 5.1.1 调试方法
• 5.1.2 调试结果
• 5.1.3 调试问题分析
• 5.2 自动校准
• 5.2.1 虚拟仪器校准理论
• 5.2.2 LXI数字多用表自动校准
• 5.2.3 校准结果
• 5.3 误差分析
• 5.3.1 数字电压测量的误差
• 5.3.2 实测结果分析
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录1 LXI数字多用表硬件实物图
• 附录2 校准前原始数据
• 附录3 直流电压测试数据
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢