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LXI数字多用表模块的研制

作　者: 苏俊高
导　师: 张毅刚
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 仪器科学与技术
关键词: 数字多用表 LXI Σ-ΔA/D变换
分类号: TM938.12
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 73次
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内容摘要

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。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-17
  1.1 课题背景及意义  9-12
    1.1.1 LXI综述  9-12
    1.1.2 选题目的及意义  12
  1.2 数字多用表技术综述  12-14
  1.3 LXI仪器技术研究现状  14-16
    1.3.1 相关技术规范的发展  14
    1.3.2 国内外研究现状  14-16
  1.4 论文主要研究内容和结构  16-17
第2章方案设计和论证  17-27
  2.1 需求分析及主要功能和技术指标  17-19
    2.1.1 需求分析  17
    2.1.2 主要功能  17-18
    2.1.3 主要技术指标  18-19
  2.2 硬件设计方案  19-25
    2.2.1 硬件总体方案  19
    2.2.2 功能单元设计方案  19-23
    2.2.3 接口单元设计方案  23-24
    2.2.4 触发系统方案  24-25
  2.3 软件设计方案  25-26
  2.4 本章小结  26-27
第3章硬件设计  27-50
  3.1 输入模拟通道  27-33
    3.1.1 功能选择电路  27
    3.1.2 过压保护电路  27-29
    3.1.3 量程选择电路  29-31
    3.1.4 交/直流电压变换电路  31-32
    3.1.5 欧姆电流源电路  32-33
  3.2 A/D变换电路  33-41
    3.2.1 Σ-Δ型模数转换器  33-37
    3.2.2 AD7714 特性介绍  37-39
    3.2.3 模数转换电路及控制模块设计  39-41
  3.3 串行通信数据传输通道  41-43
  3.4 LXI接口电路设计  43-45
  3.5 触发系统设计  45-49
    3.5.1 触发系统结构  45-46
    3.5.2 LXI硬线触发电路  46-48
    3.5.3 数字多用表触发设计  48-49
  3.6 本章小结  49-50
第4章软件设计  50-60
  4.1 功能控制程序设计  50-53
    4.1.1 网络通信程序  50-51
    4.1.2 功能处理程序  51
    4.1.3 自校零  51-53
  4.2 IVI-COM驱动程序设计  53-56
    4.2.1 IVI-COM驱动程序总体结构  53-54
    4.2.2 LXI数字多用表驱动实现  54-56
  4.3 LXI数字多用表网页界面实现  56-58
    4.3.1 LXI仪器网页设计规范  57-58
    4.3.2 数字多用表网页界面实现  58
  4.4 本章小结  58-60
第5章调试、自动校准及误差分析  60-79
  5.1 数字多用表的调试  60-65
    5.1.1 调试方法  60-61
    5.1.2 调试结果  61-62
    5.1.3 调试问题分析  62-65
  5.2 自动校准  65-72
    5.2.1 虚拟仪器校准理论  65-68
    5.2.2 LXI数字多用表自动校准  68-70
    5.2.3 校准结果  70-72
  5.3 误差分析  72-78
    5.3.1 数字电压测量的误差  72-76
    5.3.2 实测结果分析  76-78
  5.4 本章小结  78-79
结论  79-80
参考文献  80-83
附录1 LXI数字多用表硬件实物图  83-84
附录2 校准前原始数据  84-86
附录3 直流电压测试数据  86-91
攻读学位期间发表的学术论文  91-93
致谢  93

LXI数字多用表模块的研制

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