基于虛擬儀器的激光性能參數測量系統

摘要：根據工程應用的實際需求，確立了以PXI虛擬儀器技術來構建測量系統的總體方案。完成了激光性能參數綜合測量系統的硬件設備選型并構建了測量系統原型，設計了測量系統的軟件方案。功能模塊主要包括：激光脈沖波形測量模塊、激光編碼精度測量模塊、激光脈沖能量測量模塊、激光遠場發散角測量模塊及激光光束質量分析模塊等。對測量系統進行了軟、硬件聯調，進行了系統功能測試，結果表明各項指標符合系統設計的功能要求，并在實際生產中得到了應用。
關鍵詞：激光；虛擬儀器；測試系統；PXI總線

0 引言
虛擬儀器是計算機技術在儀器儀表領域的應用所形成的一種新型的、富有生命力的儀器種類。它的發展是信息技術的一個主要領域，對科學技術的發展和國防、工業、農業產生有著不可估量的影響，在復雜環境下完成自動化測試是虛擬儀器的拿手好戲，這一點是傳統的獨立儀器難以勝任的。在硬件基礎上創建虛擬儀器系統的關鍵是軟件，虛擬儀器由計算機、儀器硬件和應用軟件三大要素構成，計算機與儀器硬件又稱為虛擬儀器的通用硬件平臺(簡稱硬件平臺)。其優點有：儀器面板設置便捷，方便靈活；以軟件實現傳統儀器的硬件功能，物美價廉；儀器性能的改進和功能的擴展只需要更新軟件，成本低；研制周期短；可利用網絡技術實現網絡上的設備互聯互控。

1 系統硬件設計
測量系統硬件設計的指導思想為：“實用、可靠、先進、經濟”，以保證設備在生產線長期穩定發揮效能。為此需把握以下幾點：
(1)測量設備的硬件模塊選型應滿足測量各項功能的主要技術指標要求；
(2)測量設備的硬件模塊盡量采用成熟的商用設備，以提高系統的穩定性和測量成功率；
(3)在滿足功能要求的前提下，優化測量光路，降低測量沒備的數量和成本，提高性價比；
(4)盡量采用成熟的PXI總線技術，模塊化設計，使用系統易擴展；
(5)設計考慮人機工程因素，操作舒適方便；
(6)整個系統按模塊化設計，各自具有獨立的功能，以方便系統的安裝、調試、維護、擴展等。
1．1 系統硬件選型
現階段較為主流的虛擬儀器技術為VXI總線虛擬儀器技術及PXI總線虛擬儀器技術。考慮到實際的工程應用，最終選用成本低、易便攜、總線傳輸速度快的PXI總線系統。
基于PXI總線的電控系統要完成以下功能：頻率測量、時間測量、能量測量、光束質量測量。PXI主機置于德國威圖機柜內，各測量設備排布在防震光學平臺上，在中心PXI測控計算機的協調下完成測量。電控系統的功能框圖如圖1所示。