基于虛擬儀器的某型高度表測試系統軟件研制

摘要：為了研制針對某型高度表的高精度測試系統，采用數字采集技術、綜合虛擬儀器技術和自動化測試技術對測試系統進行設計。在基于數字采集卡和數字化儀的硬件電路的基礎上。通過LabWindows／CVI程序控制數據采集和自動化測試流程的方法，研制一套基于虛擬儀器技術的無線電高度表測試系統軟件。結果表明。采用數字采集技術和虛擬儀器技術相結合的方法，提高了測試設備的測量精度。相比傳統的測試設備，該測試系統具有較高的精確性、可靠性和可維護性。
關鍵詞：數字采集；虛擬儀器技術；自動化測試；可靠性

0 引言
基于多種總線系統和開發平臺的虛擬儀器在測控和儀器科學領域逐步發揮越來越大的作用。目前國內在機載、彈載或者雷達無線電高度表應用非常廣泛，而高度表的測高精度是保證飛機、彈載或者雷達正常工作至關重要的條件。為了保證高度表正常工作，需要在高度表使用前進行模擬測試。鑒于傳統的高度表測量設備精度不高的缺點，需要設計一個精度較高的高度表測試系統。利用數字采集技術和計算機技術進行信號處理具有較高的測量精度，同時LabWindows／CVI軟件平臺結合了C語言和用于數據采集、分析和顯示的測控專業工具，簡化了用戶接口的設計，使生成的應用程序可以在多種平臺上移植。采用LabWindows／CVI虛擬儀器技術對高度表進行測試，具有較高的使用性和可維護性。

1 測試需求分析
高度表測試系統測試對象是一部由鋸齒波信號調制的調頻連續波、恒定差拍自動跟蹤式c波段的某型無線電高度表。該高度表由發射組合、接收組合、伺服輸出組合和收發鑒頻組合組成，其工作原理如圖1所示。

t1時刻高度表的發射組合通過天線向海面發射的線性調頻波的頻率為f1，在t2時刻收到回波信號。采用鋸齒波線性調頻體制，在t2時刻發射頻率已變為f2，此時取出發射能量的小部分作為本振信號與回波信號在混頻器中混頻，檢波后得到差拍信號fb，根據差拍信號得到高度信號的計算公式如下式所示。

式中：Tm為鋸齒波調制周期；△f為調頻帶寬；H為所需測量的高度；c為電磁波傳播速度。
當測試時處于動態平衡狀態，△f和c是常數，fb在瞬態平衡下也是常數，此時所測的高度與調制周期成正比關系，可以用測量調制周期的方式測量高度表工作高度，如下：

高度表測試系統的作用是檢測高度表是否工作正常。主要通過對高度表工作時產生的高度信號Pn和高度控制信號Pc進行測試，來判斷高度表是否符合測試精度要求。采用直接測量的方法，難以保證高度表測量的精度。為此，本文采用將高度脈沖信號轉化為脈沖個數的方式，來確保測量的精度。
根據式(2)的測高原理將高度轉化為測量調制周期的周期長度。為了精確地測試高度信號，調制信號采用固定周期T1的鋸齒波脈沖信號，將周期的測量轉化為在一個調制周期內對鋸齒波個數的計數N，計算公式如下：

式中：T是鋸齒波周期；K1是高度與鋸齒波的比例系數。據此波的長度則體現了測試的精度，在本測試系統中K1取0．1 m／個，即一個鋸齒波脈沖的精度為0．1 m。