利用Agilent 34970A和34901模块实现多路电阻自动测量系统的设计

引 言

对于多路信号的测量，例如在某实验中需要反复对多路电阻进行测量，一般采用直接测量法人工操作进行，虽然这种方法很成熟，但所用的配套设备较多，测量数据手工纪录、人工计算，操作繁琐、效率极低，事后的数据处理及出具测量报告既费时又费力，易出现人为因素造成的错判、漏判等，难以保证测量质量，影响了科研、实验生产任务的顺利进行。在计算机技术与测量技术高速发展的今天，测试自动化已成必然趋势，随着虚拟仪器技术的日趋成熟，这种基于计算机的测量系统可以让开发者自行定义仪器功能，显示了易操作性和灵活性的特点。基于上述原因，我们利用Agilent公司的34970A，并通过GPIB总线连接到计算机，在Lab-VIEW 8.5软件平台下，开发了多路电阻自动测量系统，该系统可靠、高效。

1、系统结构

Agilent 34970A是一种高性能、低价位的数据采集、开关、半机架宽主机，适应于数据记录、数据采集和一般的开关与控制应用，内部有6 1／2位（22比特）的数字电压表，可完成热电偶、RTD、直流／交流电压和电流、电阻、频率和周期等测量功能，它是集测量等多种功能于一体的测量仪器，其仪器后面板有3个插槽和8个插入式模块，同时提供了LabVIEW软件驱动程序，因而可以非常容易地将34970A应用到自动测量系统中，它的标准的RS232、GPIB接口和SCPI编程语言使用户使用更加方便，可根据测量要求配置不同的测量模式，当配置了Agilent 34901A 20路衔铁式多路复用器时，34970A便成为紧凑的、低价位的数据采集器。本系统以34970A作为测量仪器，通过Agilent34901模块连接被测多路电阻，采用LabVIEW8.5作测量系统软件开发平台，通过GPIB总线接口与34970A相连，其系统连接框图如图1所示。

2、软件实现

图2是在LabVIEW 8.5开发环境中设计的多路电阻自动测量程序前面板，图2的人机交互界面中从34970A地址选择下拉框中选择“GPIB0：：9：：INSTR”，并在“测量通道选择”中选择需要测量的通道，按“开始”程序就可以运行，其“电阻测量值”、“测量时间”、“通道号”将在“测量结果显示”中显示出来。图2所示界面中是选择通道1和通道2进行电阻测量的情况，在该界面中通道1到通道20中的通道可以根据需要任意选择。

图3程序中首先将“测量通道选择”簇通过“通道选择．Ⅵ”，根据SCPI语法将其变为“101，102，…120”，例如选择通道1和通道2时应为“101，102”，其它依此类推，由于篇幅问题在这里不在给出“通道选择．VI”程序。根据在图2中选择的通道程序分2种运行情况：（1）当没有通道选择时，“测量通道选择”簇通过“通道选择．VI”、“String Length．VI”和“不等于0？．VI”此时等于零，第一个“条件结构”为假，程序只是传递类的VISA会话句柄instr，经“空字符串／路径？．VI”和“非．Ⅵ”后，此时逻辑关系为假，第二个“条件结构”为假，程序只是传递类的VISA会话句柄instr，然后执行“Close．VI”，其实质是先执行“Initialize．VI”而后执行“Close．VI‘’，相当于什么也没有作，这样设计的好处在于，如果没有通道选择时运行，不至于程序执行不正常。（2）当选择了通道时，”测量通道选择“簇通过”通道选择．VI“、”String Length．VI“和”不等于0？.VI“此时不等于零，第一个”条件结构“为真，程序先执行”Initialize．Ⅵ“后，执行”Conf Resistance．vi“（设置仪器为电阻测量功能），经”空字符串／路径？.VI“和”非.VI“后，此时逻辑关系为真，第二个”条件结构“为真，程序执行”Conf ScanList.vi“（设置和检查扫描列表），”Conf Scan.vi“（对设置和检查选择的通道扫描），”Conf Trigger.vi“（设置触发），”Standard Event Status.vi“（设置和检查事件积存器），”Read.vi“（从仪器输出缓存器中读取数据），”结果整理.VI“，”数组插入.VI‘’将测量结果显示在“测量结果显示”表格中。

在图3中从“Read.vi”（从仪器输出缓存器中读取数据）得到的数据格式为“+4.88548460E+01 OHM，2008，02，09，08，49，38．989，101+1.00150550E+02 OHM，2008，02，09，08，49，38.916，102”，这种数据格式让人费解，根据数据规律，所以图3程序利用“创建数组.vi”、“匹配模式.vi”、“连接字符串.vi”将数据变换为“+4.88548460E+01 OHM，2008年02月09日08时49分38.989秒，101”，以便于填表显示数据。

3、结 论

通过以上分析可知，采用以34970A作为测量仪器主机，并在仪器后面板内插入Agilent 34901模块组成的多路电阻自动测量系统，很好的解决了人工操作过程繁琐，难免引入人工读数等因素造成的偏差及难以保证测量质量的问题，从图2多路电阻自动测量程序前面板测量结果来看，系统满足设计要求，同时系统具有良好的人机交互界面、人性化设计，完全满足某实验中对多路电阻自动测量要求。

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