通过安捷伦82357B实现...abVIEW的频谱数据采集_司毅.pdf

探讨交流 Research&Discussion222023.1器的通讯，NI MAX在Passport一栏中是默认不选择该项的，所以如果要使两者兼容，我们需要手动设置。打开NI MAX软件，选择工具NIVISAVISA Options。在树状图中选择Passport，然后选择Passport for Tulip，如图2。图2 设置Passport（4）关闭NI MAX后，重新启动NI MAX。此时在设备和接口栏中已可以识别82357B所连接的仪器，如图3。图3 识别出仪表通过软件配置可以在不改变程序的基础上快速实现GPIB通信，方法较为简单。但在需要生成应用程序并安装到其他计算机使用时，需要在该计算机上重新安装并配置NI相关软件，较为麻烦且耗时较长。1.2 调用visa32.dll库VISA是虚拟仪器软件结构框架的简称，是可以通过调用底层代码来控制VXI，PXI，GPIB，RS-232以及其他种类仪器的单一接口程序集2。visa32.dll是实现仪器控制常用的VISA库，LabVIEW可通过调用该dll文件实现GPIB通信，程序如图4所示。图4 visa32.dll库调用程序调用LabVIEW库函数节点加载visa32.dll所在路径，在库函数中可选择dll文件包含的可操作函数。用VISA函数控制仪器步骤如下：（1）调用viOpenDefaultRM函数，打开VISA资源管理器句柄。（2）调用viOpen函数，打开仪器句柄。（3）visa32.dll提供了各类仪器控制函数，图4中通过viPrintf和viScanf函数实现对仪器控制指令的读写。（4）仪器控制完毕，调用viClose函数释放仪器句柄和资源管理器句柄。调用visa32.dll库是较为底层的仪器控制方式，通用性强但开发效率低，软件调试过程需要开发人员自行分析错误类型。VISACOM库在VISA库的基础上进行了升级和补充，通过调用Agilent VISACOM库的方式可以更为方便的实现仪器通信。1.3 调用VISACOM库在安装Agilent IO Library时，软件会默认安装用于仪器编程的标准I/O函数库，名称为VISA COM 5.9 Type Library。通过调用I/O函数库可以实现仪器控制指令的读写，程序如图5所示。图5 VISACOM库调用程序（1）在LabVIEW函数选板中选取ActiveX打开自动化函数，在函数类型库中调用VISACOM 5.9 Type Library后，创建资源管理器VisaComLib.IResourceManager，调用IResourceManager调用节点，调用方法选择Open，对其资源名、模式、延迟时间等进行配置。（2）建立通信对象VisaComLib.IFormattedIO488，调用IFormattedIO488属性节点，打开设定的IO地址。（3）调用IFormattedIO488调用节点，通过WriteString和ReadString调用方法实现对仪器SCPI控制指令的读写。（4）设置仪器对应的IO地址，如GPIB0：8：INSTR后，即可实现对仪器的通信。2 应用实例我们介绍了三种通过82357B实现GPIB通信的方法，下面我们在调用VISACOM实现GPIB通信的基础上，实现对安捷伦N9030A频谱分析仪频谱数据的采集与显示。作为功能强大且被广泛使用的射频测试仪器，频谱分析仪可在无线电通信测试领域内进行信号检测及频谱分析3。通过搭建图1所示的自动测试系统，由信号发生器输出射频信号，频谱分析仪可将射频信号分析并显示为幅度与频率组成的频谱图。采集频谱分析仪的幅度数据与频率数据即可得到该射频信号的频谱数据。2.1 频谱数据采集安捷伦频谱分析仪通过SCPI可编程仪器标准命探讨交流 232023.1令，实现对频谱仪的控制与数据采集，我们可查询频谱仪编程手册得到所需控制指令，通过VISACOM的WriteString和ReadString函数实现仪器控制指令的读写。幅度数据采集前需将频谱分析仪设置到射频信号对应频段，FREQ：CENT X MHz指令可将频谱分析仪中心频率设置为X MHz，FREQ：SPAN Y MHz指令可将频谱分析仪扫描带宽设置为Y MHz。频谱轨迹由扫描点组成，扫描点数可设置或默认为1001个，轨迹读取指令TRAC?TRACE1可将轨迹所有幅度数据读取出来，数据格式为包含1001个点的字符串，为方便后续数据处理可通过电子表格字符串至数组转换函数将幅度字符串转换为幅度数组。频率数据无相应读取指令，可通过频谱分析仪扫描起始频率、终止频率、扫描点数计算出频谱轨迹的所有频率点，将幅度数组与频率数组一一对应即为频谱数据。数据采集程序见图6所示。图6 数据采集程序2.2 频谱显示频谱的幅度、频率数组采集完成后，将频率数组赋予XY图的X坐标输入，幅度数组赋予XY图的Y坐标输入后可实现频谱图形的绘制。但此时频谱图形的横纵坐标上下限无法根据射频信号的设置而改变，可能导致频谱显示不全。我们调用XY图的标尺范围属性节点，将幅度、频率数组上下限与标尺范围对应后即可自动调整频谱图形的横纵坐标。获取频谱轨迹数据后，我们可通过对频谱数据计算处理得到频谱最大值、谐波、底噪等所需要的频谱指标，或者进行更复杂的频谱分析。这里介绍一下频谱最大值的标记与显示。频谱最大值即为幅度最大的轨迹点，通过查找幅度数组最大值及其对应的频率可得到频谱的最大值。XY图的游标图例可用于对频谱轨迹进行标记，调用XY图游标属性节点，将频谱最大幅度、频率值赋予游标属性节点Cursor.PosY、Cursor.PosX，即可实现频谱最大值的标记与显示，如图7所示。图7 频谱显示3 结论本文介绍了用NI软件配置、调用visa32.dll库和调用Agilent VISACOM库三种方式，实现LabVIEW通过82357B USB/GPIB转换器与频谱分析仪的GPIB通信，并将其应用于安捷伦N9030A频谱分析仪数据采集和显示软件的开发。通过使用82357B USB/GPIB转换器，丰富了LabVIEW软件的仪器控制方式。通过应用实例介绍了频谱数据的采集方法，从而为科研人员进行数据分析，开发仪器计量测试软件提供参考。参考文献1 高捷.利用VISACOM通过82357B USB/GPIB转换器所实现的安捷伦数控编程J.计量与测试技术，2013，40（3）：40-432 黄娟，李文臻.基于VISA及IVI技术的仪器仪表自动测试系统软件设计J.电子质量，2012（5）：12-153 申龙.基于LABVIEW控制的频谱分析仪自动校准系统的探究J.科学技术创新，2021，24：66-67（上接第14页）HIPPS作为高端的安全保护系统，其主要应用领域为高压油田、海上平台等，通常采用一个回路一套系统，即使在多个回路集中在一起工作时也是如此。HIPPS系统需求固定，安全功能单一，而其丰富的辅助功能设计则主要围绕如何提高系统完整性，避免系统性失效展开，好的设计将为HIPPS系统的运行维护带来极大便利。参考文献1 ANSI/ISA-84.00.01-2004,Parts 1-3(IEC 61511-1 to 3 Mod).Functional Safety:Safety Instrumented Systems for the Process Industry Sector2 IEC 61508-1998.Functional Safety of Electrical/Electronic/Programmable Electronic Safety-Related Systems3 ISA-TR84.00.02-2002,Parts 1-5.Safety Instrumented Functions(SIF)Safety Integrity Level(SIL)Evaluation Techniques4 Paul Gruhn and Harry Cheddie SAFETY INSTRUMENTED SYSTEMS:Design,Analysis,and Justification,United States of America.,ISA,2006 2nd Edition