[发明专利]虚拟电子测量仪器集成系统基础架构

说明书

技术领域

本技术发明属于虚拟仪器技术、仪器总线技术、电子测量技术领域，具体讲，是一种实现系列虚拟电子测量仪器有机集成，并构建一个功能强大的闭环的电子测量系统的一种体系结构。基于本发明可以形成和构建一种′“虚拟电子测量仪器的集成系统”，具体讲包括系统总线、系统控制器。 

背景技术

(1)虚拟仪器技术是指以计算机为核心的测试测量仪器组建技术，虚拟仪器技术以计算机为硬件平台，利用高性能的模块化硬件，结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量任务。虚拟仪器是一种由计算机操纵的模块化仪器系统，除信号的输入和输出以外，仪器的操作和测量、控制、变换、分析、显示等功能均由软件来实现的。 

(2)电子测量技术是指对电子技术中各种电参量进行测量的技术，其内容主要包括能量的测量、电路参数的测量、信号特性的测量、电子设备性能的测量、电路特性曲线的测量等等；电子测量仪器是指为进行这些测量而设计的各类装置和仪表。 

(3)虚拟电子测量仪器是指采用虚拟仪器技术方案设计的电子测量仪器，是对传统电子测量仪器概念的重大突破，如虚拟信号发生器、虚拟示波器、虚拟频谱分析仪、虚拟逻辑分析仪、虚拟LCR测试仪、虚拟集成电路测试仪等等。 

(4)总线技术在虚拟仪器系统中起着十分重要的作用，是连接控制器和程控仪器的纽带，总线的能力直接影响着系统的总体性能，总线技术的不断更新换代推动了虚拟仪器技术水平的提高。为仪器或自动测试系统设计的总线称为仪器总线，通常都提供同步、触发和高精度时钟等专用信号线，如GPIB、VXI、PXI、LXI等标准化通用仪器总线。专门为组建某种测量系统而定义的总线称为专用仪器总线。 

发明内容

1.技术问题与本发明的目的 

(1)传统电子测量仪器以硬件结构为核心，时间域、频率域、数据域的各类仪器独立设计，结构封闭、灵活性不强、不具有集成测试能力，数据管理和信号处理与分析能力有限。 

(2)在电子测量工作中，当需要对电子产品的多种特性、多项参数进行综合、系统测量时，便需要信号源与时间域、频率域、数字域的各类电子测量仪器配合协调工作，同时电子测量技术领域仪器功能不断趋于复杂，客观上就出现了需要集成多个测量设备来满足完整的测试需求的问题。为此组建一个综合的、闭环的、并具有信号分析和数据处理能力的电子测量系统变得十分必要，因此将各类电子测量仪器及其功能集成于一个统一的平台之上，并扩展测试与分析处理能力，为电子测量工作提供一个一站式的解决方案是电子测量仪器的需求和发展趋势。 

(3)传统常规电子测量仪器，如示波器、频谱分析仪、逻辑分析仪、信号发生器等，因其均为硬件 化的技术方案，所以难以组建综合测试系统或电子测量平台，因为这些仪器仅仅能单独测量某个或某几个量，功能相对单一，而且相互之间不能通信，不能实现信息共享，从而不能完成对被测系统的综合分析、评估，进而得出准确判断。 

(4)虚拟仪器技术从本质上说是一个集成的软硬件概念，随着虚拟仪器技术的发展，虚拟电子测量仪器逐渐成为电子测量仪器的优选技术方案。而基于单一数据采集卡构建的虚拟电子测量仪器的技术优势并不够十分充分和明显，不能实现系列虚拟电子测量仪器的有效集成和有机融合，虚拟仪器总线为所有的I/O设备连接和集成提供了标准的接口，可以方便地将多个测量设备集成为统十的系统。为此采用虚拟仪器总线技术构建“虚拟电子测量仪器集成系统”成为目前最为有效的，一种优化的技术解决方案。 

(5)采用标准化通用仪器总线构建虚拟仪器与自动测试系统的各类总线具有成本高和控制复杂等诸多问题，典型的VXI、PXI主要应用于组建大、中规模工业数据采集与自动化测量应用系统，适宜于对速度、精度要求较高的大型高精度集成系统场合，且研发成本和造价太高，为在大范围推广，尤其是在高等学校电子测量技术教学实验室的推广带来了较大的困难。LXI总线尚未成熟，开发基于LXI总线的测试系统具有一定的难度和风险。PC总线没有针对测量仪器的触发与同步功能，构建虚拟电子测量系统非常困难。为此需要定义一个可以集众家所长，量体裁衣，在功能和成本方面达到一个最佳平衡点，以最低的价格达到最完美的功能的专用仪器系统总线，基于该仪器总线可以构建一个功能强大的闭环的电子测量系统。所以基于虚拟仪器总线技术的思想定义一个“虚拟电子测量仪器集成系统”基础架构是一种顺理成章的现实需求。 

2.本发明的具体内容