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随着电子技术的发展虚拟示波器使用方法，数字示波器凭借数字技术和软件，大大扩展了其工作能力。 早期产品采样率低、死区时间大、屏幕刷新率低等缺点得到很大改善。 信号、通信眼图和视频信号等复合信号之前难以观察的调制正变得更易于观察。 数字示波器可以对数据进行计算和分析，特别适用于捕获复杂动态信号中的所有细节和异常现象，因此在科学研究和工业生产中得到了广泛的应用。 为了使示波器工作在合格状态，定期、快速、全面地对示波器进行校验，保证其数值的可追溯性，是测试工程师的当务之急。

手动验证效率低下且容易出错。 每一种示波器的验证都需要测试工程师查阅大量资料； 该自动测试系统具有参数测量准确快速、测试结果直观显示、测试数据自动存储的特点。 通过测试无法访问。 用自动测试系统实现示波器的程控检定将是仪器检定的趋势。

数字示波器如何自动校准自己的系统？

GPIB、VXI、PXI是自动测试系统的标准总线。 GPIB以其稳定的性能、方便的操作、低廉的价格赢得了用户的认可。 这里选择GPIB作为测试系统的总线。

1、硬件设计

基于GPIB的数字示波器自动检定系统硬件由GPIB控制器、FLUKE5500A、待检定数字示波器、PC机、打印机等外围设备组成。 系统组成如图1所示。

1.1 GPIB接口控制器

1.1.1 GPIB总线

GPIB 是惠普公司在 20 世纪 60 年代末和 70 年代初开发的实用仪器接口系统。 由于测试仪器控制方便，传输速度高（1Mbps），GPIB于1975年定为IEEE488标准，1987年修订为IEEE488.1-1987。GPIB总线为数字24针并行总线，8线为地线和屏蔽线，另外16根线为TTL电平信号传输线，包括8根数据线、5根接口管理线和3根数据传输控制线。 GPIB采用8位并行、字节串行、异步通信方式，所有字节通过总线顺序传输。

GPIB系统设备具有三种属性：控制器、扬声器和听器。 真实设备具有其中的一个、两个或三个。 作为控制器，它可以通过寻址，包括指定自己，将连接在总线上的具有扬声器属性的设备指定为扬声器，将具有听者属性的设备指定为听者。 音箱可以通过总线向其他设备发送数据。 听者可以从总线上接收到说话者发送的数据。 一般来说，在GPIB系统中，计算机是控制器，具有说、听、控三种属性。 为了避免总线冲突，IEEE488规定一次只能有一个speaker虚拟示波器使用方法，但同时可以有多个listener。 由于GPIB系统中各个设备的工作速度可能相差很大，为保证多线报文能够双向、异步、可靠地传输，在GPIB总线上设置了3条握手线，分别为数据有效线，未就绪的接收线路和未接收的线路。 到数据线。

1.1.2BC-1402-2接口控制器

本系统采用的GPIB控制器为贝卡科技公司开发的BC-1401-2 USB-GPIB接口控制器。 它有一个USB接口，可以将USB总线转换成GPIB总线来操作GPIB仪器。 其特点是：完全符合IEEE488.1和IEEE488.2国际标准，支持PCI、USB、以太网工业标准； 数据传输速率为900kbps，适用于PC与仪器之间的高速数据传输； 提供一套I/OGPIB Operation函数库，其功能与ISA总线的ES1400系列接口控制器相同； 提供了一套符合VPP规范的虚拟仪器软件架构VISA（Virtual Instrument Software Architecture）函数库，实现了任何使用VISA函数开发的应用程序都可以替换为不同厂商的不同型号的GPIB接口控制器，应用程序无需修改； 接口控制器可以用C/C++、VC++、VB、LabView、LabWindows/CVI、HP-VEE、Delphi等多种语言编写和测试程序，方便灵活。

1.2FLUKE5500A

FLUKE5500A是美国福禄克公司推出的高性能多功能校准器，可用于手持式和台式万用表、示波器、示波器、功率计、电子温度计、数据采集器、功率谐波分析仪、过程校准等。 仪表等各种仪器仪表的校准。 FLUKE5500A提供三种标准接口：GPIB（IEEE-488）、RS-232、5725A； 安全方面符合IEC1010-1(1992-1)、ANSI/ISA-S82.01-1994、CAN/CSA-C22。 2NO.1010.1-92标准； FLUKE5500A的输出电压可达1100V，电流输出可达11A。 可提供直流电压和电流、交流电压和电流的各种波形和谐波，同时输出两种电压，或一种电压和一种电流，模拟电源、电阻、电容热电偶和RTD。 其示波器校准套件还提供稳定的正弦波、快速边沿、时间标记和幅度信号。

1.3 主机

PC机作为系统的“主控制器”，通过向GPIB接口控制器下发指令，对FLUKE5500A和被验证示波器进行控制，主要包括以下几个方面：仪器初始化、复位、仪器参数设置； 命令FLUKE5500A产生标准信号，同时显示在被测示波器上； 读取/保存仪器数据并发送至PC等。

2、软件设计

2.1 软件平台的选择

该软件是数字示波器自动检定系统的核心。 软硬件能否稳定、和谐地工作是系统快速、可靠地验证数字示波器的基础。 本系统采用性能稳定的Windows2003Server操作系统、SQLSever2005（开发版）数据库和Visual.NET2005作为开发平台，以C/C++为编程语言，部分程序选用NI公司的LabWindows/CVI7.0。驱动程序驱动程序开发。 同时采用MAX（Measurement&Automation）作为IVI驱动配置程序。

2.2 关键技术VISA和IVI

VISA是由VXI即插即用联盟制定的I/O接口软件标准。 制定VISA的目的是为了保证不同厂家、不同接口标准的仪器相互兼容，能够进行通信和数据交换。 其显着特点是： VISA采用先进的面向对象编程思想实现； 它是目前所有仪器接口类型的超强集成功能，而且非常简单，只有90多个功能； 作为标准功能，VISA与仪器的I/O接口类型无关，便于程序移植。 对于驱动程序和应用程序开发人员来说，VISA库函数是一组调用方便的函数，可以控制GPIB、VXI、PXI等各种设备。

IVI（InterchangeableVirtualInstrument）是IVI基金会为了进一步提高仪器驱动的可执行性能，实现真正意义上的仪器互换，实现应用程序完全独立于硬件而推出的仪器驱动编程接口。 IVI系统由五部分组成：IVI类驱动程序、专用驱动程序、IVI引擎、IVI配置实用程序和IVI配置信息文件。 类驱动实现对上层统一功能的封装，面向操作者，具体驱动完成与具体仪器的通信。 测试程序调用类驱动，通过类驱动调用具体的驱动，实现测试程序与硬件的独立性。 IVI引擎完成状态缓冲、仪器属性跟踪，以及从分类驱动到特定驱动的映射功能。 IVI 配置实用程序使用软件 MAX 来创建和配置 IVI 逻辑名称。 在测试程序中，将逻辑名称传递给分类驱动程序初始化函数，以将操作映射到特定仪器和仪器驱动程序。 IVI 配置信息文件记录了类驱动程序到特定仪器驱动程序的所有逻辑名称和映射信息。 其结构如图2所示。

2.3 测试软件架构

2.3.1 测试软件模块

测试软件分为三个部分：测试数据管理模块、测试参数管理模块和测试程序模块。 测试数据管理模块对仪器的检定日期、检定人员、具体仪器的检定项目、检定数据进行管理。 测试参数管理是对数据库中特定仪器的每一个检定项、检定项的标准值等进行管理。 测试程序模块根据用户在软面板上选择的测试参数，调用相应的测试设备进行测试，将测试数据与数据库中的标准进行比对，判断是否合格。

2.3.2 测试软件结构化过程

启动系统自检后，验证操作人员在软件界面选择/输入待验证仪器型号，程序从仪器型号中调出数据库中相应的验证项，被检标准值项目、被测仪器和 FLUKE5500A 以及 GPIB 控制器的连接图。 测试人员按照连接图（FLASH动画）连接仪器，确认连接无误后，检查是否有IVI驱动，安装驱动后运行MAX配置工具，完成后运行相应的测试程序配置，并将测试结果保存到数据库并打印相应的通过/失败报告。 其流程图如图3所示。

2.4 开发IVI驱动

对于IVI仪器，厂家会提供IVI驱动程序，只需编写少量代码即可实现对仪器的校验。 主程序简单易管理。 IVI 基金会的目标是支持 95% 的仪器。 基于IVI技术的数字仪表检定将是仪表检定的必然方式。

但并非所有仪器都支持 IVI。 对于非IVI仪器，使用LabWindows/CVI中的IVI驱动开发向导，将仪器程序控制命令树中的所有低级命令封装成一系列带有图像面板的高级函数，完成IVI驱动的开发, 并使其成为 IVI 仪器。 其特点是前期开发IVI驱动的工作量大，而后期开发和维护测试程序的工作量小。

2.5 数据库管理

数据库管理主要包括六个模块：用户管理、被测仪器型号管理、验证项目管理、验证报告管理、验证项目索引管理和数据查询。

三、应用实例

该方法建立的测试系统用于验证IVI仪器Hp54815等，并为非IVI仪器XJ4321开发IVI驱动程序。 检查5个错误的内容，保存测试结果并打印测试证书。 实践证明，验证过程变得快速简单； 自动验证和人工验证的结果是一致的。