随着现代计算机技术和仪器技术的迅速发展，美国国家仪器公司（NationalInstrument）在20世纪80年代中期提出了虚拟仪器的概念。虚拟仪器利用计算机的强大的计算能力、图形接口环境和通信功能，建立虚拟仪器面板，完成对仪器的控制、数据处理和显示，代替了传统的仪器并改变了传统仪器的使用方法，用户可以根据自己的需求灵活定义仪器的功能，提高仪器使用效率，大幅地降低仪器的价格和研制周期。

　　某型导弹的电路模块是该型导弹的关键部件之一，用以完成制导信号的放大、滤波和增益控制等功能。检验这类模块的各项性能指标是否符合设计要求是导弹在研制及生产过程中的关键环节。该电路模块性能测试项目多样，测试环境严格，测试结果精度要求很高。为满足以上的要求，研制一套全方位的导弹电路模块自动测试仪（以下简称自动测试仪）是该电路模块性能和可靠性的重要保证。

　　自动测试仪硬件平台设计虚拟仪器需要以相应的硬件平台来支持其虚拟仪器软件的运行。本自动测试仪主要采用基于PCI总线的插卡式仪器和基于GPIB总线的台式仪器构成其硬件平台。自动测试仪的硬件平台组成原理图如所示。台式仪器主要包括：程控信号源，程控数字万用表。插卡式仪器主要为：多功能数据采集卡，功率开关继电器板卡，多路开关继电器板卡，继电器控制I/O板卡。除此之外，自动测试仪的硬件资源还包括多功能稳压电源、测试适配器、辅助的功能电路以及外部测试接口。自动测试仪软件系统设计NI公司开发的虚拟仪器编程环境LabWindows/CVI（Cforvirtualinstrument）以ANSIC语言为内核，并与C++兼容，集成了许多测试应用开发的高级功能函数库，如：488库、串行通信库、VISA库、数据处理函数库、DDE库等。LabWindows/CVI支持动态链接库技术（DLL），支持微软的ActiveX控件技术，具有强大的仪器控制、数据采集与分析处理、网络编程以及数据库编程的功能。

　　考虑到自动测试仪的测试需求不仅包含大量的信号检测和数据处理，而且涉及大量的软件界面图形处理，结合虚拟仪器技术的特点，在其开发过程中选择LabWindows/CVI作为其软件开发工具。为了实现自动测试仪软件的强大的数据处理及分析的功能，将数据库技术引入开发过程中，采用了微软的SQLSever2000数据库管理系统来对测试过程的各种相关信息进行管理。

　　自动测试仪软件系统采用了结构化、模块化的软件设计思想，其结构图如所示。将所有硬件资源的驱动程序重新以驱动程序库的形式加以组织，测试应用程序通过访问驱动程序库函数实现对各种硬件资源的操作；通过微软的数据库ADO（activedataobject）接口，测试应用程序与SQLSever2000数据库连接，实现对各种测试相关信息的访问操作；自动测试仪的测试应用程序则负责自动测试仪各种软件功能的实现，它是以程序功能模块的形式来进行编写的，主要包括以下的功能模块：测试主界面模块，用户管理模块，数据管理模块，电路自动测试模块，电路手动测试模块，指标设定模块以及测试仪软件的联机帮助模块。测试应用程序的功能模块示意图如所示。

　　测试应用程序的主界面模块是测试程序的公共入口，用户通过它来访问测试应用程序的各个功能模块。测试应用程序的用户管理模块实现对用户的分级管理。测试程序的用户被分为3个级别：系统管理员、工程师和一般操作员。每一个用户级别的用户权限和所能进行的操作种类各不相同。系统管理员是自动测试仪软件的最高权限用户，能运行测试仪软件实现的全部功能，测试仪软件只有而且仅有一个系统管理员；工程师是高级的测试仪软件用户，能够进行所有的与测试相关的操作，但不具有管理测试仪软件用户的权限，测试仪软件允许有多个工程师用户；一般操作员是测试仪软件的最低权限的用户，无管理测试仪软件用户的权限，只能进行一般的测试相关操作，不能进行手动测试模块实现的操作，测试仪软件允许有多个一般操作员用户。

　　自动测试仪软件系统结构图测试应用程序功能模块示意图测试应用程序的数据管理模块实现对各种测试相关信息的统一管理。用户可以对保存在数据库内的所有测试数据进行浏览、查询、删除和打印等一系列操作。测试应用程序中的电路自动测试模块实现导弹电路模块全部性能的自动测试功能。该模块支持用户对电路模块性能进行部分及全部的测试，连续及单步测试等测试方式，在测试过程中，测试结果会自动动态显示出来。实现电路自动测试模块的软件界面图如所示。测试应用程序的电路手动测试模块以仪器软面板的形式把自动测试仪所有的硬件资源暴露给用户，用户可以按照帮助系统的相关说明按一定的操作顺序对相关资源进行操作，从而以手动方式实现测试功能。

用户还可以在测试适配器的引出接口上外接相应的测试设备辅助上述的手动测试操作。测试应用程序的指标设定模块用来设定与电路模块性能测试相关的指标参数范围，便于用户修改电路模块的性能指标要求。自动测试仪软件算法举例在所构造的虚拟仪器硬件平台基础上，导弹电路模块的几十项测试项目都是用相应的虚拟仪器软件来实现的，而这类软件功能的实现又是以相应的算法或程序流程为基础的。限于本文的篇幅，下文仅以一个实例来说明这类算法或程序流程的设计过程。

在自动测试仪的测试功能中有一项功能是测试导弹电路模块的工作带宽。通常进行带宽测试需要用到频谱分析仪这样高级的测试仪器。下面介绍一种在硬件平台的基础上软件实现电路模块带宽测试的方法。

从电路的工作原理上来说，该导弹电路模块属于放大电路，其带宽测试原理如所示。图中横坐标是输入信号的频率，纵坐标是电路的放大倍数（K）。

fN是电路的额定工作频率；fL是电路的带宽下限；fH是电路的带宽上限。它们之间的关系如下KfN=2KfL=2KfH电路模块带宽测试原理图电路带宽测试方法的前提是：fN、fL和fH的理论设计值是已知的，并且fN的理论值被认为是实际的电路的额定工作频率。要保证每次测试时，信号源产生的激励信号的幅值完全一致，设为A.则求取fL值的循环搜索算法如下：

（1）用数字万用表检测电路模块在信号源产生的幅值为A，频率为fN的激励信号作用下，输出信号的电压值uN，则通带边沿的输出电压期望值为uideal=uN/2.设定循环操作的最大步数M，每次调整信号源输出频率的步长k，并且循环的步数m设为0.此外将算法中测量电压值临时变量u1、u2初值设为0.

（2）用数字万用表检测电路在信号源产生的幅值为A，频率为fL理论值的激励信号作用下，输出信号的电压值uL，并把uL值赋给变量u2。

（3）开始循环。将变量u2的值赋给变量u1，并且读取当前信号源的激励信号的频率赋值给变量Fre.

（4）如果u1值小于通带边沿电压期望uideal值，则Fre=Fre+k；否则Fre=Fre-k.

（5）信号源重新产生幅值为A，频率为当前频率值Fre的激励信号。用数字万用表测量当前电路模块的输出电压值uFre，并把uFre值赋给变量u2。循环步数m加1.

（6）检查循环条件：m%M；|u2-uideal|%|u1-uideal|.若条件满足继续从第3步开始循环。若条件不满足，则跳出循环。若因为条件m>M跳出循环，说明fL值没有找到，操作失败；若因为条件|u2-uideal|>|u1-uideal|跳出循环，并且m%M，则fL值找到，操作成功。

在求取fL和fH的算法中还存在一个问题，就是如何严格保证求取算法的前提，即每一次信号源产生的激励信号的幅值完全一致。这里所指的信号不是信号源的输出，而是加载到被测电路模块的输入端的信号。随着信号源设定的信号频率发生变化，由于测试仪的传输特性的影响，如果信号源输出信号的幅度的设定值不发生变化，则实际上加载到电路模块信号输入端的信号幅值是会发生变化的。为了保证测试的准确，必须设计一个信号源输出的微调算法，保证当信号源输出的频率发生变化时，电路模块输入端的信号幅值不发生变化。这个信号源输出的微调算法也采用了与上面介绍的搜索算法相类似的设计。

自动测试仪硬、软件联试的关键技术在自动测试仪的硬、软件联试的过程中，主要针对以下列举的一些关键问题采用了针对性的技术，使问题得到了较好的解决。

（1）自动测试仪的抗干扰及误差消除设计。

针对自动测试仪系统的抗干扰及误差消除设计，23基于虚拟仪器的导弹电路专用模块自动测试仪主要在硬、软件两方面的设计中加以体现。硬件方面：采用适当的屏蔽和接地技术，包括：电路模块测试工作环境的屏蔽，电路模块信号传输的屏蔽；测试仪系统的各种接地点的选择。软件方面：采用了适当的抗干扰及消除误差的软件算法，包括：各种测试结果补偿算法以及上文提到的保证电路模块输入端信号幅度的信号源输出微调算法等。

（2）LabWindows/CVI访问数据库的接口设计。

LabWindows/CVI编程环境下对数据库的访问操作通常是通过NI公司的软件开发包SQLToolKits提供给软件开发者的。但是，该软件开发包数据库操作的流程使用不够灵活而且操作程序语法较为抽象，不便于开发者的使用。为此，在本自动测试仪的软件开发过程中，使用了微软的ADO（activedataobject）数据库接口技术。在LabWindows/CVI编程环境所生成的ADO对象的驱动程序库的基础上，编写自定义的通用数据库访问接口函数并且通过这些接口函数实现自动测试仪软件对数据库的各种的访问操作。

（3）自动测试仪数据报表设计。

LabWindows/CVI编程环境自带的报表开发功能比较有限，为此将微软的自动化服务器技术应用于自动测试仪软件的开发过程中。通过在LabWindows/CVI编程环境中调用Excel报表对象驱动程序库函数，实现了将Excel强大的报表功能嵌入到自动测试仪软件环境中。

自动测试仪运行结果本自动测试仪很好地满足了导弹电路模块的几十项测试项目的测试需求，各种测试参数的指标均达到了设计要求，并且相对于原先用户进行手工测试操作大大地节省了操作时间，同时测试操作的准确度也大大提高。

在构建导弹电路模块自动测试仪硬件平台的过程中，尽可能地采用了一些知名厂商的成熟的货架产品，保证了测试仪硬件平台的通用性和可靠性。测试仪软件开发过程中，充分利用各种软件算法实现测试仪的功能，实践了虚拟仪器技术的软件即仪器的思想。同时，将数据库管理系统引入了软件的开发过程中，通过数据库来管理大量的测试结果和被测对象的测试信息，使测试程序与测试数据分离，既提高了测试软件的可维护性、可移植性和可靠性又实现了测试技术与数据库技术的有机结合。本自动测试仪经过用户实际使用的检验，使用方便，用户界面友好，能够很好地满足用户的各种测试需求。并且自动测试仪的软件具有良好的可移植性，只要稍做改动就可以满足导弹后继型号的电路模块性能测试的需求。中国粮油仪器网 http://www.grainyq.com/