基于GPIB总线的虚拟仪器实现介质复介电常数测量软件的设计.doc
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1、基于GPIB总线的虚拟仪器实现介质复介电常数测量软件的设计引 言复介电常数是表征介质材料电磁特性最重要的参量之一,为使其付诸使用,必须准确地知道介质材料的复介电常数。本文介绍一套介质复介电常数测量系统软件,它主要依据矩形腔微扰法对介质介电常数进行测量。该方法是测量复介电常数的一种常用方法,其具有计算简便,所需样品少,精度高等优点。该测试系统采用基于GPIB总线的虚拟仪器系统结构作为硬件平台,其特点是系统中集成了带有GPIB接口的实际测量仪器,能够保证系统具有很高的测量精度。软件开发平台则采用图形化软件LabWindowsCVI,其优点是集图形化编程和文本语言编程于一体,其界面友好,操作简便,可
2、大大缩短系统的开发周期。1 系统软件结构该测试系统采用LabWindowsCVI开发环境,为使自动测试软件具有良好的仪器扩展性,便于升级,采用模块化编程风格,使功能程序与驱动程序相对独立。功能程序是一个包括多个子程序模块的可执行文件,它通过调用仪器驱动程序完成对仪器的控制,并协调仪器间的工作,以完成满足标准要求的测试任务,同时提供与用户交互的友好界面,完成数据处理。根据以上思路可得流程图,如图1所示。首先,对测试系统进行参数设置,主要包括测量频段的选定、测量点数的设定、通道的选择等。然后,通过GPIB-USB卡控制矢网测出空腔状态下的谐振频率f0和品质因素Q0,再加入样品,测试负载时的谐振频率
3、fd和Qd,再利用这两组数据,根据计算公式和样品尺寸及腔体尺寸计算出相对介电常数和损耗正切角。11 校准模块该校准模块分为标准校准和非标准校准两个部分。标准校准采用SLOT法,即短路器、开路器、匹配负载及直通法。用户只要根据软件的提示在矢网的两端口依次接人开路器、短路器、匹配负载,最后直通,即可完成标准校准。非标准校准采用的是STL法,即短路板、精密波导、直通法。非标准校准后,可以保存校准文件,下次测量的时候,可以直接导人校准文件而不需要再进行手动校准。经验证,该校准基本可以达到要求。12 矢网控制模块计算机与矢网分析仪连接主要有串口、并口、GPIB等方式。该软件采用GPIB连接计算机和矢量网
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