專利名稱：無人值守石英晶體振蕩器自動(dòng)測試系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種頻率自動(dòng)測量系統(tǒng)，更具體的說，本發(fā)明涉及一種測量石 英晶體振蕩器各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的測試系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中，石英晶體振蕩器是時(shí)間頻率測量設(shè)備的重要基準(zhǔn)源，而目前 的石英晶體振蕩器自動(dòng)測試系統(tǒng)，通常采用頻率標(biāo)準(zhǔn)、頻標(biāo)比對器、用于系統(tǒng)
控制的計(jì)算機(jī)和開關(guān)單元組成。石英晶體振蕩器檢定項(xiàng)目多、時(shí)間長，目前該 領(lǐng)域己經(jīng)出現(xiàn)了一些自動(dòng)測試系統(tǒng)，但還存在一些問題導(dǎo)致目前的系統(tǒng)不完善。
現(xiàn)有石英晶體振蕩器自動(dòng)測試系統(tǒng)在測量時(shí)，將被測晶振的輸出信號(hào)通過 開關(guān)單元送入頻標(biāo)比對器被測輸入端進(jìn)行測量，并將測量結(jié)果送入計(jì)算機(jī)中， 由計(jì)算機(jī)控制頻標(biāo)比對器和開關(guān)單元，使其對被測晶振進(jìn)行自動(dòng)測試。
石英晶體振蕩器的頻率復(fù)現(xiàn)性檢定需要先對被測石英晶體振蕩器測試一組 數(shù)據(jù)，然后對被測晶振斷電，當(dāng)斷電達(dá)到規(guī)定的時(shí)間后再次對被測晶振通電， 并再次測試一組數(shù)據(jù)。由于在自動(dòng)測試過程中，系統(tǒng)無法控制被測石英晶體振 蕩器的斷電、上電，因此不支持頻率復(fù)現(xiàn)性指標(biāo)的自動(dòng)測量，需要人工介入才 能完成晶體振蕩器頻率復(fù)現(xiàn)性的檢定。
眾所周知，電子儀器在長期使用的過程中，有可能會(huì)出現(xiàn)燒毀性問題，此 時(shí)如果沒有及時(shí)切斷電源，將會(huì)導(dǎo)致故障擴(kuò)大，甚至導(dǎo)致火災(zāi)等問題。而此類 故障在設(shè)備的工作電流上均表現(xiàn)為電流增大異常。而現(xiàn)有石英晶體振蕩器自動(dòng) 測試系統(tǒng)在測量過程中，由于沒有采取相應(yīng)的防護(hù)措施，沒有考慮設(shè)備長時(shí)間 通電可能出現(xiàn)燒毀設(shè)備的安全問題，因此在長時(shí)間通電無人值守檢定時(shí)存在安全隱患。
其次是在測量過程中，其檢定是按照程序規(guī)定的內(nèi)容進(jìn)行的。由于編制的
程序不支持自定義測量流程和自行設(shè)定檢定參數(shù)，因而具有檢定過程不靈活，
實(shí)用性差的不足之處。
再其次是上述現(xiàn)有石英晶體振蕩器自動(dòng)測試系統(tǒng)采用的頻率標(biāo)準(zhǔn)比對器，
不能對準(zhǔn)確度大于等于1 X 10—6指標(biāo)的石英晶體振蕩器進(jìn)行自動(dòng)測試。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足之處，提出一種檢定過程靈
活，具備安全防護(hù)能力，能夠自定義測量流程、自行設(shè)定檢定參數(shù)，支持長時(shí)
間無人值守自動(dòng)測量晶體振蕩器頻率復(fù)現(xiàn)性等各項(xiàng)指標(biāo)的頻率自動(dòng)測量系統(tǒng)。 本發(fā)明目的可以通過以下措施來達(dá)到，本發(fā)明提供的一種無人值守石英晶
體振蕩器自動(dòng)測試系統(tǒng)，包括，由主、從控計(jì)算機(jī)組成的雙機(jī)熱備份控制系統(tǒng)、
頻標(biāo)比對器、銣原子頻標(biāo)、多路射頻自動(dòng)開關(guān)裝置、數(shù)字頻率計(jì)，其特征在于，
完成整個(gè)系統(tǒng)控制的雙機(jī)熱備份控制系統(tǒng)，通過上述主、從控計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)，
定期交換心跳數(shù)據(jù)并與數(shù)據(jù)庫同步工作，并通過設(shè)置的多通道通信總線自動(dòng)切
換裝置連接頻標(biāo)比對器、數(shù)字頻率計(jì)和多路射頻自動(dòng)開關(guān)裝置設(shè)置的多通道電
壓電流監(jiān)控系統(tǒng)，并自動(dòng)切換多路被測石英晶體振蕩器的晶振信號(hào)，將所選低
準(zhǔn)確度信號(hào)和高準(zhǔn)確度信號(hào)分別送往相連的數(shù)字頻率計(jì)和頻標(biāo)比對器，還相連
接監(jiān)測并控制所有標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備和被測設(shè)備電流、電壓狀態(tài)，且接受來自雙機(jī)熱備
份控制系統(tǒng)指令的多通道電壓電流監(jiān)控系統(tǒng)，在含有系統(tǒng)控制軟件的計(jì)算機(jī)控
制下，以銣原子頻標(biāo)的頻標(biāo)為基準(zhǔn)，形成完成高穩(wěn)定度晶振測試和低準(zhǔn)確度晶
振測試的自動(dòng)測試量回路。
本發(fā)明相比于現(xiàn)有技術(shù)具有如下有益效果。本發(fā)明多通道電壓電流監(jiān)控系統(tǒng)可在不接受任何指令的情況下獨(dú)立工作， 監(jiān)測該系統(tǒng)中所有標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備和被測設(shè)備的電流、電壓狀態(tài)。 一旦發(fā)現(xiàn)異常，將 切斷異常設(shè)備的電源，防止故障擴(kuò)大化，保護(hù)系統(tǒng)安全。同時(shí)它也可通過通信 接口接受雙機(jī)熱備份控制系統(tǒng)的指令關(guān)斷或打開任意一個(gè)通道的電源。測試系 統(tǒng)采用了由主控計(jì)算機(jī)和從控計(jì)算機(jī)組成的雙機(jī)熱備份控制系統(tǒng)，能夠防止因 單臺(tái)計(jì)算機(jī)故障而導(dǎo)致的測試失敗，提高系統(tǒng)的可靠性，從而實(shí)現(xiàn)不間斷無人 值守測量。
通過雙機(jī)熱備份控制系統(tǒng)和軟件控制數(shù)字頻率計(jì)實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)確度大于等于l X10—e晶振的自動(dòng)測試。
系統(tǒng)控制軟件設(shè)置提供的選擇菜單，可以單獨(dú)選擇高穩(wěn)、低穩(wěn)晶振的開機(jī) 特性、老化率、短期穩(wěn)定度、日波動(dòng)、復(fù)現(xiàn)性、準(zhǔn)確度測量中的任意一項(xiàng)或多 項(xiàng)，而且可以任意設(shè)置所選各個(gè)測量項(xiàng)目的順序。對于有參數(shù)選擇的項(xiàng)目如短 期穩(wěn)定度可以選擇閘門時(shí)間、測量組數(shù)等參數(shù)。實(shí)現(xiàn)了自定義測量流程、自 行設(shè)定檢定參數(shù)的功能。在本系統(tǒng)中，使用者可根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置參數(shù)并完成 所需要的任意一個(gè)測試項(xiàng)目，使檢定過程靈活，具有極高的實(shí)用性。
由于使用了多通道電壓電流監(jiān)控系統(tǒng)統(tǒng)，因此可以由計(jì)算機(jī)控制被檢儀器
上電、斷電，解決被檢石英晶體振蕩器的頻率復(fù)現(xiàn)性自動(dòng)檢定的問題。
通過以上措施，不僅可以按照國家檢定規(guī)程的要求自動(dòng)測試高、低準(zhǔn)確度 晶振的開機(jī)特性、老化率、短期穩(wěn)定度、日波動(dòng)、復(fù)現(xiàn)性、準(zhǔn)確度各項(xiàng)指標(biāo)， 還可自動(dòng)測試晶體振蕩器的頻率復(fù)現(xiàn)性，并具備安全防護(hù)能力，能夠自定義測 量流程、自行設(shè)定檢定參數(shù)，支持長時(shí)間無人值守自動(dòng)測試。
圖l是本發(fā)明無人值守石英晶體振蕩器自動(dòng)測試系統(tǒng)的組成示意圖。
7圖2是圖1的多通道電壓電流監(jiān)控系統(tǒng)原理示意圖。 圖3是圖1的多通道通信總線自動(dòng)切換裝置原理示意圖。
圖4是圖l的多路射頻自動(dòng)開關(guān)裝置原理示意圖。
具體實(shí)施例方式
參閱圖l。圖1描述了由20通道電壓電流監(jiān)控系統(tǒng)5、雙機(jī)熱備份控制系統(tǒng)l、 多通道通信總線自動(dòng)切換裝置2、多路射頻自動(dòng)開關(guān)裝置7、銣原子頻標(biāo)4、頻標(biāo) 比對器3、數(shù)字頻率計(jì)8、 UPS電源6和系統(tǒng)軟件程序部件構(gòu)成無人值守石英晶體 振蕩器自動(dòng)測試系統(tǒng)的一個(gè)最佳實(shí)施例。其中，主要完成對整個(gè)系統(tǒng)的控制及 自動(dòng)完成測量任務(wù)和數(shù)據(jù)處理任務(wù)的雙機(jī)熱備份控制系統(tǒng)l，由兩臺(tái)含有系統(tǒng)控 制軟件的主、從控計(jì)算機(jī)、8路串行通信卡、GPIB卡和打印機(jī)組成。雙機(jī)熱備份 控制系統(tǒng)l通過多通道通信總線自動(dòng)切換裝置2連接數(shù)字頻率計(jì)8、頻標(biāo)比對器3、 多路射頻自動(dòng)開關(guān)裝置7和多通道電壓電流監(jiān)控系統(tǒng)5，以銣原子頻標(biāo)4作為頻率 基準(zhǔn)，形成了自動(dòng)測量回路。雙機(jī)熱備份控制系統(tǒng)l中的主、從控計(jì)算機(jī)通過局 域網(wǎng)，定期交換心跳數(shù)據(jù)并與數(shù)據(jù)庫同步工作，并通過GPIB總線和RS232通訊線 連接多通道通信總線自動(dòng)切換裝置2，多通道通信總線自動(dòng)切換裝置2采用GPIB 總線(圖示實(shí)線)連接頻標(biāo)比對器3和數(shù)字頻率計(jì)8，采用RS232通訊線(圖示虛 線)連接多路射頻自動(dòng)開關(guān)裝置7、多通道電壓電流監(jiān)控系統(tǒng)5。系統(tǒng)中所有標(biāo) 準(zhǔn)設(shè)備和被測設(shè)備的電源均由多通道電壓電流監(jiān)控系統(tǒng)5與經(jīng)過監(jiān)控的電源相 連接。高準(zhǔn)確度被測石英晶體振蕩器和低準(zhǔn)確度被測晶體振蕩器通過多路射頻 自動(dòng)開關(guān)裝置7后，分別連接到頻標(biāo)比對器3和數(shù)字頻率計(jì)8的被測信號(hào)輸入端。
頻標(biāo)比對器3是用于準(zhǔn)確度小于1 X 1CT高準(zhǔn)確度石英晶體振蕩器各項(xiàng)指標(biāo)
的檢定，它可以在計(jì)算機(jī)的控制下完成各項(xiàng)需要檢定的項(xiàng)目。
數(shù)字頻率計(jì)8用于準(zhǔn)確度大于等于1X10—s低準(zhǔn)確度石英晶體振蕩器各項(xiàng)指
標(biāo)的檢定，它可以在計(jì)算機(jī)的控制下完成各項(xiàng)需要檢定的項(xiàng)目。銣原子頻標(biāo)4提供一個(gè)高穩(wěn)定度、高準(zhǔn)確度的頻率信號(hào)，提供給頻標(biāo)比對器 3作為檢定用的頻率基準(zhǔn)信號(hào)。
主要為多通道電壓電流監(jiān)控系統(tǒng)5提供電源的UPS電源6并聯(lián)于多通道電 壓電流監(jiān)控系統(tǒng)5。
高準(zhǔn)確度被測石英晶體振蕩器和低準(zhǔn)確度被測石英晶體振蕩器連接在多路 射頻自動(dòng)開關(guān)裝置7與上述自動(dòng)測量回路之間。
多路射頻自動(dòng)開關(guān)裝置7切換多路被校石英晶體振蕩器的晶振信號(hào)，將所 選信號(hào)分別送往相并聯(lián)的數(shù)字頻率計(jì)8和頻標(biāo)比對器3，在含有系統(tǒng)控制軟件的 計(jì)算機(jī)控制下，以銣原子頻標(biāo)作為基準(zhǔn)、將被測石英晶體振蕩器信號(hào)通過多路 射頻自動(dòng)切換裝置7，根據(jù)其準(zhǔn)確度的高低分別送到頻標(biāo)比對器和數(shù)字頻率計(jì)進(jìn) 行測試。其中，多路射頻自動(dòng)開關(guān)裝置7將所選低準(zhǔn)確度晶振信號(hào)送到數(shù)字頻 率計(jì)8，所選高準(zhǔn)確度晶振信號(hào)送到頻標(biāo)比對器3，通過自動(dòng)測量回路，完成高、 低準(zhǔn)確度石英晶體振蕩器的自動(dòng)測試。
系統(tǒng)工作時(shí)，兩臺(tái)工控計(jì)算機(jī)以熱備份方式運(yùn)行，并通過計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)連 接，交換心跳信號(hào)。主控計(jì)算機(jī)與從控計(jì)算機(jī)定期交換心跳數(shù)據(jù)，并與安裝于 兩個(gè)計(jì)算機(jī)上的數(shù)據(jù)庫同步工作， 一旦從控計(jì)算機(jī)收不到主控計(jì)算機(jī)的心跳信 息就會(huì)啟動(dòng)多通道通信總線自動(dòng)切換裝置，將控制權(quán)切換到從控計(jì)算機(jī)，從控 計(jì)算機(jī)接管主控計(jì)算機(jī)的控制和數(shù)據(jù)處理工作。
連接在自動(dòng)測試量回路中的多通道電壓電流監(jiān)控系統(tǒng)5，可在不接受任何指
令的情況下，獨(dú)立執(zhí)行系統(tǒng)設(shè)備及被檢設(shè)備的安全監(jiān)控任務(wù)，也可通過通信接 口接受雙機(jī)熱備份控制系統(tǒng)的指令關(guān)斷或打開任意一個(gè)通道的電源。
多通道通信總線自動(dòng)切換裝置通過GPIB總線和RS232總線，將測量儀器與兩 臺(tái)控制計(jì)算機(jī)連接起來，并根據(jù)雙機(jī)熱備份控制系統(tǒng)l的主控、從控計(jì)算機(jī)的狀態(tài)進(jìn)行總線的切換。在未接到從控計(jì)算機(jī)的切換命令前，所有通信總線均連接 到主控計(jì)算機(jī)。 一旦接收到從控計(jì)算機(jī)的切換命令，多通道通信總線自動(dòng)切換 裝置便將通信總線全部連接到從控計(jì)算機(jī)。
多通道電壓電流監(jiān)控系統(tǒng)5由釆集電壓、電流數(shù)據(jù)的電壓電流傳感器部分，
切斷異常通道供電的繼電器部分，由單片機(jī)構(gòu)成的控制部分，通過RS232總線與
雙機(jī)熱備份控制系統(tǒng)聯(lián)系的通信部分、鍵盤和顯示部分組成。電壓電流傳感器
部分采集接入系統(tǒng)的所有裝置的電壓和電流數(shù)據(jù)，控制部分根據(jù)所采集的數(shù)據(jù)
和相關(guān)算法檢測是否有異常出現(xiàn)，若有異常將通過繼電器切斷異常通道的供電，
以避免故障范圍和損失擴(kuò)大化。同時(shí)通過RS232總線通知雙機(jī)熱備份控制系統(tǒng)。
顯示部分顯示故障信息。多通道電壓電流監(jiān)控系統(tǒng)5還可通過通信接口接受雙機(jī)
控制系統(tǒng)的指令關(guān)斷或打開任意一個(gè)通道的電源。
多路射頻自動(dòng)開關(guān)裝置7由中央控制器、通信接口、射頻開關(guān)陣列組成。射
頻開關(guān)陣列由六路高準(zhǔn)確度信號(hào)和六路低準(zhǔn)確度信號(hào)輸入、 一路高準(zhǔn)確度輸出
和一路低準(zhǔn)確度輸出。中央控制器由單片機(jī)構(gòu)成，通過通信接口接收雙機(jī)熱備
份控制系統(tǒng)的指令，控制射頻開關(guān)陣列中要求的開關(guān)導(dǎo)通，分別將所選擇的高
準(zhǔn)確度信號(hào)送入頻標(biāo)比對器3。將所選擇的低準(zhǔn)確度信號(hào)送入數(shù)字頻率計(jì)8。
整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行于系統(tǒng)控制軟件的控制下。按照國家檢定規(guī)程要求的方法完 成石英晶體振蕩器的自動(dòng)測量工作，并將所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并產(chǎn)生所要求 的報(bào)告，同時(shí)將原始數(shù)據(jù)和處理結(jié)果存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫以備查詢。
參閱圖2。在圖2描述的多通道電壓電流監(jiān)控系統(tǒng)中，連接多路復(fù)用器5C 切換開關(guān)的多路電流傳感器和電壓傳感器5B采集每路儀器供電電流和電壓，多 路復(fù)用器5C將電壓傳感器5B所采集的各路電壓電流信號(hào)，分別送入到模數(shù)轉(zhuǎn) 換器52的輸入端，模數(shù)轉(zhuǎn)換器52將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并送入控制器 51，控制器51根據(jù)判斷結(jié)果或接收到的指令，通過被控制的斷路器做出關(guān)閉或接通電源的動(dòng)作。
用于采集每路儀器供電電流和電壓的電流傳感器和電壓傳感器5B可以有第
一路到第20路。用于將5B所采集的各路電壓電流信號(hào)分別送入到模數(shù)轉(zhuǎn)換器 52的輸入端的多路復(fù)用器5C是切換開關(guān)。用于將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并 送入控制器51的模數(shù)轉(zhuǎn)換器52可以是A/D芯片。控制器51可以是單片機(jī)。單 片機(jī)根據(jù)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷是否有異常，接收鍵盤輸入的指令，接收控制計(jì) 算機(jī)的指令，并根據(jù)判斷結(jié)果或接收到的指令做出關(guān)閉或接通電源的動(dòng)作。相 連于控制器51的實(shí)時(shí)鐘54是用來記錄采集和關(guān)斷時(shí)間。連接控制器51串口 55 為RS232接口，用于與控制進(jìn)行通訊，報(bào)告發(fā)生異常的數(shù)據(jù)記錄，接收計(jì)算機(jī) 的控制指令。連接控制器51的存儲(chǔ)器56，用于存儲(chǔ)采集到的數(shù)據(jù)，提供給控制 器51使用。串聯(lián)于控制器51的光隔離器53由光電耦合器構(gòu)成，用于將控制器 的控制信號(hào)和被控制的斷路器隔離開，確?？刂葡到y(tǒng)的安全。光隔離器53可以 連接有20路斷路器57。斷路器57根據(jù)控制器51發(fā)送的指令切斷或接通某路電 源的供電。控制器51連接有用以顯示每路被監(jiān)控電源工作狀態(tài)的顯示器59和 當(dāng)系統(tǒng)受到干擾后自動(dòng)復(fù)位，確保系統(tǒng)正?？煽抗ぷ鞫O(shè)置的看門狗58，以及 用于向監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)送指令的小鍵盤5A。顯示器59可以采用LCD顯示器。
雙機(jī)熱備份控制系統(tǒng)主要包括，使用交叉網(wǎng)線連接，以熱備份方式運(yùn)行的 主控計(jì)算機(jī)和從控計(jì)算機(jī)，且每臺(tái)計(jì)算機(jī)上至少插有一塊GPIB卡和RS232多 串口通信卡，主控計(jì)算機(jī)用于完成測量系統(tǒng)的控制、數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和處理、記 錄的打印控制、發(fā)送心跳信號(hào)給從控計(jì)算機(jī)，從控計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)提供對 主控計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)備份。
主控計(jì)算機(jī)可以是一臺(tái)工控計(jì)算機(jī)，從控計(jì)算機(jī)可以是一臺(tái)商用計(jì)算機(jī)。 GPIB通信卡，用于處理GPIB總線信號(hào)，其作用是與其它使用GPIB總線的設(shè) 備進(jìn)行通信。多串口通信卡，用于處理RES232通訊信號(hào)，其作用是與其它使用RES232接口的設(shè)備進(jìn)行通信。主控計(jì)算機(jī)與從控計(jì)算機(jī)之間有心跳監(jiān)測， 計(jì)算機(jī)之間有通過RS232連接的心跳線。心跳線是連接主控計(jì)算機(jī)和從控計(jì)算 機(jī)的通信線，主控計(jì)算機(jī)和從控計(jì)算機(jī)定期交換數(shù)據(jù)，表明工作正常， 一旦 心跳信號(hào)消失則表明主控計(jì)算機(jī)故障。打印機(jī)用于打印測量的數(shù)據(jù)。如果從 控計(jì)算機(jī)發(fā)現(xiàn)主控計(jì)算機(jī)心跳停止，立即宣布接管主控計(jì)算機(jī)，在不需要人工 干預(yù)的情況下，持續(xù)為系統(tǒng)提供服務(wù)。兩計(jì)算機(jī)之間也可通過網(wǎng)絡(luò)連接，使用 交叉網(wǎng)線連接。激光打印機(jī)通過USB 口和計(jì)算機(jī)連接。主控計(jì)算機(jī)與從控計(jì)算 機(jī)所有設(shè)備完全獨(dú)立，主控計(jì)算機(jī)和從控計(jì)算機(jī)都有完全獨(dú)立的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和 控制軟件，從控計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)提供對主控計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)備份，系統(tǒng)在提 交任務(wù)時(shí)，同時(shí)提交給主控計(jì)算機(jī)和從控計(jì)算機(jī)。主控計(jì)算機(jī)為系統(tǒng)正常工作 時(shí)的控制核心，用于完成測量系統(tǒng)的控制、數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和處理、記錄的打印 控制、發(fā)送心跳信號(hào)給從控計(jì)算機(jī)。從控計(jì)算機(jī)是主控計(jì)算機(jī)的備用機(jī)器， 一旦從控計(jì)算機(jī)沒有接收主控計(jì)算機(jī)的心跳信號(hào)，則控制多通道通信總線自 動(dòng)切換裝置，將所有的控制權(quán)接管，擔(dān)當(dāng)起主控計(jì)算機(jī)的任務(wù)。
為了保證系統(tǒng)長時(shí)間可靠運(yùn)行，對系統(tǒng)主控計(jì)算機(jī)、硬盤、通信總線等核 心設(shè)備進(jìn)行雙備份。當(dāng)系統(tǒng)正常工作時(shí)，主控計(jì)算機(jī)進(jìn)行工作，并且每隔設(shè)定 時(shí)間系統(tǒng)自動(dòng)檢測，若發(fā)現(xiàn)問題，系統(tǒng)能夠自動(dòng)切換到備份機(jī)繼續(xù)工作，保證 不影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
監(jiān)控系統(tǒng)工作時(shí)，不斷通過電流傳感器和電壓傳感器5B采集每路儀器供電 電流和電壓，通過多路復(fù)用器5C將模擬信號(hào)送到模數(shù)轉(zhuǎn)換器52變成數(shù)字信號(hào)， 由控制器51處理后存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器56并通過液晶顯示器59顯示出每路的工作狀 態(tài)。如果哪一路電流或電壓超過門限值，即通過光隔離器53控制斷路器57切斷 該路電源供電。實(shí)時(shí)鐘54用來記錄采集和關(guān)斷時(shí)間?？撮T狗58是為確保系統(tǒng)正 常可靠工作而設(shè)置的。當(dāng)系統(tǒng)受到干擾后自動(dòng)復(fù)位，重新運(yùn)行。多通道電壓電流監(jiān)控系統(tǒng)5原則上不和外界交換數(shù)據(jù)，不受其它系統(tǒng)的控制，獨(dú)立運(yùn)行；但可 主動(dòng)通過串口55向計(jì)算機(jī)報(bào)告發(fā)生異常的數(shù)據(jù)記錄；也可通過自帶小鍵盤5A在 本機(jī)上査詢.，在進(jìn)行頻率復(fù)現(xiàn)性測試時(shí)，可以根據(jù)系統(tǒng)的要求切斷和接通某一
路設(shè)備的電源。LCD具有節(jié)電功能，如長時(shí)間無人操作鍵盤應(yīng)可自動(dòng)關(guān)閉顯示。
參閱圖3，圖3描述了主要由分別連接控制通信接口 25和交換矩陣22的控 制器21，分別通過交換矩陣22連接3路GBIP接口 23和多路串行通信串口 24 組成的多通道通信總線自動(dòng)切換裝置2，交換矩陣22由FPGA芯片構(gòu)成的交換電 路組成。連接在交換矩陣22上的兩個(gè)GPIB接口分別連接到主控計(jì)算機(jī)和從控 計(jì)算機(jī)，其控制權(quán)由控制器21決定。連接在交換矩陣22的另一個(gè)GPIB接口用 于與系統(tǒng)中標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的GPIB總線相聯(lián)接，作為數(shù)據(jù)和指令的發(fā)送通道。串口24 中的1路到8路、9路到16路分別連接主控計(jì)算機(jī)和從控計(jì)算機(jī)，其控制權(quán)由 控制器21決定。串口 24中的17路到24路與系統(tǒng)中的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的RS232總線 相聯(lián)接，并作為數(shù)據(jù)和指令的發(fā)送通道。交換矩陣22在控制器21的控制下確 認(rèn)將GPIB總線和RS232總線的控制權(quán)交給主控計(jì)算機(jī)或從控計(jì)算機(jī)。通信接口 25連接到從控計(jì)算機(jī)，用于接收從控計(jì)算機(jī)接管控制權(quán)的指令?？刂破?1在系 統(tǒng)上電時(shí)，將控制銀交給主控計(jì)算機(jī)，當(dāng)主控計(jì)算機(jī)出現(xiàn)故障后，控制器將通 過通信接口 25接收從控計(jì)算機(jī)的指令，所有對應(yīng)輸出接口立即切換到與從控計(jì) 算機(jī)相連的通信接口上，從控計(jì)算機(jī)就可接管對系統(tǒng)中所有儀器的控制權(quán)。
參閱圖4。圖4描述了輸入分別與被測對象連接，輸出則與頻標(biāo)比對器3和數(shù) 字頻率計(jì)的輸入端連接的多路射頻自動(dòng)開關(guān)裝置。多路射頻自動(dòng)開關(guān)裝置7由分 別連接控制器71的射頻開關(guān)陣列73，控制通信接口72，看門狗75和指示燈76組 成，射頻開關(guān)陣列73連接有多路射頻端口74，控制通信接口通過多通道通信總 線自動(dòng)切換裝置2與雙機(jī)熱備份控制系統(tǒng)1的主控和從控計(jì)算機(jī)相連，接受來自 控制計(jì)算機(jī)的切換指令。該裝置通過控制通信接口72接受控制計(jì)算機(jī)的指令將指定的輸入端口與輸出端口連接，從而將高準(zhǔn)確度信號(hào)送到頻標(biāo)比對器3，將低 準(zhǔn)確度信號(hào)送到數(shù)字頻率計(jì)8進(jìn)行測量。
運(yùn)行在雙機(jī)熱備份控制系統(tǒng)1上的系統(tǒng)應(yīng)用程序軟件包括，用于主控計(jì)算 機(jī)和從控計(jì)算機(jī)交換數(shù)據(jù)的監(jiān)控程序部件，用于存放測量結(jié)果和異常事件及其 發(fā)生的時(shí)間的數(shù)據(jù)庫，提供各種測試選擇和人機(jī)界面的測量應(yīng)用程序部件和系 統(tǒng)中各受控儀器的控制程序部件。從控計(jì)算機(jī)根據(jù)監(jiān)控程序來判斷主控計(jì)算機(jī) 是否工作正常， 一旦異常，從控計(jì)算機(jī)將會(huì)接管系統(tǒng)的控制權(quán)。測量應(yīng)用程序 部件通過對應(yīng)儀器的通信控制程序來控制相關(guān)的儀器并接收其測量結(jié)果；測量 應(yīng)用程序提供測量的人機(jī)界面，提供各種測試選擇，使操作者可以自定義測量 流程、自行設(shè)定檢定參數(shù)，并根據(jù)所選擇的測量項(xiàng)目進(jìn)行測量。測量應(yīng)用程序 還提供査詢、數(shù)據(jù)分析、誤差分析、不確定度分析和打印功能。系統(tǒng)中各受控 儀器的控制程序是依據(jù)各受控儀器自身的程序格式來編制的，其功能是將測量 系統(tǒng)中受控儀器所需要完成的任務(wù)翻譯成該儀器能夠明白的程序。
整個(gè)系統(tǒng)的工作原理是系統(tǒng)完成自檢后，在雙機(jī)熱備份控制系統(tǒng)1上運(yùn) 行的頻率自動(dòng)測量系統(tǒng)軟件的控制之下，通過多通道通信總線自動(dòng)切換裝置2
控制多路射頻自動(dòng)開關(guān)裝置7，將所選被測高準(zhǔn)確度晶振信號(hào)切換到頻標(biāo)比對器 3上與銣原子頻標(biāo)4的頻率輸出信號(hào)進(jìn)行頻差倍增測量；將所選被測低準(zhǔn)確度晶 振信號(hào)切換到數(shù)字頻率計(jì)8進(jìn)行直接測量。然后，再通過總線將結(jié)果數(shù)據(jù)讀回 雙機(jī)熱備份控制系統(tǒng)1中的當(dāng)前控制計(jì)算機(jī)，由當(dāng)前控制計(jì)算機(jī)存入數(shù)據(jù)庫并 進(jìn)行分析和打印輸出。如果雙機(jī)熱備份控制系統(tǒng)1的從控計(jì)算機(jī)的監(jiān)測軟件檢 測到主控計(jì)算機(jī)心跳線無心跳數(shù)據(jù)，從控計(jì)算機(jī)將通過多通道通信總線自動(dòng)切
換裝置2將系統(tǒng)的通信總線切換到從控計(jì)算機(jī)，從控計(jì)算機(jī)開始控制系統(tǒng)測量 工作。多通道電壓電流監(jiān)控系統(tǒng)5負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)監(jiān)控各上電儀器電壓電流狀況。當(dāng)
被監(jiān)控設(shè)備由于故障導(dǎo)致工作電流超出允許范圍后，立即切斷該設(shè)備的電源，以防止故障擴(kuò)大或發(fā)生安全事故，從而保證整個(gè)測試系統(tǒng)的安全。
測量系統(tǒng)中所述頻率準(zhǔn)確度大于等于ixio"的石英晶體振蕩器自動(dòng)測
試。該項(xiàng)目的檢定，由計(jì)算機(jī)控制多路射頻自動(dòng)開關(guān)裝置7將所選擇的被測信
號(hào)送入數(shù)字頻率計(jì)8，控制數(shù)字頻率計(jì)8按國家規(guī)程的要求進(jìn)行測量，并將數(shù)字 頻率計(jì)8采集到的數(shù)據(jù)送入計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，完成該類石英晶體振蕩器的開機(jī) 特性、頻率復(fù)現(xiàn)性、頻率準(zhǔn)確度等各項(xiàng)指標(biāo)的自動(dòng)測試。
測量系統(tǒng)中所述頻率復(fù)現(xiàn)性的自動(dòng)測試。該功能依托雙機(jī)熱備份控制系 統(tǒng)和多通道電壓電流監(jiān)控系統(tǒng)5來完成。當(dāng)進(jìn)行頻率復(fù)現(xiàn)性的自動(dòng)測試時(shí)， 由系統(tǒng)先測量一組數(shù)據(jù)，然后主控計(jì)算機(jī)向多通道電壓電流監(jiān)控系統(tǒng)5發(fā)送 斷電指令，多通道電壓電流監(jiān)控系統(tǒng)5根據(jù)主控計(jì)算機(jī)的指令，將被測儀器 的電源斷開，24小時(shí)后，主控計(jì)算機(jī)再次向監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)送加電指令，監(jiān)控系 統(tǒng)根據(jù)主控計(jì)算機(jī)的指令，將被測儀器的電源接通，系統(tǒng)再次測量一組次數(shù) 據(jù)，主控計(jì)算機(jī)將兩次測量的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，就可以得到被測設(shè)備的頻率復(fù) 現(xiàn)性結(jié)果。
根據(jù)上述詳細(xì)說明，本發(fā)明的其它適用范圍將變得顯而易見，但是，應(yīng)明 白指出本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說明和具體例子只是作為例子給出的，因?yàn)?對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，根據(jù)上述詳細(xì)的說明，本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的各 種變化和修改是顯而易見的。
權(quán)利要求
1.一種無人值守石英晶體振蕩器自動(dòng)測試系統(tǒng)，包括，由主、從控計(jì)算機(jī)組成的雙機(jī)熱備份控制系統(tǒng)、頻標(biāo)比對器、銣原子頻標(biāo)、多路射頻自動(dòng)開關(guān)裝置、數(shù)字頻率計(jì)，其特征在于，完成整個(gè)系統(tǒng)控制的雙機(jī)熱備份控制系統(tǒng)(1)，通過上述主、從控計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)，定期交換心跳數(shù)據(jù)并與數(shù)據(jù)庫同步工作，并通過設(shè)置的多通道通信總線自動(dòng)切換裝置(2)連接頻標(biāo)比對器(3)、數(shù)字頻率計(jì)(8)和多路射頻自動(dòng)開關(guān)裝置(7)設(shè)置的多通道電壓電流監(jiān)控系統(tǒng)(5)，并自動(dòng)切換多路被測石英晶體振蕩器的晶振信號(hào)，將所選低準(zhǔn)確度信號(hào)和高準(zhǔn)確度信號(hào)分別送往相連的數(shù)字頻率計(jì)(8)和頻標(biāo)比對器(3)，還相連接監(jiān)測并控制所有標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備和被測設(shè)備電流、電壓狀態(tài)，且接受來自雙機(jī)熱備份控制系統(tǒng)指令的多通道電壓電流監(jiān)控系統(tǒng)(5)，在含有系統(tǒng)控制軟件的計(jì)算機(jī)控制下，以銣原子頻標(biāo)(4)的頻標(biāo)為基準(zhǔn)，形成完成高穩(wěn)定度晶振測試和低準(zhǔn)確度晶振測試的自動(dòng)測試量回路。
2. 如權(quán)利要求1所述的無人值守石英晶體振蕩器自動(dòng)測試系統(tǒng)，其特征在 于，雙機(jī)熱備份控制系統(tǒng)中的主控計(jì)算機(jī)和從控計(jì)算機(jī)，使用交叉網(wǎng)線連接， 并以熱備份方式運(yùn)行，且每臺(tái)計(jì)算機(jī)上至少插有一塊GPIB卡和RS232多串口通 信卡，主控計(jì)算機(jī)用于完成測量系統(tǒng)的控制、數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和處理、記錄的打印 控制、發(fā)送心跳信號(hào)給從控計(jì)算機(jī)，從控計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)提供對主控計(jì)算 機(jī)的數(shù)據(jù)備份，同時(shí)在沒有接收到主控計(jì)算機(jī)的心跳信號(hào)時(shí)，接管系統(tǒng)的控制 功能，承擔(dān)主控計(jì)算機(jī)的任務(wù)。
3.如權(quán)利要求l所述的無人值守石英晶體振蕩器自動(dòng)測試系統(tǒng)，其特征在于，所述的多通道電壓電流監(jiān)控系統(tǒng)(5)由采集電壓和電流數(shù)據(jù)的電壓電流傳 感器部分，切斷異常通道供電的繼電器部分，由單片機(jī)構(gòu)成的控制部分，通過RS232總線與雙機(jī)熱備份控制系統(tǒng)聯(lián)系的通信部分、鍵盤和顯示部分組成。
4. 如權(quán)利要求l所述的無人值守石英晶體振蕩器自動(dòng)測試系統(tǒng)，其特征在 于，多路射頻自動(dòng)開關(guān)裝置(7)由中央控制器、通信接口、射頻開關(guān)陣列組成， 中央控制器由單片機(jī)構(gòu)成，并通過通信接口接收雙機(jī)熱備份控制系統(tǒng)(1)的指 令，控制射頻開關(guān)陣列中要求的開關(guān)導(dǎo)通，射頻開關(guān)陣列由六路高準(zhǔn)確度信號(hào) 和六路低準(zhǔn)確度信號(hào)輸入、 一路高準(zhǔn)確度和一路低準(zhǔn)確度輸出構(gòu)成。
5. 如權(quán)利要求l所述的無人值守石英晶體振蕩器自動(dòng)測試系統(tǒng)，其特征在 于，在多通道電壓電流監(jiān)控系統(tǒng)(5)中，連接多路復(fù)用器(5C)切換開關(guān)的 20路電壓電流傳感器采集每路儀器供電電流和電壓，多路復(fù)用器(5C)將20路 電壓電流傳感器(5B)所采集的各路電壓電流信號(hào)，分別送入到模數(shù)轉(zhuǎn)換器(52) 的輸入端，模數(shù)轉(zhuǎn)換器(52)將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并送入控制器(51)， 控制器(51)根據(jù)判斷結(jié)果或接收到的指令，通過被控制的斷路器做出關(guān)閉或 接通電源的動(dòng)作。
6. 如權(quán)利要求l所述的無人值守石英晶體振蕩器自動(dòng)測試系統(tǒng)，其特征在 于，控制器(51)串聯(lián)由光電耦合器構(gòu)成的光隔離器(53)，光隔離器(53) 將所述控制器的控制信號(hào)和被控制的斷路器隔離開。
7. 如權(quán)利要求6所述的無人值守石英晶體振蕩器自動(dòng)測試系統(tǒng)，其特征在 于，光隔離器(53)連接根據(jù)控制器(51)發(fā)送的指令切斷或接通某路電源的 供電20路斷路器(57)。
8. 如權(quán)利要求l所述的無人值守石英晶體振蕩器自動(dòng)測試系統(tǒng)，其特征在于，所述的多通道通信總線自動(dòng)切換裝置(2)由分別連接控制通信接口 (25) 和交換矩陣(22)的控制器(21)，分別通過交換矩陣(22)連接(3)路GBIP 接口 (23)和多路串行通信串口 (24)組成。
9. 如權(quán)利要求l所述的無人值守石英晶體振蕩器自動(dòng)測試系統(tǒng)，其特征在 于，多路射頻信號(hào)輸入端分別與被測石英晶體振蕩器標(biāo)頻輸出端連接，其輸出 與頻標(biāo)比對器(3)和數(shù)字頻率計(jì)(8)的輸入端連接，多路射頻自動(dòng)開關(guān)裝置(7)，由分別連接控制器(71)的射頻開關(guān)陣列(73)，控制通信接口 (72)， 看門狗(75)和指示燈(76)組成，射頻開關(guān)陣列(73)連接有多路射頻端口(74)，通信接口通過多通道通信總線自動(dòng)切換裝置(2)與雙機(jī)熱備份控制系 統(tǒng)(1)的主控和從控計(jì)算機(jī)相連，接受來自控制計(jì)算機(jī)的切換指令。
10. 如權(quán)利要求l所述的無人值守石英晶體振蕩器自動(dòng)測試系統(tǒng)，其特征在 于，所述的系統(tǒng)應(yīng)用程序軟件包括用于主控計(jì)算機(jī)和從控計(jì)算機(jī)交換數(shù)據(jù)的監(jiān) 控程序部件，用于存放測量結(jié)果和異常事件及其發(fā)生的時(shí)間的數(shù)據(jù)庫，提供各 種測試選擇和人機(jī)界面測量應(yīng)用程序部件和系統(tǒng)中各受控儀器的控制程序部 件。
全文摘要
本發(fā)明提出的一種無人值守石英晶體振蕩器自動(dòng)測試系統(tǒng)，旨在提供具備安全防護(hù)能力，能夠自定義測量流程、自行設(shè)定檢定參數(shù)，支持長時(shí)間無人值守的測試系統(tǒng)。在該測試系統(tǒng)中，雙機(jī)熱備份控制系統(tǒng)通過多通道通信總線自動(dòng)切換裝置相連于頻標(biāo)比對器、多路射頻自動(dòng)開關(guān)裝置、數(shù)字頻率計(jì)、多通道電壓電流監(jiān)控系統(tǒng)形成自動(dòng)測試回路。在含有系統(tǒng)控制軟件的計(jì)算機(jī)控制下，以銣原子頻標(biāo)作為基準(zhǔn)、將被測石英晶體振蕩器信號(hào)通過多路射頻自動(dòng)開關(guān)裝置，根據(jù)其準(zhǔn)確度的高低分別送到頻標(biāo)比對器和數(shù)字頻率計(jì)進(jìn)行測試。多通道電壓電流監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測所有標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備和被測設(shè)備的電流、電壓狀態(tài)。并接受雙機(jī)熱備份控制系統(tǒng)的指令關(guān)斷或打開任意一個(gè)通道的電源。
文檔編號(hào)G01R31/28GK101515009SQ20091005874
公開日2009年8月26日 申請日期2009年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月30日
發(fā)明者吳建南, 莉 王, 迎 王, 王天寶, 蔡立蓉 申請人:成都飛機(jī)工業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司