DM3063普源精電公司（RIGOL）推出的數(shù)字萬用表，它的讀數(shù)分辨率達(dá)到6 1/2位，而降低分辨率后采樣速率又可提高到1MS/s。該儀器的數(shù)據(jù)存儲深度為2M readings，具有26種測量功能：可進(jìn)行直流電壓和電流、交流電壓和電流、兩線和四線電阻、電容及頻率、周期、比率的測量，還可進(jìn)行最大值、最小值、平均值和消零等數(shù)學(xué)運(yùn)算，并具有數(shù)據(jù)采集、記錄、巡檢和編程自動(dòng)測量功能。DM3063內(nèi)置10組設(shè)置存儲、10組數(shù)據(jù)存儲、10組任意傳感器存儲，有GPIB、LAN、RS-232和USB多種接口配置。DM3063儀器圖及模塊內(nèi)部圖如圖3、圖4所示。

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1.2 USB接口
　　USB的全稱是Universal Serial Bus，即通用串行總線，它使用4針扁平標(biāo)準(zhǔn)插頭。由于只通過單一線纜與計(jì)算機(jī)進(jìn)行連接，即插即用，在一般條件下采用USB作為測試總線有以下特點(diǎn)：
　?。?）真正的即插即用，通過標(biāo)準(zhǔn)的低成本線纜將程控儀器和PC的USB端口相連，并且計(jì)算機(jī)會(huì)自動(dòng)識別該設(shè)備，極大地減少了系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)間。
　?。?）高傳輸速率，理論最高速率為480MB/s，與現(xiàn)有的RS232串口相比具有明顯的優(yōu)勢。
　　（3）容易擴(kuò)展，使用低成本的擴(kuò)展集線器和USB線纜，最多能連接127臺程控儀器到一個(gè)USB端口上。
　?。?）可熱插拔，USB程控儀器能在計(jì)算機(jī)運(yùn)行中隨時(shí)
　　安裝或移除，不需要關(guān)閉計(jì)算機(jī)。
　　通過軟件編寫USB驅(qū)動(dòng)程序即可方便地程控帶有USB接口的測試測量儀器。
2 平臺的應(yīng)用軟件
　　本程控測試平臺使用了美國NI公司的LabVIEW 軟件實(shí)現(xiàn)上位機(jī)的控制功能。LabVIEW是一種圖形化編程語言，近年來已經(jīng)廣泛地被工業(yè)界、學(xué)術(shù)界和實(shí)驗(yàn)室所接受，成為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集和儀器控制軟件。
　　LabVIEW程序包括三個(gè)主要部分：前面板、框圖程序、圖標(biāo)/接線端口。前面板是LabVIEW程序交互式圖形化用戶界面，用于設(shè)置用戶輸入和顯示程序輸出，目的是仿真真實(shí)意義的前面板?？驁D程序則是利用圖形語言對前面板上的控制量和指標(biāo)量進(jìn)行控制。圖標(biāo)/接線端口用于把LabVIEW程序定義成一個(gè)子程序，以便在其他程序中加以調(diào)用，這使LabVIEW得以實(shí)現(xiàn)層次化、模塊化編程。
　　LabVIEW提供了大量的函數(shù)庫和高級的分析子VI，用戶只需調(diào)出代表儀器功能、操作、數(shù)據(jù)處理、輸出顯示的圖標(biāo)，輸出相關(guān)的配置參數(shù)，連接好類似數(shù)據(jù)流程的框圖，就完成了全部的編程工作。根據(jù)用戶的需要，還可以自己編寫程序，通過LabVIEW提供的動(dòng)態(tài)鏈接庫" title="動(dòng)態(tài)鏈接庫">動(dòng)態(tài)鏈接庫進(jìn)行調(diào)用。它是目前在實(shí)驗(yàn)室中應(yīng)用廣泛、功能非常強(qiáng)的圖形化軟件開發(fā)集成環(huán)境。
3 虛擬測試平臺結(jié)構(gòu)及工作過程
　　虛擬測試平臺的組成結(jié)構(gòu)如圖5所示。圖5中，計(jì)算機(jī)通過USB接口發(fā)布測試控制命令，并分時(shí)地讀回儀器的測試結(jié)果。在本例中由信號發(fā)生器產(chǎn)生激勵(lì)信號，數(shù)字萬用表測量電路的輸出響應(yīng)，命令和數(shù)據(jù)通過USB接口進(jìn)行傳輸。計(jì)算機(jī)能夠?qū)⒌玫降臏y量數(shù)據(jù)快速地進(jìn)行處理、存儲及打印， 并對測試結(jié)果做出正確的分析判斷。

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4 電路的特性測試實(shí)例
　　RLC串聯(lián)諧振電路在正弦信號激勵(lì)下，根據(jù)電阻、電感和電容參數(shù)的不同產(chǎn)生簡諧振動(dòng)、阻尼振動(dòng)和強(qiáng)迫振動(dòng)。當(dāng)正弦電源頻率達(dá)到某一頻率時(shí)，電路的電流達(dá)到最大值，即產(chǎn)生諧振現(xiàn)象。電子技術(shù)中常用串聯(lián)諧振作為頻率調(diào)諧電路，利用諧振原理制成的傳感器，可用于測量液體密度及飛機(jī)油箱內(nèi)液位高度等。
　　串聯(lián)諧振回路的電壓轉(zhuǎn)移函數(shù)H(jω)與頻率相對值的曲線為幅頻特性曲線，它可用來衡量頻率響應(yīng)特性，是諧振電路的重要指標(biāo)。
　　上述的虛擬測試平臺即可對RLC電路的幅頻特性進(jìn)行測量。測試過程如下：首先由計(jì)算機(jī)來控制函數(shù)信號發(fā)生器（DG2041A）輸出等幅的頻率掃描信號，并設(shè)定信號的頻率范圍及掃頻時(shí)間，以此作為RLC串聯(lián)諧振電路的輸入。同時(shí)計(jì)算機(jī)控制數(shù)字萬用表（DM3064）對RLC電路的信號輸出幅值進(jìn)行逐點(diǎn)讀取并實(shí)時(shí)記錄，得到輸出的頻率點(diǎn)及對應(yīng)的電壓幅值組成的曲線，即幅頻響應(yīng)特性曲線。下面從三個(gè)部分來介紹測量RLC電路特性的具體實(shí)現(xiàn)過程。
4.1 對儀器進(jìn)行初始化
　　對RLC電路特性的測試測量第一步是要對兩個(gè)儀器進(jìn)行初始化。在本虛擬測試平臺中，在LabVIEW下通過調(diào)用動(dòng)態(tài)鏈接庫來驅(qū)動(dòng)DG2041A和DM3064，從而實(shí)現(xiàn)對硬件的快速測量。創(chuàng)建并編寫DLL的具體實(shí)現(xiàn)方法如下。
　　首先建立一個(gè)Win32 Dynamic-link Library(動(dòng)態(tài)鏈接庫)的工程，然后在新建的File（文件）中寫入自己所要的函數(shù)，在函數(shù)之前要加上extern 'C'，作用是告訴C++編譯器以C Linkage方式編譯。這時(shí)生成一個(gè).DEF文件，文件中的第一個(gè)語句必須是LIBRARY語句，通LIBRARY語句將此.DEF文件標(biāo)識為所屬DLL，LIBRARY語句的后面是DLL的名稱，鏈接器會(huì)將此名稱放到DLL的導(dǎo)入庫中。EXPORTS語句列出導(dǎo)出函數(shù)的名稱，編譯后就生成了DLL文件。 在LabVIEW的VI中，經(jīng)過互連接口->庫與可執(zhí)行程序->調(diào)用庫函數(shù)節(jié)點(diǎn)的方法，添加庫函數(shù)，右擊并在配置中選擇函數(shù)路徑和調(diào)用的函數(shù)，調(diào)用規(guī)范為C（如果調(diào)用API，一般選擇stdcall（WINAPI)），然后在參數(shù)項(xiàng)中添加函數(shù)中輸入輸出的參數(shù)，設(shè)置完畢就可以使用了。LabVIEW的調(diào)用動(dòng)態(tài)鏈接庫模塊的界面和程序如圖6、圖7所示。

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??? 動(dòng)態(tài)鏈接庫調(diào)用成功也就意味著可以驅(qū)動(dòng)有USB接口的程控儀器，接下來就可以利用LabVIEW強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力以及友好的人機(jī)界面，根據(jù)自己的需要進(jìn)行設(shè)計(jì)了。
4.2 測量電路及數(shù)據(jù)處理
??? 通過RIGOL提供的命令集，對儀器進(jìn)行相應(yīng)的控制，如信號的產(chǎn)生、設(shè)定掃頻時(shí)間和頻率幅值以及測量電壓值等。圖8為計(jì)算機(jī)向信號發(fā)生器發(fā)送命令的VI圖，通過人機(jī)界面中人為選定各值，程序后臺將設(shè)定的值以及單位嵌入到命令中，以字符串的形式通過調(diào)用的動(dòng)態(tài)鏈接庫將命令發(fā)送給儀器。其中設(shè)置的值有起始頻率、終止頻率、信號電壓、掃頻模式和掃頻周期等。

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　　信號發(fā)生器開始產(chǎn)生掃頻信號后，數(shù)字萬用表開始測試北側(cè)電路的輸出信號，即循環(huán)采集電路中的信號頻率以及該頻率下電路輸出的電壓，并將采集來的頻率和電壓值一一存入數(shù)組中。以程序循環(huán)控制采集數(shù)字萬用表測得的電壓值為例，程序圖如圖9所示。通過DLL調(diào)用，向儀器發(fā)送測量交流電的命令，再調(diào)用取電壓值的函數(shù)，通過數(shù)值轉(zhuǎn)換和數(shù)值插入等方法，將所測電壓值存到名為“輸出電壓”的一維數(shù)組中，以相同的方法測量頻率，得到名為“頻率”的一維數(shù)組。將兩個(gè)數(shù)組一對一地組成一個(gè)新的二維數(shù)組，然后將其進(jìn)行圖形化顯示。

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4.3 測量結(jié)果及分析
　　實(shí)際測量的人機(jī)交互界面如圖10所示，界面下方的窗口用于顯示試驗(yàn)電路的幅頻特性。為了便于分析和對比，圖中給出三條曲線，其中實(shí)線為虛擬儀器自動(dòng)進(jìn)行實(shí)際測試的結(jié)果；另一條較細(xì)的虛線為手動(dòng)逐點(diǎn)測試得到的幅頻特性曲線，二者比較接近。偏下一條較粗的虛線由計(jì)算機(jī)的理論計(jì)算值生成。根據(jù)以上結(jié)果可以進(jìn)行一些特性分析，例如自動(dòng)和手動(dòng)測試的微小偏差是否由操作原因所至，而理論與實(shí)測的系統(tǒng)偏差是否由器件的標(biāo)稱誤差引起等等。

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