CN203838301U - 一种前置放大器自动测试装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种前置放大器自动测试装置，包括信号激励模块、信号采集模块、数据分析模块和供电模块，其中信号激励模块的信号输出端与被测前置模块电连接；信号采集模块的信号输入端与被测前置模块电连接，控制信号输出端与信号激励模块电连接，数据输入输出端与数据分析模块电连接；数据分析模块通过数据线与信号采集模块电连接；供电模块输出端分别与信号激励模块、信号采集模块、数据分析模块电连接。本实用新型有益的效果：解决声纳前置放大器以往测试过程中测试指标多，过程复杂，数据记录麻烦等诸多工程问题，而提供一种前置放大器自动测试装置，对于前置模块的测试，可以做到一键操作，自动测试，成批处理，结果自动保存。
Description
技术领域
本实用新型属于电子信息技术领域，具体涉及一种前置放大器自动测试装置。
背景技术
声纳基阵信号进行数字化信号处理之前需要进行信号预处理。一般地，声纳基阵信号的前置预处理包括基阵信号匹配放大、滤波、程控增益、模数转换等环节。从工程实现来看，基阵信号匹配放大、滤波、程控增益等电路经常集中到一起，设计成单独的前置模块。前置模块在声纳信号体系的最前端，其作用不言而喻。因此，前置模块的指标测试也变得十分重要。
在传统的前置模块测试中，一般用以下几种仪表：电源、三用表、信号源、交流微伏表、示波器、相位计。要测试的指标有：输入阻抗、放大量、等效噪声、通带特性、各模块的相位关系。测试步骤十分复杂，要记录的内容很多。这种测试方法效率低下，测试结果受人为因素较大。
采用信号分析仪表如NF的FRA5087进行前置放大器测试，可以进行幅频特性分析，可以直观的得到放大量、也可以得到通带特性。但是，要完整地测量前置放大器的其它指标还做不到，而且不能批量测试，数据管理、质量记录做得也很不到位。
发明内容
本实用新型的目的在于解决声纳前置放大器以往测试过程中测试指标多，过程复杂，数据记录麻烦等诸多工程问题，而提供一种前置放大器自动测试装置，对于前置模块的测试，可以做到一键操作，自动测试，成批处理，结果自动保存。
本实用新型所采用的技术方案是：这种前置放大器自动测试装置，它包括信号激励模块、信号采集模块、数据分析模块和供电模块，其中，
信号激励模块，信号输出端与被测前置模块电连接，用于产生激励信号输送给被测前置模块；
信号采集模块，信号输入端与被测前置模块电连接，控制信号输出端与信号激励模块电连接，数据输入输出端与数据分析模块电连接，一方面接收被测前置模块的输出信号，对该信号进行处理后发送至数据分析模块，另一方面接收数据分析模块的命令，进行信号采集或控制信号激励模块发送激励信号；
数据分析模块，通过数据线与信号采集模块电连接，一方面接收信号采集模块发送的数据，并计算出被测前置模块的各项测试指标，另一方面将测试命令发送给信号采集模块，通过信号采集模块控制信号激励模块产生不同的信号；
供电模块，输出端分别与信号激励模块、信号采集模块、数据分析模块电连接，以提供工作电压。
所述信号激励模块包括与信号采集模块连接的控制及通讯单元、分别与该控制及通讯单元的控制输出端连接的激励信号发生单元和信号选择输出单元，所述激励信号发生单元的信号输出端与信号选择输出单元的信号输入端连接，信号选择输出单元的信号输出端与被测前置模块连接。
所述信号采集模块包括与被测前置模块输出端连接的多路信号缓冲单元、连接于该多路信号缓冲单元输出端的多路信号同步转换单元、连接于该多路信号同步转换单元输出端的数据整理及接口单元、分别与多路信号同步转换单元和数据整理及接口单元连接的时序及逻辑控制单元，所述数据整理及接口单元输出端与数据分析模块连接。
所述多路信号缓冲单元由24路运算放大器及其外围元器件组成，运算放大器选用型号为OP4177的四路集成运算放大器。
所述多路信号同步转换单元由型号为UDA1361的24路模数转换器及其外围元器件组成。
所述数据整理及接口单元中，数据整理采用XILINX公司的FPGA，3S400来实现，接口采用以太网接口，物理层芯片采用DM9000，通讯协议为UDP-IP。
本实用新型的有益效果是：1、本实用新型测试装置包括信号激励模块、信号采集模块、数据分析模块，以及为前述三个模块提供工作电压的供电模块，实际应用中信号激励模块、信号采集模块、数据分析模块与被测前置模块形成一个闭环结构，能够进行批量处理、结果自动保存，实现自动测试。2、用合并原理合并预定要相邻操作的物体，用智能化的测试手段解决了多年来一直用各种仪表，多种方法才能完成的测试工作，工作效率提升10倍以上。3、多通道的并行处理以及针对性的设计，解决了高端采集分析系统实现不了的功能。4、采用自动化的数据管理分析手段使测试结果的可靠性大为提高，数据的维护使用变得十分方便。
附图说明
图1是本实用新型的原理框图。
图2是本实用新型信号激励模块的原理框图。
图3是本实用新型信号采集模块的原理框图。
图4是本实用新型的测试流程图。
具体实施方式
如图1所示，本实施例包括信号激励模块1、信号采集模块2、数据分析模块3和供电模块4，其中，
信号激励模块1，作为被测前置模块的激励信号输入装置，用于产生激励信号输送给被测前置模块，其信号输出端与被测前置模块电连接；其控制信号输入端与信号采集模块2连接。
信号采集模块2，信号输入端与被测前置模块电连接，控制信号输出端与信号激励模块1的控制信号输入端电连接，数据输入输出端与数据分析模块3电连接，一方面并行接收被测前置模块的输出信号，并按照奈奎斯特采样定理完成模数转换，模数转换后把各路数据根据协议整理成帧，通过接口发送到数据分析模块3，另一方面接收数据分析模块3的命令，执行相应的动作，如开始采集信号、通知信号激励模块1产生各种激励信号等。信号采集模块1与数据分析模块3的通讯可以采用各种传输协议，如以太网的各种通讯协议，ATM网络传输的各种协议，PCIE等等，本方案的实施采用了以太网UDP协议。模数转换可以采用各种类型的模数转换器，只要满足奈奎斯特采样定理，本实施方案中采用的是∑△型模数转换器。
数据分析模块3，通过数据线与信号采集模块2电连接，一方面接收信号采集模块2发送的数据，并根据测试流程，按要求计算出被测前置模块放大量、通道间相位、自噪声、输入阻抗、通带特性，生成测试表格；另一方面将测试命令发送给信号采集模块2，通过信号采集模块2控制信号激励模块1产生不同的激励信号，发送给被测前置模块。所述数据分析模块3可以是个人计算机、嵌入式平台以及可以完成相应功能的智能处理单元，本实施案例中数据分析模块3是安装有WindowsXP操作系统的个人计算机，该计算机上安装有相应的分析软件。
供电模块4，输出端分别与信号激励模块1、信号采集模块2、数据分析模块3电连接，以提供工作电压。本例中，所述供电模块4采用线性电源模块集成设计，其输入为220V交流电，输出220V交流电、±7～15V直流电、+7～15V直流电三种电压，分别为数据分析模块3、信号采集模块2和信号激励模块1提供工作电压。
如图2所示，所述信号激励模块1包括与信号采集模块2连接的控制及通讯单元1-1、分别与该控制及通讯单元的控制输出端连接的激励信号发生单元1-2和信号选择输出单元1-3，所述激励信号发生单元1-2的信号输出端与信号选择输出单元1-3的信号输入端连接，信号选择输出单元1-3的信号输出端与被测前置模块连接。其中控制及通讯单元1-1通过RS232口与信号采集模块2连接，接收输出信号的幅度、频率和类型等命令，控制激励信号发生单元1-2和信号选择输出单元1-3工作；激励信号发生单元1-2用于产生激励信号，该激励信号一方面能够产生10Hz～10KHz的正弦波扫频信号，幅度1mV～2V可调，一方面能够在输入端产生等效3200pF电容的等效阻抗，另一方面能够在输入端产生不同输入阻抗的正弦波信号，输入阻抗分别为50欧和5兆欧；扫频信号的幅度及频率范围，需要输出的信号类型等命令通过数据分析模块3、信号采集模块2和RS232口传输至控制及通讯单元1-1进行控制；信号选择输出单元1-3用于选择需要输出的信号。实际应用中，激励信号发生单元1-2可以根据命令产生所需的信号，并通过信号选择输出单元1-3输出至信号采集模块2；也可以同时产生各种不同的信号，根据命令控制信号选择输出单元1-3选择输出所需的信号，其信号的产生服从数据分析模块3的命令。
所述信号采集模块2包括与被测前置模块输出端连接的多路信号缓冲单元2-1、连接于该多路信号缓冲单元输出端的多路信号同步转换单元2-2、连接于该多路信号同步转换单元输出端的数据整理及接口单元2-3、分别与多路信号同步转换单元2-2和数据整理及接口单元2-3连接的时序及逻辑控制单元2-4，所述数据整理及接口单元2-3输出端与数据分析模块3连接。所述多路信号缓冲单元2-1用于并行接收被测前置模块的输出信号，多路信号同步转换单元2-2用于按照奈奎斯特采样定理完成模数转换，数据整理及接口单元2-3用于将各路数据根据协议整理成帧，通过接口发送到数据分析模块3，时序及逻辑控制单元2-4用于控制信号采集、通知信号激励模块产生激励信号、与数据分析模块通讯三部分的时序。
本实施例是一种24路前置模块自动检测装置，被测前置模块共24块，其电源均并接到供电模块4对应的电源接线端；信号输入线分正负分别接入信号激励模块1；输出信号线分别接到信号采集模块2的输入端。相应的，所述多路信号缓冲单元2-1由24路运算放大器及其外围元器件组成，运算放大器选用型号为OP4177的四路集成运算放大器；多路信号同步转换单元2-2采用24路模数转换器为核心单元，模数转换器型号为UDA1361；所述数据整理及接口单元2-3中，数据整理采用XILINX公司的FPGA，3S400来实现，接口采用以太网接口，物理层芯片采用DM9000，通讯协议为UDP-IP，以太网物理层芯片的驱动及协议的实现都由FPGA完成。具体测试流程如图4所示。
本实施只是介绍了一种前置放大器自动测试装置技术的应用方式，同时，本技术也可以进行可测试通道的扩展，测试更多的前置模块，设计参数的调整，测试不同种类的前置模块，以及实施手段的变化来完成方案。
最后应说明的是，以上实施仅是对技术方案的说明而非限制。尽管参照实施案例对本技术进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本技术的权利要求范围当中。
Claims (6)
1.一种前置放大器自动测试装置，其特征在于：它包括信号激励模块（1）、信号采集模块（2）、数据分析模块（3）和供电模块（4），其中，
信号激励模块（1），信号输出端与被测前置模块电连接，用于产生激励信号输送给被测前置模块；
信号采集模块（2），信号输入端与被测前置模块电连接，控制信号输出端与信号激励模块（1）电连接，数据输入输出端与数据分析模块（3）电连接，一方面接收被测前置模块的输出信号，对该信号进行处理后发送至数据分析模块（3），另一方面接收数据分析模块（3）的命令，进行信号采集或控制信号激励模块（1）发送激励信号；
数据分析模块（3），通过数据线与信号采集模块（2）电连接，一方面接收信号采集模块（2）发送的数据，并计算出被测前置模块的各项测试指标，另一方面将测试命令发送给信号采集模块（2），通过信号采集模块（2）控制信号激励模块（1）产生不同的信号；
供电模块（4），输出端分别与信号激励模块（1）、信号采集模块（2）、数据分析模块（3）电连接，以提供工作电压。
2.根据权利要求1所述的前置放大器自动测试装置，其特征在于：所述信号激励模块（1）包括与信号采集模块（2）连接的控制及通讯单元（1-1）、分别与该控制及通讯单元的控制输出端连接的激励信号发生单元（1-2）和信号选择输出单元（1-3），所述激励信号发生单元（1-2）的信号输出端与信号选择输出单元（1-3）的信号输入端连接，信号选择输出单元（1-3）的信号输出端与被测前置模块连接。
3.根据权利要求1所述的前置放大器自动测试装置，其特征在于：所述信号采集模块（2）包括与被测前置模块输出端连接的多路信号缓冲单元（2-1）、连接于该多路信号缓冲单元输出端的多路信号同步转换单元（2-2）、连接于该多路信号同步转换单元输出端的数据整理及接口单元（2-3）、分别与多路信号同步转换单元（2-2）和数据整理及接口单元（2-3）连接的时序及逻辑控制单元（2-4），所述数据整理及接口单元（2-3）输出端与数据分析模块（3）连接。
4.根据权利要求3所述的前置放大器自动测试装置，其特征在于：所述多路信号缓冲单元（2-1）由24路运算放大器及其外围元器件组成，运算放大器选用型号为OP4177的四路集成运算放大器。
5.根据权利要求3所述的前置放大器自动测试装置，其特征在于：所述多路信号同步转换单元（2-2）由型号为UDA1361的24路模数转换器及其外围元器件组成。
6.根据权利要求3所述的前置放大器自动测试装置，其特征在于：所述数据整理及接口单元（2-3）中，数据整理采用XILINX公司的FPGA，3S400来实现，接口采用以太网接口，物理层芯片采用DM9000，通讯协议为UDP-IP。
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