CN218099392U - 一种基于pxi总线的综合验证系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于PXI总线的综合验证系统，属于装备技术开发验证领域，系统包括主控装置、验证装置和航插电缆；主控装置通过航插电缆与验证装置连接；主控装置包括PXI机箱以及设置于PXI机箱内的控制单元、电路信号测量单元、数据采集单元、波形发生单元、通道转换单元和串行通信单元，PXI机箱内置PXI背板；验证装置包括环境温度测量单元、信号接口单元、电机测速单元、电机串口控制单元以及电机，该系统结构合理、集成度高、通用性强、可扩展性好，操作使用方便，能够辅助教员进行实验教学，满足对武器装备自动测试设备的技术开发与原理验证的需求。

Description

一种基于PXI总线的综合验证系统

技术领域

本实用新型涉及装备技术开发验证领域，特别是涉及一种基于PXI总线的综合验证系统。

背景技术

随着电子技术的进步，电子设备或武器装备性能要求越来越高，仪器设备内部集成度越来越高、结构越来越复杂，同时，为了保障电子设备或武器装备的性能可靠，对应的测试项目也越来越多、测试速度越来越快。近年来，基于PXI总线技术以其较高的数据处理能力、较高的性价比与可靠性、丰富通用的外围模块等优点，被广泛用于电子设备或武器装备性能测试的自动测试设备中。熟练掌握装备技术原理是保障装备战斗力充分发挥的基础，培养训练学员熟悉武器装备自动测试设备的开发与工作原理，对提高装备的保障能力具有重要意义。然而，目前各个院校针对武器装备自动测试原理与技术验证相关的教学实验设备严重匮乏，无法满足武器装备自动测试设备的技术开发与原理验证的需求。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种基于PXI总线的综合验证系统，可有效满足对武器装备自动测试设备的技术开发与原理验证的需求。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：

一种基于PXI总线的综合验证系统，所述系统包括主控装置、验证装置和航插电缆；所述主控装置通过所述航插电缆与所述验证装置连接；

所述主控装置包括PXI机箱以及设置于所述PXI机箱内的控制单元、电路信号测量单元、数据采集单元、波形发生单元、通道转换单元和串行通信单元；

所述PXI机箱内置PXI背板；所述控制单元通过所述PXI背板分别与电路信号测量单元、数据采集单元、波形发生单元、通道转换单元和串行通信单元连接；

所述验证装置包括环境温度测量单元、信号接口单元、电机测速单元、电机串口控制单元以及电机；

所述环境温度测量单元通过航插电缆与数据采集单元连接；

所述信号接口单元，通过航插电缆分别与电路信号测量单元、数据采集单元、波形发生单元、通道转换单元和串行通信单元连接，还直接与电机测速单元和电机串口控制单元连接；所述电机测速单元和所述电机串口控制单元还分别与所述电机连接。

可选的，所述验证装置还包括控制模式选择单元，所述控制模式选择单元通过航插电缆与所述主控装置中所有单元连接，还直接与环境温度测量单元和信号接口单元连接。

可选的，所述控制模式选择单元为切换开关。

可选的，所述验证装置还包括电源转换单元，所述电源转换单元分别与环境温度测量单元的供电端、电机测速单元的供电端和电机串口控制单元的供电端连接。

可选的，所述验证装置还包括机箱以及设置于所述机箱上的机箱面板；

所述机箱面板上设置有数字信号和模拟信号输入和输出接口、控制模式手动连接接口、数字万用表表笔接口、数字示波器输入接口、波形发生单元输出接口、直流电源供电接口和航插电缆接口。

可选的，所述主控装置还包括人机交互单元，所述人机交互单元设置于所述PXI机箱内，且所述人机交互单元通过PXI背板与控制单元连接。

可选的，所述人机交互单元包括显示器、键盘、触控板和USB接口。

可选的，所述串行通信单元采用双口隔离PXI-RS232转换卡或者双口隔离PXI-RS422/RS485转换卡。

可选的，所述通道转换单元采用128通道多路复用式型号为PXI-2529的矩阵开关模块。

可选的，所述电路信号测量单元采用型号为PXI-4065的数字万用表。

根据本实用新型提供的具体实施例，本实用新型公开了以下技术效果：

本实用新型提出了一种基于PXI总线的综合验证系统，该系统包括由航插电缆连接的主控装置和验证装置，其中，主控装置用于提供虚拟仪器资源以及控制功能，包括PXI机箱以及设置于PXI机箱内的控制单元、电路信号测量单元、数据采集单元、波形发生单元、通道转换单元和串行通信单元；验证装置用于提供实验所需的各类测量仪器以及信号接口等实验资源，包括环境温度测量单元、信号接口单元、电机测速单元、电机串口控制单元以及电机。利用主控装置和验证装置中的各个功能单元，能够实现任意波形生成、信号频谱分析、数模混合电路故障诊断、串口通信设计与开发验证、串口控制小型电机实验以及转速测试实验等多种基础性、综合性或创新性实验，能够为教学实验提供多功能、可扩展、简单易用的教学实验系统，以辅助教员进行实验教学，满足对武器装备自动测试设备的技术开发与原理验证的需求，解决院校教学实验设备严重匮乏，无法满足武器装备自动测试设备的技术开发与原理验证需求的问题。同时，还能够提高教学效果，帮助学员提升课程学习质量，提高学员动手操作能力。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例1提供的基于PXI总线的综合验证系统的主体框架图；

图2为本实用新型实施例1提供的基于PXI总线的综合验证系统的具体结构示意图。

附图标记说明：

1-主控装置，2-验证装置，3-航插电缆，4-PXI机箱，5-控制单元，6-电路信号测量单元，7-数据采集单元，8-波形发生单元，9-通道转换单元，10-串行通信单元，11-PXI背板，12-环境温度测量单元，13-信号接口单元，14-电机测速单元，15-电机串口控制单元，16-控制模式选择单元，17-机箱，18-适配器接口，19-供电单元，20-电源转换单元，21-模块电缆。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的目的是提供一种基于PXI总线的综合验证系统，可有效满足对武器装备自动测试设备的技术开发与原理验证的需求。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

实施例1

本实施例示出了一种基于PXI总线的综合验证系统，所述系统包括主控装置1、验证装置2和航插电缆3，所述主控装置1通过所述航插电缆3与所述验证装置2连接，如图1所示。

如图2所示，所述主控装置1包括PXI机箱4以及设置于所述PXI机箱4内的控制单元5、电路信号测量单元6、数据采集单元7、波形发生单元8、通道转换单元9和串行通信单元10等功能单元；所述验证装置2包括环境温度测量单元12、信号接口单元13、电机测速单元14、电机串口控制单元15以及电机等功能单元。

其中，主控装置1以及验证装置2中各自的单元之间的连接采用普通模块电缆21进行连接。而主控装置1与验证装置2之间采用航插电缆3进行连接，模块电缆21与航插电缆3之间通过适配器接口18进行连接，适配器接口18为航插电缆3的航空接插件组成的安装面板。

其中，所述PXI机箱4内置PXI背板11，所述控制单元5通过所述PXI背板11分别与电路信号测量单元6、数据采集单元7、波形发生单元8、通道转换单元9和串行通信单元10连接。所述PXI背板11用于实现控制单元5与其它各个单元模块之间的信息通信。所述PXI机箱4用于内置PXI背板11的机械支撑、供电及工作环境温度的控制。

在本实施例中，所述PXI背板11采用PXIe混合式设计，提供1个PXI系统槽、10个PXI/PXIe混合插槽以及1个定时插槽共计12卡槽。其中，PXI/PXIe混合插槽可兼容PXIe外设模块和PXI-1、PXI-H外设模块。容易理解的是，PXI背板11上具体插槽数量并不是固定的、唯一的，可根据实际需求自行选择适应的PXI背板11。

所述控制单元5与PXI机箱4内置的PXI背板11连接，用于存储数据和控制程序。在本实施例中，控制单元5采用嵌入式零槽控制器，如图2，控制单元5与计算机连接，实现对虚拟仪器主机计算机资源的控制与管理，运行Windows7操作系统与教学实验系统软件，通过板载FPGA实现PXI触发总线的控制与管理；还与PXI背板11上的PXIe系统定时模块连接，实现系统定时与数据信息同步的功能。

本实施例中，所述波形发生单元8采用单通道100MSa/s 16-Bit 3U CompactPCI，型号为PXI-5412/1的任意波形发生器模块，用于生成多种模拟信号，可输出正弦波、方波、三角波或其它任意波形，波形存储深度达64MSa/通道，支持单次、连续和任意波形序列输出。

所述数据采集单元7通过PXI背板11与控制单元5连接，由控制单元5控制，所述数据采集单元7用于提供模拟量信号采集、模拟量信号输出、数字量信号的输入与输出以及频率计数信号的输入与输出等实验资源。同时，所述数据采集单元7还经航插电缆3与验证装置2中的环境温度测量单元12连接，支持对环境温度测量单元12的信号进行采集。所述环境温度测量单元12用于测量环境温度。

在本实施例中，所述环境温度测量单元12包括两个NTC热敏电阻以及信号调理电路。其中，NTC热敏电阻作为温度测量、控制的温度传感器，采集的信号经信号调理电路后放大，直接经航插电缆3连接至主控装置1的数据采集单元7，向数据采集单元7输送实时环境温度。

本实施例中，数据采集单元7采用型号为PXIe-6363的多功能数据采集卡，通过多路复用开关进行通道切换，由数据采集电路实现A/DC转换，通过FGPA对数据采集电路的控制获取模数转换后的采集数据，从而实现32路信号的扫描采集，其中，数据采集电路采用型号为AD7622的模数转换器进行模数转换。

所述信号接口单元13，通过航插电缆3分别与电路信号测量单元6、数据采集单元7、波形发生单元8、通道转换单元9和串行通信单元10等连接，还直接与电机测速单元14和电机串口控制单元15以及电机连接，实现将PXI机箱4内部的虚拟仪器测试资源转接到验证装置2机箱面板上，以便于用户在验证装置2机箱面板上进行验证操作。

本实施例中，信号接口单元13还可以与控制模式选择单元16连接，在自动控制模式下向主控装置1输入或输出验证装置2内的模拟信号、数字信号、电源信号。信号接口单元13还可以与环境温度测量单元12连接，使得各测量单元的信息经信号接口单元13与主控装置1进行互传。

本实施例中，信号接口单元13以每8路测试资源设定为1组，由共计35组弹簧式固定连接器接线端子组成。选用其中9路弹簧式固定连接器接线端子，通过PCB板转接出来，针对波形发生单元8和电路信号测量单元6，分别对应采用标准示波器BNC连接器和万用表表笔插孔进行输出。

本实施例中，所述电机测速单元14和所述电机串口控制单元15还分别与所述电机连接。其中，所述电机包括直流电机和步进电机，所述电机测速单元14与直流电机结合，可用于光电转速传感器转速测量实验；所述电机串口控制单元15与步进电机结合，可用于串口控制电机运转实验。

在本实施例中，所述电机测速单元14采用直射式光电转速传感器，对应的电机可以采用12V直流电机，12V直流电机的驱动选用L9110电机驱动模块，L9110电机驱动模块具有良好的抗干扰性和较大的电流驱动能力。在测量电机转速时，12V直流电机的转速与工作的直流电压成线性比例，通过控制所加电压达到控制电机转速的目的，通过直射式光电转速传感器测量电机转速。

所述验证装置2还包括控制模式选择单元16，所述控制模式选择单元16通过航插电缆3与所述主控装置1中所有单元连接，还直接与环境温度测量单元12和信号接口单元13连接，实现对验证系统的自动控制、手动控制模式的切换选择。

本实施例中，所述控制模式选择单元16为一个切换开关，由两个弹簧式固定连接器组构成，如图2所示，其中一个弹簧式固定连接器通过航插电缆3与主控装置1连接，另一个弹簧式固定连接器接入到验证装置2的内部电路中，且每个弹簧式固定连接器有128个触点。当切换开关关闭时，验证系统中的各个单元可经过开关互联，进行远程测控实验，即自动控制模式；当切换开关打开时，验证系统中各个单元的连接则需要用户在验证装置2机箱面板上手动连接，进行用户测控验证，即手动控制模式，从而实现了对验证系统的自动控制模式或手动控制模式的切换选择。并且，验证装置2的机箱面板上还可以设置开关状态提示灯，通过开关状态提示灯显示出切换开关的当前状态。

所述电机测速单元14、电机串口控制单元15分别与控制模式选择单元16连接，实现自动控制与手动控制模式的切换选择。同时，电机测速单元14、电机串口控制单元15也还可以与信号接口单元13连接，在手动控制模式下通过信号接口单元13接收控制指令。

本实施例中，所述主控装置1还包括供电单元19，所述供电单元19与主控装置1的PXI背板11连接，所述供电单元19可采用标准ATX电源，外接220V交流电，向主控装置1中各个单元模块提供直流+5V、±12V、+3.3V等电压。

所述验证装置2还包括机箱17以及设置于所述机箱17上的机箱面板。其中，所述机箱17可采用铝合金便携式机箱17，所述机箱面板上设置有数字信号和模拟信号输入和输出接口、控制模式手动连接接口、数字万用表表笔接口、数字示波器输入接口、波形发生单元8输出接口、直流电源供电接口和航插电缆3接口等多种接口。

所述验证装置2还包括电源转换单元20，所述电源转换单元20分别与环境温度测量单元12的供电端、电机测速单元14的供电端和电机串口控制单元15的供电端连接。本实施例中，电源转换单元20采用AC-DC电源转换模块，用于将220V交流电分别转换为5V、12V等电压为验证装置2各个功能单元供电，且AC220V、DC5V、DC12V供电回路上均可设置有保险丝，同时，验证装置2机箱17可设置有漏电保护，若有漏电现象，漏电电流超过预设值，即切断电源，对用户的人身安全起到一定的保护作用，并且在正常供电的前提下，能够保证各个功能单元的稳定、安全的运行。

所述主控装置1还包括人机交互单元，所述人机交互单元设置于所述PXI机箱4内，且所述人机交互单元通过PXI背板11与控制单元5连接。

所述人机交互单元包括显示器、键盘、触控板和USB接口，还可以包括网络接口、RS串行接口等各种适配接口。其中，适配接口用于匹配航空连接装置机械与电气要求，显示器用于图像数据显示，触控板和键盘用于人机交互，USB接口可外接键盘或鼠标，完成验证系统软件操作。通过人机交互单元实现对各个单元的控制、命令的输入/输出和验证系统数据的显示、保存、分析、查询等功能。

所述波形发生单元8通过PXI背板11与控制单元5连接，由控制单元5控制。同时，波形发生单元8还通过航插电缆3与验证装置2中的信号接口单元13连接，所述波形发生单元8支持单次、连续和任意波形序列的输出。

所述串行通信单元10通过PXI背板11与控制单元5连接，由控制单元5控制，所述串行通信单元10可用于串口通信设计与开发验证、串口控制小型电机实验等教学实验。所述控制单元5还可以通过串行通信单元10实现对电机串口控制单元15的控制，控制的对象为电机串口控制单元15对应的步进电机。控制单元5还可以直接通过串行通信单元10进行RS串行通信原理验证。

本实施例中，所述串行通信单元10采用双口隔离PXI-RS232转换卡或者双口隔离PXI-RS422/RS485转换卡。在串口控制电机运转实验中采用步进电机，在电机串口控制单元15的控制下，通过串行通信单元10实现与步进电机控制板之间的串口通信，实现对步进电机在方向和转速上的运转控制。

所述通道转换单元9采用128通道多路复用式型号为PXI-2529的矩阵开关模块，经航插电缆3与验证装置2中的信号接口单元13连接，通道转换单元9可用于矩阵开关和多路复用的操作实验，辅助学习和理解矩阵开关和多路复用的工作原理和操作方法。同时，利用该矩阵开关模块的多路复用和矩阵，通道转换单元9还可以分别与电路信号测量单元6、数据采集单元7、波形发生单元8结合进行拓展性实验。

本实施例中，所述电路信号测量单元6采用型号为PXI-4065的六位半数字万用表，能够实现交直流电压、交直流电流、二线电阻、四线电阻、频率等信号量的测量，且自身还具有自动量程、过载保护等功能。并且，所述电路信号测量单元6还可以与通道转换单元9连接，搭配使用测量多个通道的电流、电阻、频率等信号。

需要说明的是，本实施例中各个功能单元的具体设备、型号仅仅是举例说明，并不是固定的、唯一的，还可以采用其他的同等功能的设备、其他型号进行代替，可根据实际情况自行选择。并且，其中各个独立的功能单元的作用原理以及操作方法是本领域公知常识，根据各个功能单元的功能以及连接关系对应能够进行的实验，也是本领域公知常识，在此不再赘述。

本实用新型提出的一种基于PXI总线的综合验证系统的结构合理，集成度高、通用性强、可扩展性好，操作使用方便。利用主控装置1和验证装置2中的各个功能单元，能够实现程控仪器通讯、串口通信、任意波形生成、信号频谱分析、数模混合电路故障诊断、串口通信设计与开发验证、导弹舵机综合性能测试、串口控制小型电机实验以及转速测试实验等多种基础性、综合性或创新性实验，能够为教学实验提供多功能、可扩展、简单易用的教学实验系统，以辅助教员进行实验教学，满足对武器装备自动测试设备的技术开发与原理验证的需求，解决院校教学实验设备严重匮乏，无法满足武器装备自动测试设备的技术开发与原理验证需求的问题。同时，还能够提高教学效果，帮助学员提升课程学习质量，提高学员动手操作能力。

本说明书中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (10)

1.一种基于PXI总线的综合验证系统，其特征在于，所述系统包括主控装置、验证装置和航插电缆；所述主控装置通过所述航插电缆与所述验证装置连接；

所述主控装置包括PXI机箱以及设置于所述PXI机箱内的控制单元、电路信号测量单元、数据采集单元、波形发生单元、通道转换单元和串行通信单元；

所述PXI机箱内置PXI背板；所述控制单元通过所述PXI背板分别与电路信号测量单元、数据采集单元、波形发生单元、通道转换单元和串行通信单元连接；

所述验证装置包括环境温度测量单元、信号接口单元、电机测速单元、电机串口控制单元以及电机；

所述环境温度测量单元通过航插电缆与数据采集单元连接；

所述信号接口单元，通过航插电缆分别与电路信号测量单元、数据采集单元、波形发生单元、通道转换单元和串行通信单元连接，还直接与电机测速单元和电机串口控制单元连接；所述电机测速单元和所述电机串口控制单元还分别与所述电机连接。

2.根据权利要求1所述的基于PXI总线的综合验证系统，其特征在于，所述验证装置还包括控制模式选择单元，所述控制模式选择单元通过航插电缆与所述主控装置中所有单元连接，还直接与环境温度测量单元和信号接口单元连接。

3.根据权利要求2所述的基于PXI总线的综合验证系统，其特征在于，所述控制模式选择单元为切换开关。

4.根据权利要求1所述的基于PXI总线的综合验证系统，其特征在于，所述验证装置还包括电源转换单元，所述电源转换单元分别与环境温度测量单元的供电端、电机测速单元的供电端和电机串口控制单元的供电端连接。

5.根据权利要求1所述的基于PXI总线的综合验证系统，其特征在于，所述验证装置还包括机箱以及设置于所述机箱上的机箱面板；

所述机箱面板上设置有数字信号和模拟信号输入和输出接口、控制模式手动连接接口、数字万用表表笔接口、数字示波器输入接口、波形发生单元输出接口、直流电源供电接口和航插电缆接口。

6.根据权利要求1所述的基于PXI总线的综合验证系统，其特征在于，所述主控装置还包括人机交互单元，所述人机交互单元设置于所述PXI机箱内，且所述人机交互单元通过PXI背板与控制单元连接。

7.根据权利要求6所述的基于PXI总线的综合验证系统，其特征在于，所述人机交互单元包括显示器、键盘、触控板和USB接口。

8.根据权利要求1所述的基于PXI总线的综合验证系统，其特征在于，所述串行通信单元采用双口隔离PXI-RS232转换卡或者双口隔离PXI-RS422/RS485转换卡。

9.根据权利要求1所述的基于PXI总线的综合验证系统，其特征在于，所述通道转换单元采用128通道多路复用式型号为PXI-2529的矩阵开关模块。

10.根据权利要求1所述的基于PXI总线的综合验证系统，其特征在于，所述电路信号测量单元采用型号为PXI-4065的数字万用表。

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