石英晶体振荡器是一种用于安稳频率和挑选频率的重要电子元件，也简称为“晶振”。因为石英晶体振荡器具有体积小、重量轻、可靠性高、具有很高的频率安稳性和杰出的温度特性，因而被广泛应用于通讯、播送、导航、电子对抗及精细丈量仪器中。现在，大多数测验人员对晶体振荡器的丈量还采用手艺测验。不管在初测、老化测验仍是终测中，测验人员需求先衔接好测验电路，然后将晶体振荡器放入夹具，翻开稳压电源并不断地调整示波器显现的波形，在各项目标都满意后开端从频率计中读取数据并手艺记载。有时为了得到安稳准确的数据，还要等候一段时刻再读数，可见操作进程十分繁琐，而且简单形成人为差错。为了简化测验作业，进步作业功率及进步测验数据的可靠性，本文介绍的是一种在LabView虚拟仪器渠道上开发的晶体振荡器测验体系，该体系能够完成主动和谐丈量仪器，主动数据收集并处理，主动生成电子表格等功用，具有高度的灵活性、可靠性及可操作性。
1 体系整体概述
该体系是在LabVIEW虚拟仪器渠道上开发的晶体振荡器测验体系，它能够丈量晶体振荡器的输出频率、高电平、低电平、上升时刻和下降时刻，能够观测输出波形并核算频率精度。它还能够主动记载数据，具有友爱的人机操作界面。
体系将各个测验仪器衔接在一起，经过PC端下达指令来操控各个部分和谐作业，该体系的作业流程如图1所示。
2 规划方案
该规划由两部分组成，即硬件部分和软件部分。硬件部分首要由具有程控功用的直流稳压电源、示波器、频率计构成，软件部分则为在LabVIEW渠道上开发的操控程序及操作界面。下面将对各部分进行具体阐明。
2.1 硬件作业原理
该体系运用核算机经过GPIB规范串行接口衔接Agilent6054A示波器、Agilent 3031A稳压电源和Pendulum CNT90频率计，操控每个设备作业并从中读取数据。体系硬件衔接图如图2所示。
晶体振荡器则放在专用夹具上，这儿以外表贴装晶体振荡器为例，夹具引脚图如图3所示，1号引脚为空引脚，作为参考点，2号引脚为接地引脚，3号引脚为输出引脚，衔接示波器和频率计，4号引脚为供电引脚，接稳压电源。
2.2 软件规划
本规划的软件部分首要依据NI公司的LabVIEW渠道开发的，LabVIEW是经过图形编译(Craphics，G)言语来编写程序的，程序相似流程图，这为编程人员供给了一个直观的编程环境。它能够充分发挥核算机的才能，具有强壮的数据处理功用，用户能够依据自己的需求来发明并模拟出各种仪器。
在LabVIEW中，VISA称为虚拟仪器软件体系结构(Virtual Instrument Software Architecture)，作为LabVIEW程序中驱动程序间彼此通讯的底层功用模块，能够衔接不同规范的I/O设备，是一个用来在串口通讯设备、VXI设备、GPIB设备以及其它依据核算机设备之间通讯的函数库。在本次规划中，所选用的三种类型的仪器在LabVIEW中的Instrume nt Drivers选项卡中都能够装置现已开发好的驱动模块，这样就简化了驱动开发的进程。
2.2.1 图形功用界面规划
运用LabVIEW的图形操作界面规划功用，为该体系规划了一个友爱的人机操作界面，如图4所示。
1)参数设置部分，其间包括：频率精度判限、重测频率精度判限、电源电压、钳位电流、标称频率。其间频率精度判限用来判别频率精度是否超出范围;电源电压是设置晶体振荡器的供电电压;钳位电流是约束最大电流的参数;标称频率为晶体振荡器的规范频率。
2)途径设置，为数据存储供给存储方位。
3)波形示意图，可读取示波器信号，供测验人员剖析波形。
4)输出成果部分，该部分包括：测验频率、最高电平、最低电平、上升时刻和下降时刻。可扩展其他数据成果。
5)操控部分，该部分包括两个按钮，“测验”和“重测”，还有一个超范围指示灯，用来提示是否超出范围，由测验人员决议是否进行重测。
6)数据记载窗口。在该窗口中，会横向显现每个晶振的五种测验数据，在榜首列会为每次丈量的晶振主动编号，重测不计入其间，便利测验人员核对数量。
2.2.2 DC稳压电源操控模块
在该规划中，分别为DC稳压电源、示波器、频率计规划了3个操控模块的子VI，用来独自调用。其间电源操控模块的程序如图5所示。电源模块只需求输入两个参数，分别是“电源输出电压”和“钳位电流”。从程序中能够看到，装置的驱动中现已集成了驱动和设置的模块，例如“HPE363Xa Initialize.vi”，“HPE363Xa close.vi”，“HPE363 1a getting started.vi”等，这些模块能够在程序中直接调用，只需设置所需的参数即可。假如模块中没有预留所需功用的连线端，只需从头引出即可，极大地简化了开发的进程，其他设备的编程也相似。
2.2.3 示波器操控模块
示波器操控部分的程序如图6所示。这儿调用的模块首要有：“ag6000a Initialize.vi”，用于初始化设备的各种参数;“ag6000a Autosetup.vi”，用于将示波器设置为主动读取形式;“ag6000a Read Single Waveform.vi”，用于读取示波器收集到的波形;“ag6000a Read Waveform Measurement.vi”，用于读取波形中所包括的数据。该部分首要功用是操控示波器输出“最高电平”、“最低电平”、“上升时刻”和“下降时刻”4种参数并读取示波器的波形。在这儿也设置了超时参数，假如5秒内没有操控信号传输进来，程序将因为超时主动停止。
2.2.4 频率计操控模块
频率计操控部分的程序设置如图7所示。图中用到的模块的功用与上一部分相似，其间“pecnt90 Configure Measurement.vi”，模块能够设置仪器丈量时的各种参数，在测验类型一项应该挑选“频率(Frequency)”，该模块也可修正采样时刻等参数。该部分的首要功用是操控频率计收集晶体振荡器的频率并将其输出。同样地，这儿也设置了5秒超时功用。
因为体系在为晶体振荡器加电时，电压瞬间到达设定值，为了防止瞬间电压不安稳对测验成果形成影响，特别在这儿添加了延时1秒读数的规划，使体系在晶体振荡器安稳作业后，才开端读数。延时部分程序如图8所示。
3 实践测验与数据剖析
为了验证体系测验的可靠性，进行了很多的实践测验。经过实践测验，对体系做出了许多改善。该体系具有如下长处：
1)速度快
在实践测验中，咱们对比了手动测验和体系主动测验所花费的时刻。正常情况下，手动测验1个晶体振荡器均匀需求1分钟，在进行批量测验时，必然会消耗很多时刻和精力。而运用该体系进行测验，均匀测验一个晶体振荡器的时刻为5秒，节省了90%的时刻，这是因为主动测验节省了人工调查、记载示波器数据和等候频率计读数安稳的时刻，也节省了核算数据的时刻。
2)精度高
人工测验时，因为测验频率一直在纤细地改变，导致测验人员在记载数据时晶体振荡器的各项数据现已发生改变，这就使得各项测验成果不匹配，导致核算时发生差错。而该体系因为运用核算机操控，各个设备和谐作业，处理速度十分快，读数准确，不会呈现上述情况，这就大大提升了测验的精度。此外该体系核算的数据准确度十分高，读数准确到小数点后六位，实践测验中，例如核算频率精度，核算公式为：
核算成果的单位为ppm，由公式可知：该核算成果准确到百万分之一。在手艺测验的条件下，例如一种精度要求在1 ppm以内的晶体振荡器，一般核算成果为20 ppm以上，核算准确性十分低，而该体系核算成果悉数在要求范围内。测验成果如表1所示。
3)可靠性强
为了查验可靠性，咱们特别对同一批晶体振荡器进行了10次测验，每次测验距离10分钟以上，实验成果表明，每次实验成果的误差都不超越0.00001%。此外，运用该体系接连测验200个已查验合格的晶体振荡器，并坚持体系继续作业5小时，没有发现任何反常，可见该体系的可靠性十分强。
4 结束语
晶体振荡器的测验技能在电子工业范畴是十分有用的。传统的手艺测验、人工记载现已满意不了更高的出产功率。该体系能够很好地处理这一问题，并具有高精度、高速度等特色，能够满意正常的丈量需求，到达了主动化测验的意图。该体系也具有必定的扩展性，例如能够衔接多个测验通道，让体系主动切换通道进行测验等。本文对其他主动化测验体系的开发也具有必定参考价值。
