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，還可進行最大值、最小值、平均值和消零等數(shù)學運算，并具有數(shù)據(jù)采集、記錄、巡檢和編程自動測量功能。DM3063內置10組設置存儲、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儀器圖及模塊內部圖如圖3、圖4所示。

?

?

1.2 USB接口
　　USB的全稱是Universal Serial Bus，即通用串行總線，它使用4針扁平標準插頭。由于只通過單一線纜與計算機進行連接，即插即用，在一般條件下采用USB作為測試總線有以下特點：
　?。?）真正的即插即用，通過標準的低成本線纜將程控儀器和PC的USB端口相連，并且計算機會自動識別該設備，極大地減少了系統(tǒng)啟動時間。
　?。?）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。
　?。?）容易擴展，使用低成本的擴展集線器和USB線纜，最多能連接127臺程控儀器到一個USB端口上。
　?。?）可熱插拔，USB程控儀器能在計算機運行中隨時
　　安裝或移除，不需要關閉計算機。
　　通過軟件編寫USB驅動程序即可方便地程控帶有USB接口的測試測量儀器。
2 平臺的應用軟件
　　本程控測試平臺使用了美國NI公司的LabVIEW 軟件實現(xiàn)上位機的控制功能。LabVIEW是一種圖形化編程語言，近年來已經廣泛地被工業(yè)界、學術界和實驗室所接受，成為一個標準的數(shù)據(jù)采集和儀器控制軟件。
　　LabVIEW程序包括三個主要部分：前面板、框圖程序、圖標/接線端口。前面板是LabVIEW程序交互式圖形化用戶界面，用于設置用戶輸入和顯示程序輸出，目的是仿真真實意義的前面板。框圖程序則是利用圖形語言對前面板上的控制量和指標量進行控制。圖標/接線端口用于把LabVIEW程序定義成一個子程序，以便在其他程序中加以調用，這使LabVIEW得以實現(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，用戶只需調出代表儀器功能、操作、數(shù)據(jù)處理、輸出顯示的圖標，輸出相關的配置參數(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提供的動態(tài)鏈接庫" title="動態(tài)鏈接庫">動態(tài)鏈接庫進行調用。它是目前在實驗室中應用廣泛、功能非常強的圖形化軟件開發(fā)集成環(huán)境。
3 虛擬測試平臺結構及工作過程
　　虛擬測試平臺的組成結構如圖5所示。圖5中，計算機通過USB接口發(fā)布測試控制命令，并分時地讀回儀器的測試結果。在本例中由信號發(fā)生器產生激勵信號，數(shù)字萬用表測量電路的輸出響應，命令和數(shù)據(jù)通過USB接口進行傳輸。計算機能夠將得到的測量數(shù)據(jù)快速地進行處理、存儲及打印， 并對測試結果做出正確的分析判斷。

?

4 電路的特性測試實例
　　RLC串聯(lián)諧振電路在正弦信號激勵下，根據(jù)電阻、電感和電容參數(shù)的不同產生簡諧振動、阻尼振動和強迫振動。當正弦電源頻率達到某一頻率時，電路的電流達到最大值，即產生諧振現(xiàn)象。電子技術中常用串聯(lián)諧振作為頻率調諧電路，利用諧振原理制成的傳感器，可用于測量液體密度及飛機油箱內液位高度等。
　　串聯(lián)諧振回路的電壓轉移函數(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特性，是諧振電路的重要指標。
　　上述的虛擬測試平臺即可對RLC電路的幅頻特性進行測量。測試過程如下：首先由計算機來控制函數(shù)信號發(fā)生器（DG2041A）輸出等幅的頻率掃描信號，并設定信號的頻率范圍及掃頻時間，以此作為RLC串聯(lián)諧振電路的輸入。同時計算機控制數(shù)字萬用表（DM3064）對RLC電路的信號輸出幅值進行逐點讀取并實時記錄，得到輸出的頻率點及對應的電壓幅值組成的曲線，即幅頻響應特性曲線。下面從三個部分來介紹測量RLC電路特性的具體實現(xiàn)過程。
4.1 對儀器進行初始化
　　對RLC電路特性的測試測量第一步是要對兩個儀器進行初始化。在本虛擬測試平臺中，在LabVIEW下通過調用動態(tài)鏈接庫來驅動DG2041A和DM3064，從而實現(xiàn)對硬件的快速測量。創(chuàng)建并編寫DLL的具體實現(xiàn)方法如下。
　　首先建立一個Win32 Dynamic-link Library(動態(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。這時生成一個.DEF文件，文件中的第一個語句必須是LIBRARY語句，通LIBRARY語句將此.DEF文件標識為所屬DLL，LIBRARY語句的后面是DLL的名稱，鏈接器會將此名稱放到DLL的導入庫中。EXPORTS語句列出導出函數(shù)的名稱，編譯后就生成了DLL文件。 在LabVIEW的VI中，經過互連接口->庫與可執(zhí)行程序->調用庫函數(shù)節(jié)點的方法，添加庫函數(shù)，右擊并在配置中選擇函數(shù)路徑和調用的函數(shù)，調用規(guī)范為C（如果調用API，一般選擇stdcall（WINAPI)），然后在參數(shù)項中添加函數(shù)中輸入輸出的參數(shù)，設置完畢就可以使用了。LabVIEW的調用動態(tài)鏈接庫模塊的界面和程序如圖6、圖7所示。

?

?

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

?

　　信號發(fā)生器開始產生掃頻信號后，數(shù)字萬用表開始測試北側電路的輸出信號，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調用，向儀器發(fā)送測量交流電的命令，再調用取電壓值的函數(shù)，通過數(shù)值轉換和數(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。將兩個數(shù)組一對一地組成一個新的二維數(shù)組，然后將其進行圖形化顯示。

?

4.3 測量結果及分析
　　實際測量的人機交互界面如圖10所示，界面下方的窗口用于顯示試驗電路的幅頻特性。為了便于分析和對比，圖中給出三條曲線，其中實線為虛擬儀器自動進行實際測試的結果；另一條較細的虛線為手動逐點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算機的理論計算值生成。根據(jù)以上結果可以進行一些特性分析，例如自動和手動測試的微小偏差是否由操作原因所至，而理論與實測的系統(tǒng)偏差是否由器件的標稱誤差引起等等。

?