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基于LabVIEW的光收发一体模块测试系统的设计与分析.pdf
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基于LabVIEW的光收发一体模块测试系统的设计与分析.pdf
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摘 要
I
摘 要
虚拟仪器是现代测试技术和计算机技术深层次结合的产物,其作为信息技术的重
要组成部分,具有很高的研究价值和广阔的应用前景。虚拟仪器技术大大突破了传统
技术在数据采集、处理、显示、存储等方面的限制,因此在工程技术应用中如何更好
的应用和发展虚拟仪器技术是一个值得研究的课题。
本文所阐述的测试系统是基于LabVIEW的虚拟仪器开发,可完成待测光模块的测试
信号的采集、实时显示、处理和数据存储的全部过程,LabVIEW为自动测试系统提供了
一个良好的平台。该系统的开发原理适用于各类型自动测试系统,并且具有数据采集
精度高、人机界面友好、稳定性好等特点。
本文首先阐述了光器件的测试现状和发展,接着分析了近年来国内外虚拟仪器技术
的现状和发展,对虚拟仪器的构成形式及其特点优势进行了探讨。在此基础之上,本
文详细阐述了光模块测试系统的测试原理、总体结构设计思想、硬件设计思想。重点
阐述了虚拟仪器开发环境LabVIEW 下的软件开发过程和模块设计实现。本文设计并实
现了测试信号提取电路,开发了包括界面、预处理模块各项测试和测试结果显示的全
部应用软件。本文针对LabVIEW 环境下如何利用ActiveX 技术进行数据库开发和实现
报表打印功能进行了详细的分析,并给出了具体的实现方案。
在光模块自动测试系统的实现中,采用 PC 机作为测试系统的主体,使用软件技术
实现部分硬件的工作,提高系统的可移植性和通用性,优化光模块自动测试系统。以
微机为中心的自动测试系统完成光模块各项性能参数的测试,可以有效降低测试成本,
提高测试的准确性和测试效率。
关键词:虚拟仪器;自动测试系统;LabVIEW; 光模块
基于 LabVIEW 的光收发一体模块测试系统的设计与
分析
大 摘 要
虚拟仪器是现代测试技术和计算机技术深层次结合的产物,其作为信息技术
的重要组成部分,具有很高的研究价值和广阔的应用前景。虚拟仪器技术大大突
破了传统测试技术在数据采集、处理、显示、存储等方面的限制,因此在工程技
术应用中如何更好的应用和发展虚拟仪器技术是一个值得研究的课题。
本课题来自江苏奥雷光电有限公司模块生产线。随着光纤通信的迅猛发展,
光模块的测试工作量急剧增加,测试内容日趋复杂,对测试设备的功能和性能要
求也日益提高。在很多情况下,人工测试往往费时费事,达不到光模块大批量生
产要求的速度和效率,采用自动测试可以有效解决该问题。进口和国产光模块测
试仪器功能多但价格也高这就直接增加了测试系统搭建的成本,而成本是扩大生
产规模的需要考虑重要因素,因此从测试速率和成本两方面考虑都需要开发自主
测试平台。
本文所阐述的测试系统是基于LabVIEW的虚拟仪器,可完成待测光模块的测
试信号的采集、实时显示、处理和数据存储的全部过程,LabVIEW为自动测试系
统提供了一个良好的平台。该系统的开发原理适用于各类型自动测试系统,并且
具有数据采集精度高、人机界面友好、稳定性好等特点。
本论文在研究传统测试系统的基础上开发一套基于虚拟仪器技术的光模块
自动测试系统,实现对光模块的各项性能参数进行自动测试,以满足生产需要,
包括部分硬件的设计和测试软件的开发。其主要研究内容如下:
1.本文首先详细介绍了光模块测试系统的测试目的、测试内容、测试原理。
论述了测试系统的一般设计过程。分析前人测试系统的特性建立改进的测试系统
模型,详述了改进测试系统的硬件结构,阐述了基于LabVIEW平台的软件部分。
软件部分的可实现测试过程的参数化,对试验台工作过程能很好的控制,能自动
采集和处理测试数据,测试数据准确可靠;能实时显示试验数据,具有数据和性
能曲线记录、存储、打印的功能。
2.本文介绍对虚拟仪器数据采集系统的配置、程序实现。论述了数字通信
中位同步技术,其为时钟数据恢复的设计提供理论依据。详细叙述了时钟数据
恢复电路的工作原理和实现方法。
3.本文首先介绍 LabVIEW 平台开发设计的登录、系统自检界面、用户主界
面并进行实现和测试,为在光模块测试系统应用奠定基础。接着介绍了信号分析
处理中用到的各种分析方法和虚拟仪器的实现:(1) 信号的时域分析,包括自相
关分析、互相关分析、窗函数分析;(2)信号的频域分析,包括傅立叶谱分析、
功率谱分析、频率响应函数分析、倒频谱分析、; (3)信号的幅值域分析,包括
概率密度函数和概率分布函数、幅值域特征参数的提取、幅值域分析功能的软件
实现等;(4)信号的时频域分析,包括短时傅立叶变换以及短时傅立叶变换的
LabVIEW 实现。本文对信号处理的虚拟仪器实现进行系统介绍的同时将各种方
法的软件实现做成子函数模块,完成本文测试系统的软件程序设计。
4. 本文详细讨论了测试数据的管理,从数据管理的基本管理手段开始讨论
三种不同管理方法。本文采用数据库管理方法,方便用户对数据的保存、调用、
分析等不同的后期处理工作。选择LabVIEW的数据库处理功能来完成本文的数
据库建立,修改等功能,在此基础上最后讨论了测试数据的报表生成方案设计。
在光模块自动测试系统的实现中,采用 PC 机作为测试系统的主体,使用软
件技术实现部分硬件的工作,提高系统的可移植性和通用性,优化光模块自动测
试系统。以微机为中心的自动测试系统完成光模块各项性能参数的测试,可以有
效降低测试成本,提高测试的准确性和测试效率。
关键词:虚拟仪器;自动测试系统;LabVIEW; 光模块
ABSTRACT
II
ABSTRACT
Virtual instrument results of technology of modern measuring combined deeply with
the technology of computer. The technology of virtual instrument, as one of important parts
of information technology, has great value to technical study and has good prospects for
application.
Automatic test system basing on LabVIEW virtual instrument, which helps complete
automatic test system with data acquisition, data processing and showing, result storing in
real time automatically, is explained in this paper. LabVIEW provides a very good platform
for implementing automatic test system. The automatic test system we designed can be
suitable for all kinds of automatic test systems with characteristic of high precision in data
acquisition,friendly interface between operator and test systems and steady operation.
At first, the present situation and development of the test system for the optical
transceiver Modules are introduced.Then, several kinds of virtual instruments are evaluated
in this paper and the merits of virtual instruments are also analyzed compared to traditional
instruments after giving a brief introduction to the present situation and development of
virtual instrument at home and abroad. Then, the software structure and model of virtual
instrument is analyzed, the I/O interface software of virtual instrument is presented and the
principle of designing drivers of virtual instrument is summarized. According to the analysis
of the first five chapters, the designing of system structure and hardware structure is given
in this paper. In this paper emphasis is given on the software designing and implementing
under programming environment of LabVIEW. The circuits of recovering the clock from
the random is designed and implemented. The application software including interfaces and
measuring modules of preprocessing devices is fully developed. Additionally, the problem
of developing systems of databases and implementing report generating using ActiveX
technology is analyzed and solved in this paper.
The idea of virtual instruments is introduced to the design of this automatic testing
system in which personal computer acts as a main control component. In this system
software completes part work of hardware, which enhancs the flexibility and versatility.
Optimized automatic testing system for optical transceiver modules is completed. The
automatic test system based on VI can accomplish the auto-test of optical transceiver
modules’ parameters with one computer, which reduces the test cost, improves the test
accuracy and efficiency, and enforces the system flexibility.
KEYWORDS:Virtual Instrument;Automatic Test System;LabVIEW;Optical
Transceiver Modules
The design and analyses of automatic test system
based on LabVIEW for the optical transceiver
modules
ABSTRACT
Virtual instrument results of technology of modern measuring combined deeply with the
technology of computer. The technology of virtual instrument, as one of important parts of
information technology, has great value to technical study and has good prospects for application.
The topic comes from the optical transceiver production line of Allary company in Jiangsu.
With the rapid development of optical fiber communication, optical module testing workload
increased dramatically, the growing complexity of testing content, which demand the test
equipment functionality and performance requirements be also increased. In many cases, manual
testing consume time and is often cumbersome, which do not meet the speed and efficiency of
optical modules mass production requirements ,which automatic test can be used only to solve.
According the high price of import and domestic optical modules testing equipment, yet this is
also important fact to expand the scale of production, the testing speed and cost are the two
considerations need to be developed independently test platform.
Automatic test system basing on LabVIEW virtual instrument, which helps complete
automatic test system with data acquisition, data processing and showing, result storing in real
time automatically, is explained in this paper. LabVIEW provides a very good platform for
implementing automatic test system. The automatic test system we designed can be suitable for all
kinds of automatic test systems with characteristic of high precision in data acquisition,friendly
interface between operator and test systems and steady operation.
On the basis of study the traditional test system, the paper design the development of a set
of technologies based on virtual instrument optical module automatic test system for the optical
modules for automatic test performance parameters to meet the needs of production, including
some hardware design and testing software Development. Its main contents are as follows:
At first, the paper introduces the purpose of, content, principle of the optical module test
system. The paper discusses the general test system design process. The paper analyses previous
testing system in order to establish improved the characteristics of the test model, introduces
improved testing the system's hardware structure and the part of the software basing on
LabVIEW . Part of the software testing process can achieve the parameters of the test bed can be
very good process control, automatic collection and processing of test data, test data are accurate
and reliable; can display real-time test data with data and performance curves record, store, print
function.
Second, this paper introduces the Virtual Instrument Data Acquisition System configuration
processes, discusses synchronization in digital communication technology, clock and data
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