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论文研究-基于LabVIEW的安捷伦4284A-LCR测量系统的开发 .pdf
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基于LabVIEW的安捷伦4284A-LCR测量系统的开发,林支慷,陈爱平,利用LabVIEW2016开发了基于4284A-LCR测量仪的多功能测量系统。采用Keithley-GPIB488转接线实现计算机USB端口与4284A-LCR测量仪GPIB端口的物理连接��
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基于 LabVIEW 的安捷伦 4284A-LCR 测量
系统的开发
#
林支慷,陈爱平,顾大伟
**
(南京工业大学数理科学学院物理系,南京 211800) 5
摘要:利用 LabVIEW2016 开发了基于 4284A-LCR 测量仪的多功能测量系统。采用
Keithley-GPIB488 转接线实现计算机 USB 端口与 4284A-LCR 测量仪 GPIB 端口的物理连接。
该系统中驱动程序部分利用 LabVIEW 中的 VISA 通讯函数与子 VI 进行开发,实现
4284A-LCR 测量仪与计算机的通讯功能。在集成 4284A-LCR 测量仪前面板测量功能的基础
上,测量系统增加了频率范围设定、介电频谱和介电温谱的图形化显示以及海量数据存储等10
功能。
关键词:LabVIEW;介电频谱;介电温谱;LCR 测量系统
中图分类号:TP274+.2
Development of 4284A-LCR Measurement System Based on
LabVIEW
15
Lin Zhikang, Chen Aiping, Gu Dawei
(Department of physics, School of Mathematical sciences, Nanjing Tech University, Nanjing
211800)
Abstract: By using the virtual instrument software LabVIEW2016, a multi-functional measurement
system was designed based on 4284A-LCR.The function of communication between PC and
20
4284A-LCR was achieved by LabVIEW’s VISA communication functions and sub VI. Connections
between USB port of PC and 4284A-LCR were realized with Keithley-GPIB488tieline. On the basis of
the integration of the front panel measuring functions of 4284A-LCR,the additional functions were
added to the measurement system, such as frequency setting, graphical displaying of
frequency-dependent electrical parameters spectra and temperature dielectric spectrumand massive data
25
storage.
Keywords: LabVIEW; Frequency-dependent electrical parameters spectra; Temperature dielectric
spectrum; Measuring system of LCR
0 引言 30
LCR 测量仪是能够测量电感、电容、电阻、阻抗等电参数的仪器,可用于交流等效电
阻及其时间常数、电容及其介质损耗、自感及其线圈品质因数和互感等电参数的精密测量,
通常也称之为 LCR 表。作为一种常规测量仪器,LCR 测量仪在实验室中被广泛应用
[1]
。近
几年来,LCR 表发展较为迅速,更新换代较快。4284A-LCR 测量仪是某公司生产的具有多
种功能和较高测试频率的新型 LCR 表。该 LCR 表的基本精度为 0.05%,测试频率最高达35
1MHz,频率分辨率可达 10mHz,提供了 GPIB(通用接口总线)接口,能满足自动分选测
基金项目:江苏省大学生创新创业训练计划项目(201710291021Z)
作者简介:林支慷(1996-),男,在校本科生,主要研究方向:虚拟仪器软件开发
通信联系人:顾大伟(1978-),男,讲师,主要研究方向:新型储能材料与器件、虚拟仪器设计. E-mail:
dwgu@njtech.edu.cn
40
45
50
55
60
65
中
国
试,
捷
伦
基
于
公
司
器
软
观,
广
Ma
c
程
序
化
实
谱
测
1
般
适
机
U
的
数
件
列
认
的
1.1
Arc
h
高
层
清
零
出
端
国
科技
论
数据传输
和
4284A-LC
R
伦
科技有限
公
于
4284A-LC
R
司
推出的一
种
软
件平台之
一
广
泛应用于
仪
c
intosh 和 U
N
序
在 PC 端完
整
实
时显示测
量
测
量功能。
利用 La
b
4284A-LC
R
适
用于电气
干
U
SB 端口通
过
数
据传输与
控
列
表中增加
了
的
GPIB 地址
GPIB
通
LabVIEW
h
itecture,VI
S
层
API
[7]
。La
b
零
模块、VIS
A
图 2 为 42
8
端
口,将其
创
论
文在
线
和
少量测量
结
R
自带存储
空
公
司给出的
仪
R
的多功能
测
种
基于 G 语
言
一
。LabVIE
W
仪
器控制、数
据
N
IX 等多种
操
整
移植了 4
2
量
数据,便
捷
b
VIEW
实
R
测量仪提
供
干
扰轻微的
实
过
Keithley-
G
控
制。GPIB4
8
了
一个 KUSB
为 17。
图 1
利
通
讯程序
中使用标
准
S
A)完成对
仪
b
VIEW 内
置
A
写入模块
、
8
4A-LCR 的
创
建为读写
子
线
结
果保存等要
空
间有限,
无
仪
器程序说明
测
量程序,
实
言
的虚拟仪
器
W
平台编写
程
据
采集、数
据
操
作系统。
在
2
84A 的测量
功
捷
的存储测量
实
现 PC
与
供
了 GPIB 接
实
验室和生
产
G
PIB488 转
接
8
8 转接线与
-488 端口(
利
用 GPIB 转接
准
的输入/输
出
仪
器的控制。
置
了多个 VIS
、
VISA 读
取
LabVIEW
版
子
VI,该部
分
- 2 -
求。
无
法独立进
行
,我们采用
实
现了 PC
端
器
软件开发
工
程
序过程便
捷
据
显示等领
域
在
PC+4284
A
功
能,并对
其
数据,增加
了
与
4284A-
L
口。GPIB
是
产
现场,其通
接
线与 4284
A
PC 连接后,
图 1),此
端
线在计算机中
出
应用程序
VISA 是
对
A 函数,可
取
模块、VIS
A
版
本的基本
读
分
按功能可
分
行
长时间的
实
LabVIEW2
0
端
控制操作 L
C
工
具,是目
前
捷
,控件选
择
域
[2-4]
。此外,
L
A
测量系统
中
其
功能进一
步
了
4284A
的
L
CR 通
讯
是
一种设备
与
讯方式实现
简
A
的 GPIB
接
在计算机
设
端
口将与 428
4
增加的 KUSB
-
编程接口
(
对
其他总线
驱
以分别实现
A
关闭模块
等
读
写范例,
我
分
为五个模
块
http
实
时测量及
数
0
16 进行进
一
C
R 表。Lab
V
前
国际上应
用
择
丰富多样,
L
abVIEW
还
中
,我们利
用
步
丰富。该
测
的
自动扫频
测
讯
连接
与
计算机连
接
简
单
[5-6]
。
本
接
口相连接,
设
备管理器
内
4
A 实现通
讯
-
488 端口
(
Virtual Ins
t
驱
动函数进
行
VISA 打开
模
等
功能
[8-9]
。
我
们在此范
例
块
:VISA 打
开
://www.paper.
e
数
据存储。利
一
步开发,编
V
IEW 是美
国
用
最广泛的
虚
程序框图
清
还
兼容 Windo
w
用
LabVIEW
测
量系统可以
测
量功能和
介
接
的总线协
议
本
系统是利用
实现测量
过
内
可看到计
算
讯
连接,428
4
t
rument Sof
t
行
统一封装的
模
块、VISA
例
上添加输
入
开
模块、VIS
e
du.cn
用安
写了
国
NI
虚
拟仪
清
晰直
w
s、
编写
图形
电温
议
,一
计算
过
程中
算
机硬
4
A 默
t
ware
一个
设备
入
和输
A 设
70
75
80
85
90
中
国
备
清
统
是
建
了
化。
符,
AS
C
总
数
1.2
将
命
功
能
功能
FUN
C
C
C
C
C
C
C
L
L
L
…
国
科技
论
清
零模块、V
I
是
利用此子
V
了
初始化子
V
如图 2 所
示
“VISA 打
开
该标识符
可
“VISA 设
备
“VISA 写
入
C
II 字符串
发
“VISA 读
取
数
的设置。
“VISA 关
闭
指令语
法
4284A-LC
R
命
令写入 VI
S
能
和参数设
定
选择
C
: IMP___ F
U
C
PD
C
PG
C
PQ
C
PRP
C
SD
C
SRS
L
PQ
L
PD
L
PG
…
…
例如,将“
F
论
文在
线
I
SA 写入模
块
V
I 进行深入
开
V
I,方便后
期
示
,VISA 初
始
开
”函数,用
于
可
用于调用
该
备
清零”函数,
入
”函数,用
于
发
送两种通信
方
取
”函数,用
于
闭
”函数,用
于
法
R
的功能非
常
S
A 缓冲区
发
定
所需的指
令
量程选择
U
NC:IMP:RANG:
AUTO ON
10OHM
30OHM
100OHM
300OHM
1KOHM
10KOHM
30KOHM
100KOHM
……
F
UNC:IMP C
线
块
、VISA
读
开
发得到的。
期
程序编写。
图 2
读
始
化模块主
要
于
打开 VIS
A
该
设备的其他
用于对设
备
于
输入要发
送
方
式。
于
得到仪器
执
于
在结束通
信
常
强大,具有
1
发
送给 4284
A
令
语法。
表 14 284
A
速度
选
___ APE
R
SH
M
E
LO
N
PD”指令写
入
- 3 -
读
取模块、VI
另外,我
们
读
写子 VI 程
序
要
将仪器通
讯
A
资源名称
指
操作。
备
的输入和
输
送
的字符串
即
执
行“VISA
写
信
时,关闭
设
1
0 余种测量
功
A
可以实现
相
A
-LCR 指令语
法
选
择
电
平
(5m
V
R
___ VOLT
_
OR
E
D
N
G
入
VISA 缓
冲
S
A 关闭模
块
们
将读写子 V
序
框图
讯
端口对应
的
指
定设备的
会
输
出缓冲区
进
即
可。LabVI
E
写
入”的字符
指
设
备对话句
柄
功
能。依据
安
相
应的测量
功
法
与参数说明
平
电压
V
~2V)
偏
(-
5
_
__V BIAS
冲
区,可以
使
http
块
。本文设
计
I 中 VISA
读
的
GPIB 端
口
会
话句柄并
返
进
行清零。
E
W 软件同
样
指
令后的结
果
柄
,释放 VIS
A
安
捷伦公司
给
功
能。表 1
给
偏
置电压
5
V~5V)
:VOLT___MV
使
4284A 系
统
://www.paper.
e
计
的多功能测
读
取模块去
除
口
按特定参
数
返
回会话句
柄
样
支持字节
发
果
,需要注意
A
资源。
给
出的指令
语
给
出了部分 4
2
频率设定
(20Hz~20k
H
FREQ___
统
当前的测
量
e
du.cn
量系
除
,创
数
初始
柄
标识
发
送和
字节
语
法,
2
84A
H
z)
量
功能
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