微波天線反射面均方根測量系統(tǒng)研究與應(yīng)用

0 引 言

目前對天線反射面均方根的測量采用測量標(biāo)準(zhǔn)樣板法，測量環(huán)節(jié)還停留在手工測量和人為目測判斷階段，尚無完善的測量記錄。而這也導(dǎo)致產(chǎn)品測量過程繁瑣、結(jié)論判定依據(jù)不明確、測量數(shù)據(jù)記錄不完整等情況出現(xiàn)，在產(chǎn)品質(zhì)量控制管理方面漏洞較多。針對以上問題，本文經(jīng)過對測量環(huán)節(jié)的分析，提出一套完整的天線反射面測量自動(dòng)采集的綜合解決方案。該方案從測量標(biāo)準(zhǔn)樣板集中器的設(shè)計(jì)、測量流程、測量數(shù)據(jù)采集、測量誤差計(jì)算、數(shù)據(jù)展示及數(shù)據(jù)存儲等方面進(jìn)行了綜合管理，在產(chǎn)品測量過程中采用帶測量儀表和采集器的標(biāo)準(zhǔn)樣板和軟件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)測量過程全面的信息化管理，減少測量人員繁瑣的數(shù)據(jù)記錄工作，方便測量人員自動(dòng)判定測量結(jié)果和查詢測量記錄數(shù)據(jù)。同時(shí)為企業(yè)生產(chǎn)過程的信息化提供更加精細(xì)的支撐，提升生產(chǎn)測量過程的效率和管理水平。

1 總體設(shè)計(jì)方案

微波天線反射面均方根測量系統(tǒng)以含測量裝置的標(biāo)準(zhǔn)樣板為基礎(chǔ)，利用軟件通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)測量數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集、自動(dòng)誤差計(jì)算、自動(dòng)結(jié)論判定。系統(tǒng)采用 C/S 結(jié)構(gòu)（Client/Server，客戶機(jī) / 服務(wù)器），可單機(jī)運(yùn)行，也適合在企業(yè)局域網(wǎng)內(nèi)實(shí)現(xiàn)測量業(yè)務(wù)流程和信息的全面管理。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分為如下三層 ：

（1）在標(biāo)準(zhǔn)樣板上安裝多個(gè)數(shù)字百分表，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集功能，每個(gè)數(shù)字百分表帶 RS 232 通信口；

（2）集中器采用并發(fā)通信方式，通過串口同時(shí)采集數(shù)字百分表的測量數(shù)據(jù)，并將采集的數(shù)據(jù)通過 RS 485 總線發(fā)送到上位機(jī) ；

（3）上位機(jī)軟件系統(tǒng)對采集器返回的數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算處理。

系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。

2 硬件組成

2.1 數(shù)字百分表

數(shù)字百分表是測量數(shù)據(jù)采集裝置，可實(shí)現(xiàn)測量數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集與多點(diǎn)同時(shí)測量。

（1）技術(shù)指標(biāo) ：其量程范圍為 0 ～ 12.7 mm，示值分辨力為 0.01 mm /0.005"。

（2）主要功能 ：任意位置置 0，便于微差測量。制式任意轉(zhuǎn)換，適應(yīng)不同的單位制。具有數(shù)據(jù)保持、快速顯示、快速跟尋最大值與最小值（只顯示一組測量數(shù)據(jù)中的最大值、最小值的功能）。備有串行數(shù)據(jù)輸出口，經(jīng)集中器可與帶 RS 232插口的計(jì)算機(jī)連接進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

2.2 通信集中器

通信集中器是數(shù)字百分表的通信采集模塊，數(shù)字表通過RS 232 通信實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)集中采集，并將數(shù)據(jù)通過 RS 485 通信口上傳至上位機(jī)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)得出測量誤差，實(shí)現(xiàn)測量過程的自動(dòng)化。集中器的電路連接如圖 2 所示。

（1）為了方便集中器的使用，采用雙層電路板設(shè)計(jì)，確保集中器的體積符合安裝要求。每個(gè)通道采用獨(dú)立的單片機(jī)運(yùn)算單元，有利于提升數(shù)據(jù)的采集并發(fā)能力和執(zhí)行效率。

（2）集中器具備上位機(jī)通信復(fù)位功能和同步功能，可確保數(shù)據(jù)采集的同時(shí)、同步和測量數(shù)據(jù)的可靠性。

3 軟件功能

測量系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)采用 C/S 結(jié)構(gòu)（Client/Server，客戶機(jī) / 服務(wù)器），可自動(dòng)采集、保存測量數(shù)據(jù)，對采集器返回的數(shù)據(jù)進(jìn)行均方根運(yùn)算，并判斷測量結(jié)果是否滿足要求，對測量過程的不合理情況進(jìn)行報(bào)警提示。

系統(tǒng)主要包含天線信息管理、數(shù)據(jù)采集和誤差計(jì)算、測量結(jié)論判定、數(shù)據(jù)查詢、測試人員管理、權(quán)限管理等功能模塊。

4 天線測量過程

把待測的天線反射面放在工作臺上找平，將樣板放在平衡支架上，將通信電纜分別連接到樣板集中器和電腦對應(yīng)的接口上，對每個(gè)數(shù)字百分表進(jìn)行校零操作。啟動(dòng)軟件采集測量數(shù)據(jù)，然后將樣板轉(zhuǎn)動(dòng) 45°，再次讀取數(shù)據(jù)，依次循環(huán)，最后進(jìn)行自動(dòng)計(jì)算，得出鍋面的均方根值。天線測量順序過程如圖 3 所示。

5 結(jié) 語

本系統(tǒng)以數(shù)字百分表的通信為基礎(chǔ)，在測量標(biāo)準(zhǔn)樣板上安裝一定數(shù)量的數(shù)字儀表，采用集中器進(jìn)行測量數(shù)據(jù)自動(dòng)采集，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)同時(shí)測量與測量過程的自動(dòng)化。該系統(tǒng)經(jīng)測試發(fā)現(xiàn)，在防止人為干預(yù)測量結(jié)果方面得到了使用者的肯定，為提高產(chǎn)品的質(zhì)量監(jiān)督水平提供了有效的管理工具。