设计一种综合式测试测量系统,使信号的产生和信号的采集相关联,能够应用到更多的测试场景,获取更多维度的测量信息,同时该系统对用户提供开发接口,允许用户根据自己的需要开发适合自己领域的应用以及控制界面。

1 现有技术情况

传统的测量仪器主要有四大件 - 万用表、直流稳压电源、示波器和信号发生器,这些仪器各自独立,但需要搭配在一起才能满足一个工程师最基本的测试测量需求。

2 现有技术缺陷

  • 功能分离,单独操作、单独供电,占用桌面空间大、占用电源插座多
  • 设备极少有联网的,设备之间没有数据关联,尤其是产生信号的设别和测试信号反应的设备之间相互独立
  • 操作界面复杂,一般用户无法充分使用其功能
  • 系统封闭,用户无法根据自己的需要定制其测试流程及控制界面

1 发明内容/改进点

基于树莓派CM4控制/显示核心 + FPGA为数据处理核心,连接高速ADC、DAC器件,实现开放式、多功能集成化测试测量仪器,支持语音控制和语音信息报告功能。 comp_instru_block.png

2 该发明的创新之处

  • 使用树莓派CM4(计算模块)为控制核心,运行Linux,系统开放,用户可以根据我们提供的测试测量API定制自己的测试测量应用以及控制界面
    • 该仪器平台同时可以同时运行其它与用户相关的应用程序,比如电路仿真、PCB设计文件查看、库存管理等
    • 该仪器平台具有语音控制和语音信息报告的功能,无需手工操作查看参数,为测试过程提供了极大的方便
  • 采用FPGA将测试信号的产生、电源的产生控制、信号的采集控制、采集数据的处理等于一体:
    • 配合我们定义的收发控制协议,可以通过发射/接收之间的相关关系,提取出更多关于被测对象的信息
    • 通过时域、频域2个维度的信息处理得到更多关于被测对象的信息
    • 通过机器学习,能够基于测试的数据进行智能诊断

3 该发明的有益效果

  • 成本大大降低 - 将多项功能(电源、信号发生器、示波器、频谱仪、万用表等)集成于一体
  • 系统开放,支持更多应用 - 用户可以定制自己的应用及控制界面。并支持更多非测试测量的专业应用。
  • 智能化程度大大提升 - 收/发相关、时域/频域联合分析、机器学习、智能语音控制和报告

4 是否存在替代方案?

  • 虚拟仪器 - 实现部分定制化功能,但不对外开放,且成本高
  • 口袋仪器,如ADALM2000、Analog Discovery - 仅通过USB连接电脑进行测试,智能化程度不够,还要借助电脑的显示屏幕,并占用一个USB端口。