基于LABVIEW的GMR虚拟仪器自动测试系统.docx

基于LABVIEW的GMR虚拟仪器自动测试系统ronggang导语：本文采用基于Labview的虚拟仪器技术，设计完成了一套具有GMR效应的样品的HR曲线虚拟仪器测试系统，通过IEEE488总线对两个数字电压表的控制摘要：本文采用基于Labview的虚拟仪器技术，设计完成了一套具有GMR效应的样品的HR曲线虚拟仪器测试系统，通过IEEE488总线对两个数字电压表的控制，利用样品在连续变化的磁场中电阻的变化趋势，测量出该样片的GMR效应，测量精度高、速度快、测试界面直观、友好。关键词：GMR;LABVIEW;虚拟仪器;GPIB;自动测试balign=centerASystemofVirtualInstrumentBasedOnLabviewforMeasuringtheGMREffectCHENchunxianMINzijian/align/bAbstract:AsetofvirtualinstrumentsystembasedonLabviewformeasuringtheH-RcurveofthesimplewithGMReffectisdesignedinthispaper.ThecontrolforthetwodigitalvoltagemetersisrealizedbytheIEEE488bus.TheGMRcharacteristicismeasuredbasedonthechanging-dicrectionofthesimplesresistanceinthemagneticfieldwhichhasalinearity-continuouschange.Themeasurementisofhighprecisionandofhighspeed.Theman-machineinterfaceisdirectandfriendly.Keywords:GMR;LABVIEW;virtualinstrument;GPIB;automatictesting金属薄膜的磁电阻效应GMR由于具有灵敏度高、可靠性好等其它磁敏元器件所不具备的一系列优点，得到国内外的广泛重视。目前在国外利用GMR效应制作的磁传感器已经用于磁头、汽车测速、非接触开关等领域。近些年又发现了GMI磁阻抗效应，其性能比GMR更优异。我校物理系磁光实验室校重点实验室正在这方面进展深化的研究。其中该薄膜样片的特性测量尤为重要，以下就是基于LABVIEW构建的该薄膜样片的GMR自动测试系统。2、系统硬、软件介绍2.1基于GPIB总线的虚拟仪器硬件由于计算机内部采用与GPIB总线完全不同标准的总线，为使计算机作为GPIB系统控制器，必须在计算机的扩展槽上插一块与GPIB总线相连的接口卡，本文采用的是美国NI公司的AT-GPIB/TNT型GPIB接口卡。PC机利用此接口卡，通过GPIB总线电缆与GPIB仪器相连，在软件的支持下成为一台完善的GPIB系统控制器。本系统接两台Keithley2000数字万用表带GPIB接口。除外，系统还有一对亥姆霍兹线圈、扫描电源幅值在正负20V呈低频线性变化、恒流源、四针精细探头测试样品的夹具。2.2LabVIEWLabVIEW是一种图形化的编程语言,主要用来开发数据收集、仪器控制及数据处理分析等软件,功能强大。目前,该开发软件在国际测试、测控行业比拟流行,在国内的测控领域也得到广泛应用。采用美国NI公司的LABVIEW的图形化编程语言作为开发平台，可以通过三种方式对GPIB仪器进展控制：1用GPIB程序库实现控制在InstrumentI/O功能子模板下有许多GPIB函数，GPIB488-2子模板下有许多GPIB通讯功能子程序模块，这些模块在工作平台上可以调用低层的488-2驱动软件。2利用仪器驱动程序进展控制LABVIEW提供世界50多家知名厂家的600多种GPIB仪器、VXI仪器和串行口仪器的驱动程序。仅仅拥有控制单台仪器的软件，意义并不大，其真正意义在于可以把仪器驱动程序作为子程序调用。这样利用仪器驱动程序库，很方便的实现对GPIB仪器的控制。3利用VISA库实现控制VISAVirtualInstrumentSoftwareArchitecture,本质是一个I/O接口软件库及其标准的总称，它包含了GPIB仪器、VXI仪器、RS232仪器等各类仪器的控制操作。所有的VISA功能模块都包含在InstrumentI/O功能模块的VISA子模块中，其中VISAOPEN模块用于与指定的设备建立通讯;VISAWRITE模块把写缓冲其中的字符串写入指定的设备;VISAREAD模块读取制定设备的数据;VISACLOSE模块关闭制定设备的通讯经过，释放系统资源。本系统采用GPIB程序库实现对GPIB仪器的控制。3、测试系统组成及原理基于GPIB总线的虚拟仪器系统组成原那么，我们建立了一套HR曲线虚拟仪器测试系统，计算机通过GPIB接口卡及两个Keithley2000六位半数字电压表对测试对象进展实时测试。样片阻抗测量采用四端口测量法。两根电流引线接1mA恒流源，另两根电压引线接Keithley2000数字电压表，由于电压测量回路的高输入阻抗特性，汲取的电流极小，因此可以防止引线及接点电阻给测量带来的影响。样片所在磁场的磁场的磁场强度时通过拟合曲线B=fU/R得到的，其中U为对亥姆霍兹线圈所加的电压，R为线圈电阻，B为线圈在不同电压下的磁场强度。3.1系统测试硬件构造图为：本测试系统要研究的是样品在连续线性变化的磁场中所呈现的阻值的变化特性，即数字表1的测量值经过处理为样品阻值随数字表2的测量值通过拟合曲线得到磁场强度的变化情况，因此选择XY波形记录控件来显示测量结果。要完成虚拟仪器的测试功能，软件的设计是关键。基于LABVIEW的虚拟仪器测试软件设计包括前面板的设计及后台图形化控制程序的设计。前面板是图形化用户界面，模拟真实仪器，由控制、指示和修饰等局部组成。用户可以使用各种图标，如按钮、开关、XY波形记录控件等等，设置输入数值和观察输出量。3.2测试系统的前面板设计LabVIEW通过“所见即所得的可视化技术建立起友好的人机界面,针对测试和经过控制领域,提供了大量的控制对象。本系统仪器控制前面板如图1所示,主要控制对象包含有:align=center图1虚拟仪器测试系统前面板设计/alignGPIBAddress：通过设置地址来控制指定的GPIB仪器功能：数字表的测量功能，包括直流电流、沟通电流、直流电压、沟通电压、两线电阻，四线电阻某一点求平均值的个数N1：对N1个数取平均得到绘图时的一个元素N毫秒收集一个有效点：采样时间间隔取点数N：收集够N个元素后绘图Charthistorysize:XY波形记录的最大缓存字节数write:点击启动测试主要显示对象:XYchart:H-R曲线图STOP：点击那么停顿采样开场将H-R曲线数据以文本文件形式保存到可以选择的途径下3.3对应前面板的后台程序如下图形化语言：align=center