微波天线反射面均方根测量系统研究与应用

0 引 言

目前对天线反射面均方根的测量采用测量标准样板法，测量环节还停留在手工测量和人为目测判断阶段，尚无完善的测量记录。而这也导致产品测量过程繁琐、结论判定依据不明确、测量数据记录不完整等情况出现，在产品质量控制管理方面漏洞较多。针对以上问题，本文经过对测量环节的分析，提出一套完整的天线反射面测量自动采集的综合解决方案。该方案从测量标准样板集中器的设计、测量流程、测量数据采集、测量误差计算、数据展示及数据存储等方面进行了综合管理，在产品测量过程中采用带测量仪表和采集器的标准样板和软件系统实现测量过程全面的信息化管理，减少测量人员繁琐的数据记录工作，方便测量人员自动判定测量结果和查询测量记录数据。同时为企业生产过程的信息化提供更加精细的支撑，提升生产测量过程的效率和管理水平。

1 总体设计方案

微波天线反射面均方根测量系统以含测量装置的标准样板为基础，利用软件通信技术实现测量数据的自动采集、自动误差计算、自动结论判定。系统采用 C/S 结构（Client/Server，客户机 / 服务器），可单机运行，也适合在企业局域网内实现测量业务流程和信息的全面管理。系统结构分为如下三层 ：

（1）在标准样板上安装多个数字百分表，实现数据采集功能，每个数字百分表带 RS 232 通信口；

（2）集中器采用并发通信方式，通过串口同时采集数字百分表的测量数据，并将采集的数据通过 RS 485 总线发送到上位机 ；

（3）上位机软件系统对采集器返回的数据进行相关运算处理。

系统的总体结构如图 1 所示。

2 硬件组成

2.1 数字百分表

数字百分表是测量数据采集装置，可实现测量数据的自动采集与多点同时测量。

（1）技术指标 ：其量程范围为 0 ～ 12.7 mm，示值分辨力为 0.01 mm /0.005"。

（2）主要功能 ：任意位置置 0，便于微差测量。制式任意转换，适应不同的单位制。具有数据保持、快速显示、快速跟寻最大值与最小值（只显示一组测量数据中的最大值、最小值的功能）。备有串行数据输出口，经集中器可与带 RS 232插口的计算机连接进行数据处理。

2.2 通信集中器

通信集中器是数字百分表的通信采集模块，数字表通过RS 232 通信实现数据集中采集，并将数据通过 RS 485 通信口上传至上位机系统，实时得出测量误差，实现测量过程的自动化。集中器的电路连接如图 2 所示。

（1）为了方便集中器的使用，采用双层电路板设计，确保集中器的体积符合安装要求。每个通道采用独立的单片机运算单元，有利于提升数据的采集并发能力和执行效率。

（2）集中器具备上位机通信复位功能和同步功能，可确保数据采集的同时、同步和测量数据的可靠性。

3 软件功能

测量系统的软件系统采用 C/S 结构（Client/Server，客户机 / 服务器），可自动采集、保存测量数据，对采集器返回的数据进行均方根运算，并判断测量结果是否满足要求，对测量过程的不合理情况进行报警提示。

系统主要包含天线信息管理、数据采集和误差计算、测量结论判定、数据查询、测试人员管理、权限管理等功能模块。

4 天线测量过程

把待测的天线反射面放在工作台上找平，将样板放在平衡支架上，将通信电缆分别连接到样板集中器和电脑对应的接口上，对每个数字百分表进行校零操作。启动软件采集测量数据，然后将样板转动 45°，再次读取数据，依次循环，最后进行自动计算，得出锅面的均方根值。天线测量顺序过程如图 3 所示。

5 结 语

本系统以数字百分表的通信为基础，在测量标准样板上安装一定数量的数字仪表，采用集中器进行测量数据自动采集，实现多点同时测量与测量过程的自动化。该系统经测试发现，在防止人为干预测量结果方面得到了使用者的肯定，为提高产品的质量监督水平提供了有效的管理工具。