摘 要：本文采用基于Labview的虛擬儀器技術，設計完成了一套具有GMR效應的樣品的H—R曲線虛擬儀器測試系統(tǒng)，通過IEEE488總線對兩個數(shù)字電壓表的控制，利用樣品在連續(xù)變化的磁場中電阻的變化趨勢，測量出該樣片的GMR效應，測量精度高、速度快、測試界面直觀、友好。 關鍵詞：GMR ;LABVIEW ;虛擬儀器 ;GPIB ;自動測試 [b][align=center]A System of Virtual Instrument Based On Labview for Measuring the GMR Effect CHEN chunxian MIN zi jian[/align][/b] Abstract: A set of virtual instrument system based on Labview for measuring the H-R curve of the simple with GMR effect is designed in this paper.The control for the two digital voltage meters is realized by the IEEE488 bus.The GMR characteristic is measured based on the changing-dicrection of the simple’s resistance in the magnetic field which has a linearity-continuous change .The measurement is of high precision and of high speed. The man-machine interface is direct and friendly. Keywords: GMR ; LABVIEW ; virtual instrument; GPIB; automatic testing 1、引言 　　金屬薄膜的磁電阻效應（GMR）由于具有靈敏度高、可靠性好等其它磁敏元器件所不具備的一系列優(yōu)點，得到國內(nèi)外的廣泛重視。目前在國外利用GMR效應制作的磁傳感器已經(jīng)用于磁頭、汽車測速、非接觸開關等領域。近些年又發(fā)現(xiàn)了GMI（磁阻抗）效應，其性能比GMR更優(yōu)異。我校物理系磁光實驗室（校重點實驗室）正在這方面進行深入的研究。其中該薄膜樣片的特性測量尤為重要，以下就是基于LABVIEW 構建的該薄膜樣片的GMR自動測試系統(tǒng)。 2、系統(tǒng)硬、軟件介紹 　　2.1基于GPIB總線的虛擬儀器硬件 　　由于計算機內(nèi)部采用與GPIB總線完全不同標準的總線，為使計算機作為GPIB系統(tǒng)控制器，必須在計算機的擴展槽上插一塊與GPIB總線相連的接口卡，本文采用的是美國NI公司的 AT-GPIB/TNT 型GPIB接口卡。PC機利用此接口卡，通過GPIB總線電纜與GPIB儀器相連，在軟件的支持下成為一臺完善的GPIB系統(tǒng)控制器。本系統(tǒng)接兩臺 Keithley2000數(shù)字萬用表（帶GPIB接口）。除外，系統(tǒng)還有一對亥姆霍茲線圈、掃描電源（幅值在正負20V呈低頻線性變化）、恒流源、四針精密探頭（測試樣品的夾具）。 　　2.2 LabVIEW 　　LabVIEW是一種圖形化的編程語言, 主要用來開發(fā)數(shù)據(jù)采集、儀器控制及數(shù)據(jù)處理分析等軟件,功能強大。目前, 該開發(fā)軟件在國際測試、測控行業(yè)比較流行, 在國內(nèi)的測控領域也得到廣泛應用。 　　采用美國NI公司的LABVIEW的圖形化編程語言作為開發(fā)平臺，可以通過三種方式對GPIB儀器進行控制： 　?。?） 用GPIB程序庫實現(xiàn)控制 　　在InstrumentI/O功能子模板下有許多GPIB函數(shù)，GPIB488-2子模板下有許多GPIB通訊功能子程序模塊，這些模塊在工作平臺上可以調(diào)用低層的488-2驅(qū)動軟件。 　?。?）利用儀器驅(qū)動程序進行控制 　　LABVIEW提供世界50多家知名廠家的600多種GPIB 儀器、VXI儀器以及串行口儀器的驅(qū)動程序。僅僅擁有控制單臺儀器的軟件，意義并不大，其真正意義在于可以把儀器驅(qū)動程序作為子程序調(diào)用。這樣利用儀器驅(qū)動程序庫，很方便的實現(xiàn)對GPIB儀器的控制。 　?。?）利用VISA庫實現(xiàn)控制 　　VISA（Virtual Instrument Software Architecture）,實質(zhì)是一個I/O接口軟件庫及其規(guī)范的總稱，它包含了GPIB儀器、VXI儀器、RS232儀器等各類儀器的控制操作。 　　所有的VISA功能模塊都包含在Instrument I/O功能模塊的VISA子模塊中，其中VISA OPEN模塊用于與指定的設備建立通訊;VISA WRITE 模塊把寫緩沖其中的字符串寫入指定的設備;VISA READ 模塊讀取制定設備的數(shù)據(jù);VISA CLOSE 模塊關閉制定設備的通訊過程，釋放系統(tǒng)資源。 　　本系統(tǒng)采用GPIB程序庫實現(xiàn)對GPIB儀器的控制。 3、測試系統(tǒng)組成及原理 　　基于GPIB總線的虛擬儀器系統(tǒng)組成原則，我們建立了一套H——R曲線虛擬儀器測試系統(tǒng)，計算機通過GPIB 接口卡及兩個Keithley2000 六位半數(shù)字電壓表對測試對象進行實時測試。樣片阻抗測量采用四端口測量法。兩根電流引線接1mA恒流源，另兩根電壓引線接Keithley2000數(shù)字電壓表，由于電壓測量回路的高輸入阻抗特性，吸取的電流極小，因此能夠避免引線及接點電阻給測量帶來的影響。樣片所在磁場的磁場的磁場強度時通過擬合曲線B=f（U/R）得到的，其中U為對亥姆霍茲線圈所加的電壓，R為線圈電阻，B為線圈在不同電壓下的磁場強度。 　　3.1系統(tǒng)測試硬件結構圖為： 　　本測試系統(tǒng)要研究的是樣品在連續(xù)線性變化的磁場中所呈現(xiàn)的阻值的變化特性，即數(shù)字表1的測量值（經(jīng)過處理為樣品阻值）隨數(shù)字表2的測量值（通過擬合曲線得到磁場強度）的變化情況，因此選擇 XY波形記錄控件來顯示測量結果。 　　要完成虛擬儀器的測試功能，軟件的設計是關鍵?；贚ABVIEW的虛擬儀器測試軟件設計包括前面板的設計及后臺圖形化控制程序的設計。前面板是圖形化用戶界面，模擬真實儀器，由控制、指示和修飾等部分組成。用戶可以使用各種圖標，如按鈕、開關、XY波形記錄控件等等，設置輸入數(shù)值和觀察輸出量。 　　3.2測試系統(tǒng)的前面板設計 　　L abV IEW 通過“所見即所得”的可視化技術建立起友好的人機界面,針對測試和過程控制領域,提供了大量的控制對象。本系統(tǒng)儀器控制前面板如圖1所示,主要控制對象包含有: [align=center] 圖1 虛擬儀器測試系統(tǒng)前面板設計[/align] 　　GPIB Address： 通過設置地址來控制指定的GP IB 儀器 　　功能： 數(shù)字表的測量功能，包括直流電流、交流電流、直流電壓、交流電壓、兩線電阻，四線電阻 　　某一點求平均值的個數(shù)N1：對N1個數(shù)取平均得到繪圖時的一個元素 　　N毫秒采集一個有效點：采樣時間間隔 　　取點數(shù)N： 采集夠N個元素后繪圖 　　Chart history size: XY波形記錄的最大緩存字節(jié)數(shù) 　　write: 點擊啟動測試 　　主要顯示對象: 　　XY chart: H——-R 曲線圖 　　STOP ： 點擊則停止采樣開始將H——-R 曲線數(shù)據(jù)以文本文件形式保存到可以選擇的路徑下 　　3.3對應前面板的后臺程序如下（圖形化語言）： [align=center] [/align] 　　該框圖充分利用了循環(huán)、順序和條件等程序控制的結構框架，靈活處理了各模塊間的連接，另外，全局變量及局部變量的運用也使前面板簡潔了許多?？驁D中為XY波形記錄建立的緩存Chart history size采用SubVI的形式也充分體現(xiàn)了LABVIEW的模塊化編程思想。 　　啟動測試后，有效數(shù)據(jù)顯示在XY波形圖上，若對測試效果滿意，按下STOP 按鈕停止測量，當彈出文件保存對話框時，輸入文件名及保存地址保存數(shù)據(jù)以便后處理。文件保存后，測量繼續(xù)。 　　框圖程序與系統(tǒng)硬件一起組成一個完整的虛擬儀器測試系統(tǒng)，充分體現(xiàn)了“軟件就是儀器”的思想。 4、結論 　　本文基于GPIB總線技術，計算機通過GPIB接口卡控制帶有GPIB總線接口的數(shù)字電壓表，在Labview環(huán)境下完成了虛擬儀器前面板以及后臺框圖程序的設計，建立了一套H—R曲線虛擬儀器測試系統(tǒng)。經(jīng)實際使用證明，該系統(tǒng)工作可靠，測量準確，與用傳統(tǒng)語言編寫的軟件相比，界面簡潔、清晰。這也充分體現(xiàn)了LABVIEW在自動測試領域的優(yōu)勢及輝煌的前景，尤其為巨磁電阻的特性測量提供了更直觀更便捷的測試平臺。 參考文獻： 　　[1]楊樂平等.LABVIEW程序設計與應用.北京：電子工業(yè)出版社，2001 　　[2]劉君華等.虛擬儀器圖形化編程語言LABVIEW教程.西安電子科技大學出版社，2001 　　[3]KETHLEY2000 User’s Manual 　　[4]郭占山等 .GPIB儀器標準及測試系統(tǒng)組成.儀器儀表用戶，2002，9（1）：39-41 　　[5]http://www.ni.com 　　[6]肖瑩 漆漢宏 .基于GPIB接口總線的虛擬儀器.微計算機信息，2004，06 ：87-89