论文总字数：18488字

目 录

一、绪论 1

1.1引言 1

1.2行波管的历史 1

1.3虚拟仪器 2

1.4行波管老练的研究背景与我国现状 3

1.4.1行波管的概念 3

1.4.2行波管原理   4

1.4.3行波管在我国现状 4

二、系统方案设计 5

2.1系统总体设计目标 5

2.2研究目的及内容 6

2.3主程序系统功能简介 7

2.3.1数据图表显示 7

2.3.2故障警报显示 7

2.4本章小结 7

三、系统软件设计 7

3.1用户登录界面程序设计 7

3.1.1用户登录界面程序 8

3.1.2登录程序跳转主程序 9

3.1.3登录程序作用以及不足 10

3.2通信串口模块设计 10

3.2.1模块设计 10

3.2.2通信模块的作用与不足 11

3.3图形显示程序设计 12

3.3.1老炼模式下的图形显示程序设计 12

3.3.2练习模式下的图形显示程序设计 13

3.3.3图形显示程序的作用与不足波形图 15

3.4数据表格程序显示设计 15

3.4.1老炼模式下的数据表格程序显示设计 15

3.4.2练习模式下的数据表格程序显示设计 17

3.4.3数据表格显示模块的作用与不足 18

3.5系统警报程序设计 18

3.5.1警报功能设计 18

3.5.2警报功能设计的作用与不足 20

3.6系统运行模式板块设计 20

3.7其他程序设计 21

3.7.1数据波形保存设计 21

3.7.2数据波形回放程序设计 21

3.7.3采集进度的程序设计 22

3.7.4采集进度暂停程序设计 24

3.8软件前面板展示 24

3.9本章小结 25

四、总结和展望 25

参考文献: 26

致谢 28

通用行波管老炼检测系统上位机设计

任华燕

，China

Abstract：This paper is the design of PC burn-in test system of universal traveling wave tube. The PC system design of the system is based on labview. PC real-time data statistical functions, to facilitate analysis of the data, reduce the workload; chart data display function, is conducive to the simulated data, convenient intuitive concluded, fault alarm function, when the data is abnormal, warning light display, convenient to solve the abnormal data and data analysis. Can be intuitive and effective to observe general traveling wave tube burn-in test system data changes through the design of the host computer, data trend graph, system, convenient user real-time detection system.

Key words：Traveling wave tube ; Aging ; Detecting system ; PC

一、绪论

1.1引言

行波管是真空电子管的一种。它的原理是利用电子束和行波场来将微波信号信号进行放大，具体原因就是他们的相互有效的作用。因此，它有着大功率，高效益，高增益，宽频带的优点，除此之外，它的使用寿命也很长。电真空器件的特性需要器件保持它自己的真空度与性能，以此来延长它的使用寿命以及保障设备性能的优良度。所以，对于那么多对的真空电子管来说，行波管，尤其是大功率的管子，特别需要时不时地对其进行老炼处理，一般来说，人们就是通过对行波管进行通电来保障其自身性能的，在这些性能中最重要的就是维持真空度以及阴极的活性。如果，不定期对行波管进行通电老炼，行波管的阴极活性就会下降，简而言之就是阴极发射能力会减弱, 最终的后果就是行波管的性能会失效或行波管整个管子都损坏了，致使它寿命剪短。大功率行波管元器件的购买成本一般都比较大，通常情况下，使用者需要花费几十万美金的价格才可以买到这样的行波管，购买的花费比较大，但是同样的一旦损坏，就会造成使用者经济上的大量亏损。对行波管进行老炼，可提高行波管的使用寿命30 %～ 50 %，由此可节省大量经费。此外，对行波管进行定期的通电老练，既可以有效地提高行波管的性能参数，又可以保持装有行波管的武器装备的性能指标。行波管由于经过老炼后的性能参数值会被优化，所以，武器装备性能提升了，从而使得装有该武器的部队装备的战斗力也提升了。所以最后结论，通用行波管老炼检测系统的设计能很好的帮助使用者管理装备，节省经费。

1.2行波管的历史

行波管的历史最早可以追溯到1940 年，当时林登布莱德提出了有关电子束与高频波同步进行的相互作用，可以使得信号被放大的概念。从此，人们开始了行波管的研究。直到1943年，人类历史上的第一支行波管被成功的制造出来，它的制造人就是康夫纳，正如第一台计算机被研究出来一样，这是一个划时代的成功。从此之后，研发学者们展开了不断地改进行波管的性能功用的旅程。到了1947年，人们尝试用不同的理论来开发行波管，低噪声行波管就是人们从皮尔斯的小信号理论的探索中，成功研发出来的。正如它命名的名字一样，它的特性就是拥有很宽的工作频带、相当高的增益，还有十分小的的噪声系数，这些都是这款行波管的优良之处，这一行波管的出现，代表了人们对行波管的研究热情达到了一定高度，它的发展呈现一片欣欣向荣的气象。在接下来的二十几年里，行波管的研究制造工作如猎豹奔跑般，急速的发展起来，世界各国的科学家们不约而同的都开始对行波管的特性进行了研究，探索。之后，人们通过对周期性的永久磁性聚焦系统的理解与掌握，将其运用到对行波管的研究与制造中，至此，行波管不再有着硕大笨重的外表，它的体积变小了和重量也减小了，这一理论的运用使得行波管的推广速度加快了，使用面积也变大了。行波管的应用范围开始变大，不仅减少了成本，还美化了行波管的外表。然而正是此时，人们对制造行波管的手艺逐渐进入成熟阶段，制造出来的行波管能够很好的支持装备的性能，可靠性很高。这原本是一个行波管制造水平提高的绝佳时机，但是后来因为半导体技术的扩展，人们在对信号进行处理的电路中，不再使用功率小的行波管，而是用固体器件完全替代了行波管的位置，在集成电路技术中，尤其明显。固态元器件技术在这一时期快速的提高成长起来，这使得很多人以为行波管即将进入末世，它的地位会渐渐的被有着工作电压低、体积小优点的固态器件所取代，与此同时，一些国家也不再展开对行波管的研究，使得其的成长开始步入滞缓过程。但是几年之后，人们发现在高频大功率的场合下，如电子战系统，卫星通信转发器或者卫星广播发射机，行波管可以提供独到的好处，一时间，固态元器件原本的优势不在是优势了，它的小体积的特性反而比不上行波管的大体积的特点了，人们又开始进入研究行波管的热潮。之后，人们对行波管的具体应用范围也有了一个深度的了解了，行波管的发展与研究进入一稳定的研究阶段。现在行波管对与众多的电子设备来说，已经是一个不可代替的微波电子元器件了，它的应用方向也从原来狭窄的片面到现在的被普遍地使用在雷达设备、电子对抗、卫星领域、各类装备的导航以及智能遥控等领域了。

1.3虚拟仪器

虚拟仪器，顾名思义：就是虚假模拟的仪器。它出生于1986年，世界各国的工程师和科学家们用NI Labview来设计各个产品。他们通过高质量的模块化硬件，加上适当的软件来进行检测程序，记录数据以及一些人工智能工程的应用。人们很好的利用虚拟仪器的特性，从而对产品进行一系列应用测试，改善了产品的质量，使得产品能够尽快的投放进市场，减少了生产成本，提高了生产效率，为使用者减少了金钱与时间的投入。

在国外，尤其是美国（世界上最大的虚拟仪器制造国），虚拟仪器因其方便有效的使用方式（功能超卓的处理器和文件I/O），在个人电脑技术的发展金进化的基础上，展现出强劲的生命力，很快地就形成了一种新型的产业结构。从1986年开始，经过八年的积累，在美国的虚拟仪器生产开发商有接近100家之多，累计产出有上千种设备，1994年底的成交金额更是实现了2.93亿美金，对整个仪器销售金额来说，是它的4%。我使用的是NI的虚拟仪器，利用集成化的虚拟仪器环境，与实际设备（也就是下位机）进行通信，用分析采集的数据，模拟数据来分析数据等手段，来实现我们的项目任务需求，对一定范围内的产品开发效率的提升有着很好的作用。

中国于1997年引入虚拟仪器。中国的商家，开发者，研究者在使用虚拟仪器的同时，也开始进行了虚拟仪器的研究以及生产。在中国境内，哈工大仪器王是第一家虚拟仪器的生产开发商，从它诞生之日起，就意味着中国也能够使用自己生产的虚拟仪器了。现在，中国大陆上的虚拟仪器生产厂家已经有很多了，比较出名的就比如上海的聚星仪器，成都的纵横仪器等。虚拟仪器研究已经成为现代化的机械科学领域的领跑者，是该前沿学科中的一个。虽然，我们国家对虚拟仪器的研究起步比较晚，但是，我国的学者们，科学家们都很重视虚拟仪器技术。国家自然科学基金委员会将虚拟仪器研究提为“十五”阶段优先提高经济补助的范围，使我国的虚拟仪器研究成长保证了优良的环境背景以及经济基石。我使用的是串口通信方式，利用简单的协议，下位机将数据传送到上位机。串口通信模块接收数据。我接触labview是源于2015年的全国虚拟仪器大赛，自1986年该公司发布图形化虚拟仪器开发平台LabVIEW后，它为了推广labview的影响，会定期举办虚拟仪器大赛。我开始接触labview。目前，该平台因其方便快捷，省时高效的特点，成为了虚拟仪器发展的主流平台。

1.4行波管老练的研究背景与我国现状

1.4.1行波管的概念

行波管等于能够成功使得信号被放大的微波电子管，用通俗的话讲就是，该管通过不断的调制电子束的前进速率，来实现放大。在TWT中，信号因为电子束跟slow wave电路中的微波场能够产生共同作用，当该作用是有效时，信号就会被放大。具体过程就是，在波长范围为6-40个的slow wave电路中，电子束将它的速度能量即动能，接连不停歇地传递给微波信号场时，信号就会同比例变大。

行波管的种类有很多，但是它的组成部分大多有以下一个部分：电子枪、慢波电路、集中衰减器、能量耦合器、聚焦系统以及收集极等。根据使用不同理论原理，以及目的目标，有着不同的电子枪，目前，市面上有应用皮尔斯原理的平行流枪和会聚枪、高导流系数枪、阳控枪、栅控枪、无截获栅控枪以及噪声很小的枪等，这些都是市场上比较常见的电子枪。电子枪的功能就是生出切合使用者使用目标的电子束。除此之外，还需要聚焦系统。通过聚焦系统，电子束能很好的保留目的要求的形体大小，让其能够成功的通过慢波电路，在这个电路中和微波场产生有用的交互效应，最后成功抵达收集极，被其吸收。等待着被放大的微波信号则与电子束路径不同，它是经过使用能量耦合器才到达这个电路的。进入后，沿着慢波电路行进。电子束和不断运动的微波场开始动能互换，从而形成微波信号能够变大的现象。变大以后的信号通过使用能量耦合器才被传送于设备处。

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