1. 量子测控虚拟实验平台环境搭建与仪器连接验证

实验平台的三层连接关系

量子测控虚拟实验平台由三层构成：软件层（测控主控软件与仪器驱动）、虚拟仪器层（虚拟示波器、任意波形发生器、数据采集卡）和通信链路层（虚拟总线/回环通道）。环境搭建的核心不是“装完软件就结束”，而是让三层之间的通信链路可被自检确认。下图给出本例要验证的连接拓扑与自检信号流向。

环境搭建与驱动配置的关键动作

虚拟平台虽然不接真实硬件，但驱动绑定与设备枚举逻辑与真实测控系统一致。建议按“先软件、再驱动、后链路”的顺序推进，每一步都留下可核对的证据。

1. 安装测控主控软件：确认安装路径无中文与空格，安装完成后启动主控软件，检查“设备管理器”面板是否为空列表（此时尚未绑定驱动，属正常状态）。
2. 配置虚拟仪器驱动：在驱动配置界面为三台虚拟仪器分别指定驱动类型与逻辑地址。本例约定：AWG 逻辑地址 AWG0::CH1，示波器 OSC0::CH1，DAQ DAQ0::AI0。逻辑地址是后续自检脚本引用设备的唯一标识，必须与驱动配置一致。
3. 建立回环通道：将 AWG CH1 输出映射到示波器 CH1 输入，同时分路到 DAQ AI0。虚拟平台中该映射通过“通道路由表”完成，需确认路由方向为“输出→输入”，避免反向配置导致无信号。
4. 执行连接自检：调用主控软件的自检功能，依次检查设备枚举、驱动握手、通道连通三项。任一项失败时，自检报告会给出失败环节，便于定位。

用自检脚本验证通信链路

手工点击自检按钮只能得到“通过/失败”，无法留下基础参数。更可靠的做法是写一段自检脚本，主动下发已知信号并读回测量值，把连接状态与基础参数写入记录。下面给出一个可运行的自检脚本示例（Python 风格，虚拟平台提供同名 API）。

from qc_vlab import Session, AWG, OSC, DAQ

# 1. 建立会话并绑定逻辑地址
s = Session()
awg = AWG(s, "AWG0::CH1")
osc = OSC(s, "OSC0::CH1")
daq = DAQ(s, "DAQ0::AI0")

# 2. 下发自检信号：1 kHz 正弦，1.0 Vpp，直流偏置 0 V
awg.set_waveform(shape="sine", freq=1e3, vpp=1.0, offset=0.0)
awg.output_on()

# 3. 配置示波器采集参数
osc.set_channel(1, range_vpp=2.0, coupling="DC")
osc.set_timebase(200e-6)          # 200 µs/div
osc.set_trigger(source="CH1", level=0.0, edge="rising")

# 4. 配置 DAQ 采样参数
daq.set_channel("AI0", range_v=5.0, coupling="DC")
daq.set_sample_rate(100e3)
daq.set_samples(2000)             # 20 ms 采集窗口

# 5. 采集并读回测量值
osc_meas = osc.measure(channel=1, items=["freq", "vpp"])
daq_data = daq.read()

# 6. 判据与记录
freq_ok = abs(osc_meas["freq"] - 1e3) / 1e3 < 0.02      # 频率误差 < 2%
vpp_ok  = abs(osc_meas["vpp"] - 1.0) / 1.0 < 0.05       # 幅度误差 < 5%
link_ok = freq_ok and vpp_ok

record = {
    "AWG0::CH1": {"connected": awg.is_connected(), "freq_set": 1e3, "vpp_set": 1.0},
    "OSC0::CH1": {"connected": osc.is_connected(), "freq_meas": osc_meas["freq"], "vpp_meas": osc_meas["vpp"]},
    "DAQ0::AI0": {"connected": daq.is_connected(), "fs": 100e3, "n": len(daq_data)},
    "link_ok": link_ok,
}
print(record)

脚本中的判据阈值（频率 2%、幅度 5%）是教学示例值，实际项目中应根据仪器指标收紧或放宽。运行后若 link_ok 为 True，说明 AWG→OSC 回环链路与 DAQ 分路均正常；若为 False，先看 freq_meas 与 vpp_meas 偏离方向：频率偏差大通常是时基或触发设置问题，幅度偏差大通常是量程或耦合方式不匹配。

连接状态与基础参数记录表

自检完成后，把关键状态与参数整理成一张记录表，作为后续实验的基线。下表为示例数据，字段可直接用于实验报告。

常见连接异常的定位思路

• 设备列表为空：驱动未绑定或逻辑地址拼写不一致。核对驱动配置界面中的地址与脚本中的字符串是否逐字符相同。
• 示波器无波形：触发源选错通道、触发电平超出信号范围，或 AWG 输出未使能。先确认 output_on() 已调用，再检查触发设置。
• DAQ 数据全零：通道号与路由分路节点不匹配，或量程设置过大导致小信号被淹没。将量程从 ±5 V 收窄到 ±2 V 再试。
• 频率读回偏差大：示波器时基与信号周期不匹配，导致测量窗口内周期数不足。1 kHz 信号建议时基不超过 500 µs/div。

完成以上步骤后，平台即具备“可下发、可采集、可判读”的基础能力，连接状态与基础参数也已形成可追溯的记录，为后续脉冲波形生成与示波器触发实验提供了稳定的起点。