基于虛擬儀器的儀表電源自動測試系統(tǒng)的設計與應用

　　1引言

　　儀表電源的性能優(yōu)劣會直接影響到儀表的工作，為了保證儀表能夠在復雜環(huán)境卜正常工作，對儀表電源的性能提出了兩個基木要求:穩(wěn)定性和可靠性。在大批量的儀表電源的性能檢測中，完全依靠人工完成，將耗費大量的時間和精力，因此設計開發(fā)了一種儀表電源自動測試平臺，對儀表電源實行快速、自動和準確測試，并給出測試報告。

　　2儀表電源性能指標

　　儀表電源的性能指標主要有二項:源效應、負載效應和漂移。源效應和負載效應體現了儀表電源的穩(wěn)定性能，而漂移體現了儀表電源可靠性能。

　　源效應的測量是僅山于源電壓的變化而引起電壓或電流穩(wěn)定輸出量的變化量的測量。對于穩(wěn)壓儀表電源的源效應測量，采用圖1所示電路，計算公式為

220伏時，負載分別為最大值、最小值時取樣電阻凡上的輸出電壓值;U為源電壓為198伏、242伏時，負載分別為最大值、最小值時取樣電阻凡上的輸出電壓值;R，為取樣電阻。

　　負載效應的測量是僅山于負載的變化而引起電壓或電流穩(wěn)定輸出量的變化量的測量。對于穩(wěn)壓儀表電源負載效應的測量，采用圖1所示電路，計算公式為:

變?yōu)榱慊蜃钚☆~定值時被測穩(wěn)壓儀表電源輸出電壓值。

　　對于穩(wěn)流儀表電源負載效應的測量，采用圖2所示電路，計算公式為

其中為穩(wěn)流儀表電源的負載效應;1偽負載電壓為最大額定值時取樣電阻凡上的輸出電壓值;V_i為負載電壓改變?yōu)榱慊蝾~定最小值時取樣電阻R₂上的輸出電壓值;R₂為取樣電阻。

　　漂移的測量是在電源預熱、安穩(wěn)(熱平衡)后，電壓或電流穩(wěn)定輸出量在規(guī)定時間內的緩慢和連續(xù)最大變化量的測量，包括輸出擾動，頻率范圍從直流20hz。對穩(wěn)壓儀表電源漂移的測量，采用圖3所示的連接示意圖，測量計算公式為:

　　3測試系統(tǒng)硬件設計

　　針對上述性能指標的自動、快速、準確測量，采用了如圖5所示的硬件框圖。

　　該硬件平臺主要山模擬信號調理單元、模擬信號采集轉換單元(A/D)、上位機單元、可編程電源、可編程負載以及各連接總線組成。在自動測試過程中，首先上位機通過GPIB總線控制可編程電源的輸出和可編程負載的大小，以滿足待測電源各性能指標測試過程中的測試條件;然后信號調理單元將待測電源的輸入電參數和輸出電參數調理成合適大小，以方便上位機對模擬信號的采樣與處理，Jl將處理結果通過CAN總線傳遞給上位機;最后上位機接受到下位機傳輸過來的數據，通過虛擬儀器而板顯示，并保存數據，給出性能報告。

　　考慮到下位機的功能只是控制模擬信號通過A/D轉換芯片轉換、接收A/D裝換后的數據Jl二處理、與上位機進行數據交換，因此普通的單片機完全可以勝任;而A/D轉換芯片則選用的是ADS7864，它可以同時采樣保持6路模擬信號Jl二進行轉換，精度也達到12位，可以滿足系統(tǒng)的要求;可編程電源采用的是Chroma公司的中-相可編程交流電源Chroma6560，它能夠輸出高達SOOV的電壓，分辨率能達到0.1 V，精度達到I%，負載調整率為0.2%，因此完全能夠滿足測試系統(tǒng)的要求;在各種連接總線中，山于可編程電源有多種總線連接方式，因此總線有多種選擇，木系統(tǒng)中選擇了GPIB作為可編程電源的連接總線，而考慮到待測電源的遠程測試，下位機與上位機的通信總線選取了具有遠程通信能力的CAN總線。