基于虛擬儀器的儀表電源自動測試系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)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(fù)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(shè)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(zhǔn)確測試，并給出測試報告。

　　2儀表電源性能指標(biāo)

　　儀表電源的性能指標(biāo)主要有二項:源效應(yīng)、負(fù)載效應(yīng)和漂移。源效應(yīng)和負(fù)載效應(yīng)體現(xiàn)了儀表電源的穩(wěn)定性能，而漂移體現(xiàn)了儀表電源可靠性能。

　　源效應(yīng)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(yīng)測量，采用圖1所示電路，計算公式為

220伏時，負(fù)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(fù)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(fù)載效應(yīng)的測量是僅山于負(fù)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(fù)載效應(yīng)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(fù)載效應(yīng)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(fù)載效應(yīng);1偽負(fù)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(fù)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(yù)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(nèi)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(shè)計

　　針對上述性能指標(biāo)的自動、快速、準(zhǔn)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(diào)理單元、模擬信號采集轉(zhuǎn)換單元(A/D)、上位機單元、可編程電源、可編程負(fù)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(fù)載的大小，以滿足待測電源各性能指標(biāo)測試過程中的測試條件;然后信號調(diào)理單元將待測電源的輸入電參數(shù)和輸出電參數(shù)調(diào)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(jié)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(shù)據(jù)，通過虛擬儀器而板顯示，并保存數(shù)據(jù)，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(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)換、接收A/D裝換后的數(shù)據(jù)Jl二處理、與上位機進行數(shù)據(jù)交換，因此普通的單片機完全可以勝任;而A/D轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(fù)載調(diào)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(yuǎn)程測試，下位機與上位機的通信總線選取了具有遠(yuǎn)程通信能力的CAN總線。