一種基于高穩(wěn)定電源虛擬測試系統(tǒng)的設計方案

1.3、定義3458A測量功能

如要測量直流電壓，則需發(fā)送FUNC DCV 命令至3458A，DCV 為FUNC 的第1 個參量，第2 個參數口r 以定義測量分辨率，其設置方式包括以下兩方面：

(1)Autorange方式：在每次讀數前萬用表3458A 取樣輸入數據，并且自動選擇測量范圍，因此這種方式需要花費更多的測量時間。在power-on/PRESET NORM狀態(tài)下，Autorange被使能，也可使用ARANGE ONCE命令選擇將Autorange使能一次。

(2)定義范圍方式：例如若使用“DCV 2.5”命令，則將設置萬用表3458A 的最大輸入電壓為2.5 V，萬用表白動選擇量程為DC10 V，其程序框圖如圖6所示。

2、配置3458A的A/D轉換器程序設計

A/D 轉換器的設置決定測量速度、分辨率、精度和電壓或電阻測量時的抗噪聲，配置A/D轉換器的因素有三個：參考頻率、綜合時間和分辨率。參考頻率與萬用表抵制噪聲的能力有關，這里應注意當斷電或者Reset后，參考頻率值恢復為默認值，需重新設置參考頻率值;綜合時間為A/D 轉換器測量輸入信號的時間，可以用NPIC命令或APER命令來設置綜合時間，例如若A/D轉換器的參考頻率設置為50 Hz，則其周期為1 50 =20 ms，假如設置10PLCs，則綜合時間為20 ms×10=200 ms;在測量DC或電阻時，分辨率是取決于A/D轉換器的綜合時間的，當定義分辨率時，就相當于間接定義了綜合時間，其程序框圖如圖7所示。

3、設置3458A的觸發(fā)事件

若要使萬用表讀數，則必須按順序執(zhí)行以下三個事件：觸發(fā)端事件、觸發(fā)事件和取樣事件。

(1)觸發(fā)端事件使能觸發(fā)事件，用TARM命令定義。

(2)觸發(fā)事件使能取樣事件，用TRIG命令定義。

(3)當取樣事件發(fā)生時，萬用表讀一次數。然后按照定義好的讀數次數，萬用表循環(huán)讀數。用NRDGS 命令定義，第一個參量為每次觸發(fā)事件后讀數個數，第2個參量為定義取樣事件方式，其程序框圖如圖8所示。

測試結果

使用該系統(tǒng)首先對3458A數字表的零漂(測試兩表筆短接時電壓值即電壓表的零漂)進行測量，在實驗室環(huán)境下得到如圖9 所示的測試曲線。當3458A 數字表穩(wěn)定工作時，得到其零漂小于1 μV ，因此可以看出該系統(tǒng)具有相當高的精度，當測試電壓值超過1 V 時，可以達到1 ppm的測試精度。

然后使用該系統(tǒng)測試了電子顯微鏡的物鏡線圈恒流電源的穩(wěn)定度。由于線圈恒流電源中，其采樣電阻具有非常高的穩(wěn)定度(置于恒溫郵箱中且溫漂小于1 ppm/℃)，因此采集該電阻兩端的電壓就可以計算出線圈電流的穩(wěn)定度。當電源工作比較穩(wěn)定時，使用該系統(tǒng)采集采樣電阻兩端的數據以。txt文件格式存儲。使用Excel軟件可以方便地對存儲的數據進行處理。如圖10所示，可以得到整體效果圖，然后可以選擇一段比較平穩(wěn)的10 min 數據來進行處理計算，就可以得到電源的1 min穩(wěn)定度。

結語

本文提出了一種基于高穩(wěn)定電源虛擬測試系統(tǒng)設計方案。該方案中所設計的系統(tǒng)硬件平臺基于GPIB總線，以8位半數字多用表為高精度電壓采集設備，軟件系統(tǒng)以LabVIEW為開發(fā)平臺，可以實時采集處理線圈電流反饋的電壓信號。應用該系統(tǒng)測試了穩(wěn)定度為 2 ppm/min的物鏡線圈電源。通過實踐應用，在多路高穩(wěn)定的電源穩(wěn)定度測試中，該系統(tǒng)具有高精度，方便與高效等優(yōu)點。由于采用計算機軟件采集處理測試數據，可以減少人為的測量、處理誤差，同時節(jié)省大量的人力物力，提高了工作的效率。