基于虛擬儀器的儀表電源自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

　　1引言

　　儀表電源的性能優(yōu)劣會(huì)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(duì)儀表電源的性能提出了兩個(gè)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(cè)中，完全依靠人工完成，將耗費(fèi)大量的時(shí)間和精力，因此設(shè)計(jì)開發(fā)了一種儀表電源自動(dòng)測(cè)試平臺(tái)，對(duì)儀表電源實(shí)行快速、自動(dòng)和準(zhǔn)確測(cè)試，并給出測(cè)試報(bào)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(xiàng):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(cè)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(cè)量。對(duì)于穩(wěn)壓儀表電源的源效應(yīng)測(cè)量，采用圖1所示電路，計(jì)算公式為

220伏時(shí)，負(fù)載分別為最大值、最小值時(shí)取樣電阻凡上的輸出電壓值;U為源電壓為198伏、242伏時(shí)，負(fù)載分別為最大值、最小值時(shí)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(cè)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(cè)量。對(duì)于穩(wěn)壓儀表電源負(fù)載效應(yīng)的測(cè)量，采用圖1所示電路，計(jì)算公式為:

變?yōu)榱慊蜃钚☆~定值時(shí)被測(cè)穩(wěn)壓儀表電源輸出電壓值。

　　對(duì)于穩(wěn)流儀表電源負(fù)載效應(yīng)的測(cè)量，采用圖2所示電路，計(jì)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(shí)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(shí)取樣電阻R₂上的輸出電壓值;R₂為取樣電阻。

　　漂移的測(cè)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(shí)間內(nèi)的緩慢和連續(xù)最大變化量的測(cè)量，包括輸出擾動(dòng)，頻率范圍從直流20hz。對(duì)穩(wěn)壓儀表電源漂移的測(cè)量，采用圖3所示的連接示意圖，測(cè)量計(jì)算公式為:

　　3測(cè)試系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　針對(duì)上述性能指標(biāo)的自動(dòng)、快速、準(zhǔn)確測(cè)量，采用了如圖5所示的硬件框圖。

　　該硬件平臺(tái)主要山模擬信號(hào)調(diào)理單元、模擬信號(hào)采集轉(zhuǎn)換單元(A/D)、上位機(jī)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(dòng)測(cè)試過程中，首先上位機(jī)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(cè)電源各性能指標(biāo)測(cè)試過程中的測(cè)試條件;然后信號(hào)調(diào)理單元將待測(cè)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(jī)對(duì)模擬信號(hào)的采樣與處理，Jl將處理結(jié)果通過CAN總線傳遞給上位機(jī);最后上位機(jī)接受到下位機(jī)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(bào)告。

　　考慮到下位機(jī)的功能只是控制模擬信號(hào)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(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，因此普通的單片機(jī)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(shí)采樣保持6路模擬信號(hào)Jl二進(jìn)行轉(zhuǎn)換，精度也達(dá)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(dá)SOOV的電壓，分辨率能達(dá)到0.1 V，精度達(dá)到I%，負(fù)載調(diào)整率為0.2%，因此完全能夠滿足測(cè)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(cè)電源的遠(yuǎn)程測(cè)試，下位機(jī)與上位機(jī)的通信總線選取了具有遠(yuǎn)程通信能力的CAN總線。