基于虚拟仪器的仪表电源自动测试系统的设计与应用

1引言

仪表电源的性能优劣会直接影响到仪表的工作，为了保证仪表能够在复杂环境卜正常工作，对仪表电源的性能提出了两个基木要求:稳定性和可靠性。在大批量的仪表电源的性能检测中，完全依靠人工完成，将耗费大量的时间和精力，因此设计开发了一种仪表电源自动测试平台，对仪表电源实行快速、自动和准确测试，并给出测试报告。

　　2仪表电源性能指标

　　仪表电源的性能指标主要有二项:源效应、负载效应和漂移。源效应和负载效应体现了仪表电源的稳定性能，而漂移体现了仪表电源可靠性能。

　　源效应的测量是仅山于源电压的变化而引起电压或电流稳定输出量的变化量的测量。对于稳压仪表电源的源效应测量，采用图1所示电路，计算公式为

220伏时，负载分别为最大值、最小值时取样电阻凡上的输出电压值;U为源电压为198伏、242伏时，负载分别为最大值、最小值时取样电阻凡上的输出电压值;R，为取样电阻。

　　负载效应的测量是仅山于负载的变化而引起电压或电流稳定输出量的变化量的测量。对于稳压仪表电源负载效应的测量，采用图1所示电路，计算公式为:

变为零或最小额定值时被测稳压仪表电源输出电压值。

　　对于稳流仪表电源负载效应的测量，采用图2所示电路，计算公式为

其中为稳流仪表电源的负载效应;1伪负载电压为最大额定值时取样电阻凡上的输出电压值;V_i为负载电压改变为零或额定最小值时取样电阻R₂上的输出电压值;R₂为取样电阻。

　　漂移的测量是在电源预热、安稳(热平衡)后，电压或电流稳定输出量在规定时间内的缓慢和连续最大变化量的测量，包括输出扰动，频率范围从直流20hz。对稳压仪表电源漂移的测量，采用图3所示的连接示意图，测量计算公式为:

　　3测试系统硬件设计

　　针对上述性能指标的自动、快速、准确测量，采用了如图5所示的硬件框图。

　　该硬件平台主要山模拟信号调理单元、模拟信号采集转换单元(A/D)、上位机单元、可编程电源、可编程负载以及各连接总线组成。在自动测试过程中，首先上位机通过GPIB总线控制可编程电源的输出和可编程负载的大小，以满足待测电源各性能指标测试过程中的测试条件;然后信号调理单元将待测电源的输入电参数和输出电参数调理成合适大小，以方便上位机对模拟信号的采样与处理，Jl将处理结果通过CAN总线传递给上位机;最后上位机接受到下位机传输过来的数据，通过虚拟仪器而板显示，并保存数据，给出性能报告。

　　考虑到下位机的功能只是控制模拟信号通过A/D转换芯片转换、接收A/D装换后的数据Jl二处理、与上位机进行数据交换，因此普通的单片机完全可以胜任;而A/D转换芯片则选用的是ADS7864，它可以同时采样保持6路模拟信号Jl二进行转换，精度也达到12位，可以满足系统的要求;可编程电源采用的是Chroma公司的中-相可编程交流电源Chroma6560，它能够输出高达SOOV的电压，分辨率能达到0.1 V，精度达到I%，负载调整率为0.2%，因此完全能够满足测试系统的要求;在各种连接总线中，山于可编程电源有多种总线连接方式，因此总线有多种选择，木系统中选择了GPIB作为可编程电源的连接总线，而考虑到待测电源的远程测试，下位机与上位机的通信总线选取了具有远程通信能力的CAN总线。