基于LabVIEW的二次電源測試系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

【摘要】根據(jù)某型導(dǎo)彈二次電源測試要求，設(shè)計了針對二次電源多路信號輸出進行采集的自動化測量系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過數(shù)字開關(guān)量I/O卡控制信號調(diào)理電路進行負(fù)載的轉(zhuǎn)換和多路測量信號的切換。以Angilent GPIB板卡為基礎(chǔ)，控制電子測量儀器對二次電源的靜態(tài)和瞬態(tài)輸出特性進行測量。軟件平臺基于Labview構(gòu)建，具有成熟的開發(fā)流程和高可靠性。

【關(guān)鍵詞】自動化測試系統(tǒng)；高可靠性； Labview

Abstract：According to the test requirement of secondary power supply in missile ，automated measurement system is designed for collecting secondary power supply module multi-channel output signal，the signal modulation circuitry is controlled by the system which converts the load and multi-switches the measuring signal through the digital switch I/O card，controlling electronic measuring instrument to measure static or transient characteristics of the secondary power output based on Angilent GPIB board .Software platform build on Labview，with a mature development process and high reliability.

Key words：automated measurement system；high reliability；Labview

1.引言

二次電源組件用于將彈體熱電池輸出的直流電變換成不同輸出電壓的多路隔離式直流穩(wěn)定電源，為導(dǎo)彈飛行控制系統(tǒng)提供高可靠性的供電，在批生產(chǎn)時，需要對二次電源的輸出特性做具有高效率、一定精度的自動化測試并可對數(shù)據(jù)進行有效的管理[1]。本文針對二次電源的靜態(tài)和瞬態(tài)輸出特性測試指標(biāo)，基于Labview虛擬儀器技術(shù)，設(shè)計出具有擴展性和高可靠性的自動化測試系統(tǒng)，解決了系統(tǒng)測試效率低，測試數(shù)據(jù)不易管理等問題[2]。

2.測試系統(tǒng)的硬件設(shè)計

系統(tǒng)硬件主要由工控機（內(nèi)置基于GPIB總線的Angilent 82350B板卡和基于ISA總線的Advantech PCI-734 I/O卡）、示波器（TDS 3012B）、數(shù)字多用表（KEITHLEY 2000）、信號調(diào)理板、供電電源組成，其總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

測試系統(tǒng)的控制核心單元是工控機，測控板卡和通用測量儀器通過PCI總線接收控制、調(diào)度命令，同時進行數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)存儲、結(jié)果判斷以及結(jié)果顯示、打印報表等工作。

GPIB卡負(fù)責(zé)與示波器、多用表的通信，繼電器I/O模塊卡用于控制被測產(chǎn)品工作電源的輸人/輸出，以及一些控制邏輯的切換[3]。

調(diào)理板上包含三組繼電器陣列，通過 I/O控制板控制不同繼電器組達(dá)到控制目的。（提前已節(jié)）

標(biāo)準(zhǔn)儀器中萬用表用來測量產(chǎn)品的直流特性；示波器用來測試產(chǎn)品的交流特性和啟動特性；

3.測試系統(tǒng)軟件設(shè)計

測試系統(tǒng)軟件，分為測試控制、數(shù)據(jù)處理，系統(tǒng)設(shè)置三大功能模塊，每個模塊由不同的子功能VI組成，以實現(xiàn)儀器控制、數(shù)據(jù)處理和系統(tǒng)參數(shù)調(diào)整三大類的功能。軟件總體架構(gòu)如圖2所示。

整體軟件架構(gòu)采用扁平化設(shè)計風(fēng)格，即將更多的操作內(nèi)容表現(xiàn)在一個操作平面中，同時弱化界面上無用的操作干擾，可以讓操作者快速聚焦到測試軟件核心工作流程中，降低誤操作的概率和避免重復(fù)操作[4]軟件在測試流程的搭建上采用封裝流程子項VI，在框架中以靜態(tài)引用的方式進行調(diào)用，為每個流程分支進行單獨的內(nèi)存管理。調(diào)用靜態(tài)VI時加入完整的內(nèi)存釋放機制，防止進程間產(chǎn)生干擾（如圖3所示）[5]。

系統(tǒng)在測試時序上采用狀態(tài)位機制設(shè)計，即在每個工作循環(huán)中設(shè)置標(biāo)志位，工作循環(huán)相當(dāng)于整個工作流中的狀態(tài)，狀態(tài)開始或結(jié)束觸發(fā)標(biāo)志位，引發(fā)下一個工作狀態(tài)的執(zhí)行，以保證測試系統(tǒng)工作時序的準(zhǔn)確性[6]。

3.1 測試控制

測試控制模塊負(fù)責(zé)選擇信號調(diào)理板上不同的負(fù)載，選擇產(chǎn)品輸出通道，控制電源給產(chǎn)品加載不同電壓。主要通過PCI總線改變734 I/O板的輸出，控制信號調(diào)理板上的繼電器陣列，達(dá)到控制目的?？刂颇K的框圖如圖4所示。

3.2 數(shù)據(jù)采集

數(shù)據(jù)采集模塊通過讀取示波器TDS 3012B和KE2000多用表中的值來獲取產(chǎn)品的測試數(shù)據(jù)。

在數(shù)據(jù)采集模塊中，使用了KE2000的儀器驅(qū)動程序來設(shè)置多用表并讀數(shù)，而示波器通過VISA庫對示波器進行直接設(shè)置，主要設(shè)置示波器通道、觸發(fā)電平、刻度、觸發(fā)位置等參數(shù)。在產(chǎn)品測試過程中，使用多用表測試產(chǎn)品的直流特性，如電壓值，使用示波器測試產(chǎn)品的交流特性和啟動特性，如峰-峰值、啟動過沖等。測試框圖如圖5所示[7]。

3.3 數(shù)據(jù)處理

3.3.1 數(shù)據(jù)分析

從儀器中讀取的數(shù)據(jù)是字符串類型的ASCii碼，其中包含所有的測試信息，如以科學(xué)計數(shù)法表示的數(shù)據(jù)、測試通道、數(shù)據(jù)單位等信息，需要進行處理，提取數(shù)值、單位等信息，并將數(shù)值顯示到前面板中。同時，根據(jù)預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)值與提取數(shù)值對比，以此判斷產(chǎn)品測試結(jié)果是否正確，如果數(shù)據(jù)錯誤，需要在前面板中標(biāo)紅顯示（如圖6所示）。

3.3.2 數(shù)據(jù)顯示

產(chǎn)品的測試數(shù)據(jù)較多，因此在前面板采用表格控件顯示測試數(shù)據(jù)，同時將判斷模塊的輸出作為判斷依據(jù)，改變表格的屬性節(jié)點，將錯誤數(shù)據(jù)高亮標(biāo)紅。

3.3.3 數(shù)據(jù)存儲

測試數(shù)據(jù)需要根據(jù)生產(chǎn)實際需要，進行統(tǒng)一格式的存儲，方便產(chǎn)品狀態(tài)的跟蹤和過程控制，也可以滿足測試數(shù)據(jù)的統(tǒng)一上傳管理需要。

通過LabSQL擴展功能，可對整體編程風(fēng)格影響很小的基礎(chǔ)上引入數(shù)據(jù)庫管理（如圖7所示）。

3.4 報表生成

測試結(jié)束后需根據(jù)EXCEL模板生成測試記錄卡。在EXCEL中按照測試記錄卡格式設(shè)計好模板，然后調(diào)用LabVIEW中生成報表控件，在模板對應(yīng)標(biāo)簽中依次添加數(shù)據(jù)

3.5 數(shù)據(jù)傳輸接口

使用LABVIEW封裝好的TCP/IP功能函數(shù)包，建立與服務(wù)器端的連接，使客戶端隨時保證可連接狀態(tài)，將測試數(shù)據(jù)按照一定封包標(biāo)準(zhǔn)實時上傳。

4.系統(tǒng)應(yīng)用效果驗證

系統(tǒng)可有效完成二次電源各項電性能參數(shù)的測試以及測試數(shù)據(jù)的統(tǒng)一存儲和上傳。經(jīng)過生產(chǎn)驗證，該系統(tǒng)可極大的縮短二次電源的生產(chǎn)交付周期，同時具有良好的運行穩(wěn)定性，滿足二次電源組件實際生產(chǎn)要求。

參考文獻(xiàn)

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