基于Visual C++的傳感器穩(wěn)定性測試系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

劉 甡,李士剛

（1.上海航天電子研究所,上海,201206；2.海軍駐上海地區(qū)航天系統(tǒng)軍事代表室,上海,201206)

基于Visual C++的傳感器穩(wěn)定性測試系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

劉 甡1,李士剛2

（1.上海航天電子研究所,上海,201206；2.海軍駐上海地區(qū)航天系統(tǒng)軍事代表室,上海,201206)

本文基于傳感器穩(wěn)定性測試中存在的一些效率低等問題，開發(fā)并設(shè)計(jì)出一套Visual C++的系統(tǒng)。在計(jì)算機(jī)的主控器上指令編程IO數(shù)字量輸出卡，完成對G5V-2繼電器開關(guān)的控制切換。該系統(tǒng)具有網(wǎng)絡(luò)通訊集成功能，通過TCP/IP協(xié)議，能在局域網(wǎng)內(nèi)實(shí)時監(jiān)視傳感器穩(wěn)定性測試，并且還能遠(yuǎn)程控制壓力控制器以及調(diào)溫箱，通過模擬工業(yè)現(xiàn)場特定環(huán)境中的壓力以及溫度條件等測試傳感器的穩(wěn)定性。

Visual C++；傳感器；穩(wěn)定性測試；系統(tǒng)設(shè)計(jì)；實(shí)現(xiàn)

1 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)

傳感器穩(wěn)定性測試系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)由七個部分構(gòu)成，即主控計(jì)算機(jī)、壓力控制器、監(jiān)視計(jì)算機(jī)、控制電路、調(diào)溫箱、程控電源以及程控測量儀表等。在該系統(tǒng)中，主控計(jì)算機(jī)是核心部分，它能發(fā)出中樞指令，并對計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，從而完成一些關(guān)鍵操作，如選定測試模塊、選取測試方案以及存儲處理和回讀數(shù)據(jù)等。而控制電路則是系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，對上其可通過計(jì)算機(jī)控制以及PCI總線收發(fā)和交換指令，對下則能實(shí)時控制繼電器開關(guān)中的模塊陣列，從而完成實(shí)時測量以及靈活控制多路傳感器。

2 系統(tǒng)中硬件的設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)原理

基于Visual C++的傳感器穩(wěn)定性測試系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，系統(tǒng)硬件的核心設(shè)計(jì)為主控計(jì)算機(jī)中所運(yùn)用到的工控機(jī)，其主要負(fù)責(zé)的是與其他硬件設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)良好的通信。通過PCI總線能夠?qū)⑵渑cIO控制卡連接起來，而利用控制卡就能下發(fā)高低電平命令，并引導(dǎo)繼電器開關(guān)完成相應(yīng)的動作，這樣就可以將傳感器的特定通道接進(jìn)測量的回路之中。同時利用IEEE488接口使其與程控測量儀表之間完成協(xié)議互連，當(dāng)傳感器的指定通道與回路之間連接好之后，就能根據(jù)約定的指令測量傳感器穩(wěn)定性的相關(guān)指標(biāo)。工控機(jī)還能通過IEEE488接口控制調(diào)溫箱以及壓力控制器，并遠(yuǎn)程控制傳感器穩(wěn)定性測試中所需的壓力以及溫度等條件，從將實(shí)際應(yīng)用的條件模擬出來。最后其還能利用TCP/IP協(xié)議與監(jiān)視計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)通訊，并將測量到的穩(wěn)定性數(shù)據(jù)進(jìn)行回傳，這樣就能確保監(jiān)視計(jì)算機(jī)能夠?qū)崟r監(jiān)視測試中的各種指標(biāo)。

2.2 設(shè)計(jì)控制電路及接口

在傳感器穩(wěn)定性測試系統(tǒng)中，其端接口的構(gòu)成主要為可開閉的接觸式彈片接插件。將傳感器的200個工位分別由四組電流進(jìn)行控制，而每一組電路則由50個繼電器開關(guān)以及50個傳感器接口共同構(gòu)成。在測量的過程中，系統(tǒng)軟件會根據(jù)被測量的傳感器通道將IO控制卡的高低電平輸出指令發(fā)送出去，當(dāng)繼電器常開狀態(tài)的觸點(diǎn)檢測到輸入的IO信號之后，就會將雙極觸點(diǎn)同時關(guān)閉，這時被測量的通道就會與程控儀表中的回路進(jìn)行連接。最后軟件平臺將測試數(shù)據(jù)讀取的命令發(fā)送出去，就能數(shù)據(jù)從KEITHLEY2000儀表傳送到上位機(jī)的系統(tǒng)中去，從而實(shí)現(xiàn)測量傳感器本路穩(wěn)定性的目的。

3 系統(tǒng)中軟件的設(shè)計(jì)

3.1 設(shè)計(jì)體系結(jié)構(gòu)

基于Visual C++的開發(fā)環(huán)境，在傳感器穩(wěn)定性測試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，軟件設(shè)計(jì)既考慮到了其測試的可擴(kuò)展性，又考慮到了測量指標(biāo)所要求的精度，因而在增設(shè)電路控制模塊的基礎(chǔ)上，就能支持測量更多路數(shù)的傳感器。在軟件設(shè)計(jì)中，采用了創(chuàng)新性的軟件分層控制架構(gòu)，在設(shè)計(jì)層面宏觀的確保了可靠的數(shù)據(jù)流，同時也將上傳和下達(dá)數(shù)據(jù)的控制指令有機(jī)的融合到了數(shù)據(jù)的統(tǒng)一鏈路中，因而能夠有效的確?？刂埔约巴ㄓ嵉目煽啃浴?/p>

3.2 設(shè)計(jì)平臺架構(gòu)

為了確保該系統(tǒng)在多通道、多路數(shù)的傳感器穩(wěn)定性測試中有更高的可靠性，以及能在提高測試精度的基礎(chǔ)上，實(shí)時監(jiān)控測試傳感器長期穩(wěn)定性的過程中的實(shí)測數(shù)據(jù)，系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)就必須將控制多臺設(shè)備的通訊功能進(jìn)行面向?qū)ο蠓绞揭约澳K化的集成。在此平臺架構(gòu)中，通過鋪設(shè)軟件總線就能實(shí)現(xiàn)各功能模塊之間的相互操作，相互連接以及相互通訊等，而主控計(jì)算機(jī)則能準(zhǔn)確的把握控制電路以及各設(shè)備傳輸指令的順序時間，并用數(shù)據(jù)庫對不同測試條件以及不同批次的傳感器穩(wěn)定性測試的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理和儲存，這樣就能將測試的流程方式保存起來，并開展重復(fù)性的測試。

3.3 功能設(shè)計(jì)

根據(jù)軟件平臺的架構(gòu)和體系結(jié)構(gòu)，以及系統(tǒng)的相關(guān)需求，從用戶操作的方面來看，系統(tǒng)軟件的功能模塊可以劃分為五個，即初始化模塊、測試模塊、采集和存儲數(shù)據(jù)模塊、控制和指令通訊模塊以及維護(hù)系統(tǒng)模塊等。而這五個功能模塊又能繼續(xù)細(xì)分，從確保了系統(tǒng)軟件平臺能夠?qū)y試功能、控制功能、、設(shè)置功能、報(bào)告功能、采集數(shù)據(jù)功能以及查詢功能等集于一體，這要一來，只要指令驅(qū)動底層的硬件設(shè)備，就能促使傳感器穩(wěn)定性測試的整個測試過程實(shí)現(xiàn)自動化。

3.4 設(shè)計(jì)軟件接口

在開發(fā)系統(tǒng)軟件的過程中，在指令并行交錯以及各個數(shù)據(jù)流功能模塊的基礎(chǔ)上，為了促使測試接口維持良好的通用性、通道控制切換具有較高的可靠性，以及數(shù)目測量具有良好的可擴(kuò)展性，就必須設(shè)計(jì)一個軟件接口，將硬件控制層與平臺管理層相互隔開，使得傳感器穩(wěn)定性測試的整個過程能夠在圍繞編輯用戶文件配置的基礎(chǔ)上進(jìn)行展開。在軟件接口設(shè)計(jì)的過程中，其測試接口必須與設(shè)計(jì)的可擴(kuò)展性要求，以及最大化的傳輸指令能力相互匹配，并且要能將不同測試條件、不同批次，以及不同考核方式下進(jìn)行的傳感器穩(wěn)定性測試流程進(jìn)行有效的可控加載和保存。

4 總結(jié)

綜上所述，本文基于Visual C++的傳感器穩(wěn)定性測試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的研究和探討，結(jié)果表明，該系統(tǒng)具有便捷的人機(jī)交互，且運(yùn)行平穩(wěn)可靠，不僅能在生產(chǎn)以及科研過程中測試傳感器穩(wěn)定性的各項(xiàng)指標(biāo)，還能實(shí)現(xiàn)特殊需求下的穩(wěn)定性指標(biāo)的測試，并達(dá)到較高的工作效率。同時該系統(tǒng)還能促使整個測試過程自動化，能極大的減少人工操作的時間和步驟，并且能實(shí)現(xiàn)分析、處理、存儲數(shù)據(jù)，以及生成數(shù)據(jù)報(bào)表，因而有利于進(jìn)行科研管理和生產(chǎn)管理。

[1]石天立,周磊,匡石,梁峭,張娜,張哲.基于Visual C++的傳感器穩(wěn)定性測試系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].儀表技術(shù)與傳感器,2013,12:141-143.

[2]盧朝榮.基于Visual C++的人力資源管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].吉林大學(xué),2014.

劉甡，1983年生人，女，山東煙臺人，工程師，工學(xué)碩士，主要研究計(jì)算機(jī)系統(tǒng)開發(fā)工作.上海航天電子研究所。

李士剛，1981，男，山東章丘人，工程師，工學(xué)碩士，主要研究電子設(shè)備。海軍駐上海地區(qū)航天系統(tǒng)軍事代表室。

圖2 直流系統(tǒng)智能平衡橋等效電路圖

當(dāng)直流系統(tǒng)發(fā)生絕緣故障后，在一個直流系統(tǒng)平衡電橋已知的情況下，其接地阻值與對地電壓之間有明確的一一對應(yīng)關(guān)系，通過公式（3）推出公式（4），可以得出正負(fù)母線接地電阻值，并可判斷出接地極性。由于是對正負(fù)開關(guān)K2和K3的交替切換，這就避免當(dāng)正負(fù)母線絕緣電阻均等下降而無法準(zhǔn)確測量的情況，克服了傳統(tǒng)絕緣檢測中平衡橋電阻R1固定值的弊端。

4 結(jié)論

本裝置通過自動投切網(wǎng)絡(luò)電阻引入差流檢測法，解決了常規(guī)平衡橋存在失衡的缺陷，實(shí)現(xiàn)了直流系統(tǒng)正、負(fù)母線對地絕緣實(shí)時監(jiān)測，測量精度高于同類裝置，可有效檢測母線及支路對稱性接地及非對稱性接地故障，解決了因電纜、設(shè)備老化，現(xiàn)有裝置對絕緣故障的誤報(bào)、漏報(bào)問題。

參考文獻(xiàn)

[1]嚴(yán)國勝.變電站直流系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及故障分析[M].華北電力大學(xué).2014

[2]莫靖.變電站直流系統(tǒng)存在問題研究及其對策[M].華南理工大學(xué).2013

[3]李晶,羅洋,陳軻娜.檢測橋電阻對直流電源系統(tǒng)安全運(yùn)行的影響分析[J].四川電力技術(shù).2014 Vol.37,NO.6:16-19

作者簡介

張方崢，男（1982-），湖北宜昌人，主要研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)及其自動化

Design and implementation of test system based on C++ Visual sensor stability

Liu Shen1,Li Shigang2
(1.Shanghai Aerospace Electronics Research Institute ,Shanghai,201206；2.Shanghai Military Representative Office of the navy in ,Shanghai,201206)

In this paper,based on the existing sensor stability test in some low efficiency,develop and design a system of Visual C++. IO digital output card is programmed on the master controller of the computer,and the control switch of the G5V-2 relay switch is completed.The system integrated with network communication function, through the TCP/IP protocol, can test the real-time monitoring of sensor stability in the LAN,but also remote control pressure controller and a temperature adjusting box,stability by simulating the industrial field in a specific environment and conditions such as temperature pressure sensor test.

Visual C++;sensor;stability test;system design;implementation