基于Labview的溫度修正部件測試系統

蔡海燕，臧春華，李政博

（電子信息工程學院 電路與系統，南京 210016）

0 引言

溫度修正部件是某飛行器慣性測量單元的配套電路，它的主要功能是測量陀螺和加速計實時的溫度，準確的溫度及修正電路是慣性測量單元輸出高精度的前提。溫度修正部件測試系統用于檢查和測量溫度以及測試修正電路板的性能[1]。

1 硬件系統構成及工作原理

溫度修正部件測試系統主要有產品接口板、四路電源組件、時鐘信號卡、模擬數據采集卡、適配器、數字多用表高低溫箱等組成。其測試系統框圖如圖1所示。

圖中可以看到，測試系統通過適配器對被測產品實現自動切換，四路電源組件產生四路直流電源、基準頻率信號給測溫修正部件。

1.1 電源控制板

用于對被測產品進行完備的保護，在任一路電源出現過壓、過流時立即切斷所有電源。需要自制硬件自動保護控制電路，其響應速度將達到毫秒級（取決于繼電器的響應速度）。供電電源是否施加到測溫修正部件將受到兩個環節控制：一是來自工控機的軟開關，通過軟件和多功能卡中的TTL輸出通道實現；二是電源本身是否過流、過壓。其中，過壓、過流狀態檢測的原理是，通過電壓互感器將各路電源電壓降低，同時通過霍爾電流傳感器將電流轉換為電壓，既可以通過多功能卡中的A/D轉換器進行采集，一旦出現過壓、過流情況時，立即通過多功能卡中的TTL輸出通道切換供電回路；又可以通過電壓比較器設置門限并進行判斷，一旦出現過壓、過流情況時，直接切換供電回路[2]。電源控制板如圖2所示。

1.2 適配器

適配器對4個產品與測試設備之間進行電源和信號的切換。信號包括參數讀寫的數字信號（數據線、地址線、時鐘卡產生的時鐘信號、讀寫、片選等控制線）。

電源切控主要由四刀雙擲繼電器組成，控制信號由多功能卡中的TTL輸出通道通過CPLD模塊編程進行控制[3]。

數字信號的切換通過邏輯電路實現，采用可編程邏輯器件（CPLD），采用Altera公司的MAX7000S系列EPM2407256SQC-208 CPLD芯片，其設計框圖如圖3所示。

高速I/O卡輸出讀寫時序的地址、數據和控制信號，數字信號送到隔離芯片上，實現初級設備電源和次級產品電源的隔離，數字信號送至EPM2407256SQC-208 CPLD芯片，從而實現數字信號的切換[4]。

圖1 測試系統框圖Fig.1 Test system block diagram

圖2 電源控制板Fig.2 Power supply control panel

圖3 數字信號切換Fig.3 Digital signal switching

2 軟件系統的設計與實現

軟件是在XP操作系統下，使用labview編程，軟件設計采用自頂向下的方法，全部模塊化結構，便于維護和擴展，程序使用標準ini文件，測試數據用excel表格的方式生成符合標準化要求的測試結果文件。軟件主要包括修正通道功能檢查模塊，常溫測試模塊，溫度循環模塊，和數據存儲打印功能模塊等。

啟動測試軟件后，首先用戶登錄界面，登錄成功后先對設備初始化和系統自檢。初始化結束且自檢合格后，程序進入主界面測試，可以選擇不同子模塊進入測試，記錄測試結果。測試軟件總體流程如圖4所示。

圖4 軟件總體流程圖Fig.4 Software fl ow chart as a whole

圖5 寫控制字至板卡程序框圖Fig.5 Write control word to the card program block diagram

圖6 從板卡中讀取控制字程序框圖Figu.6 From the card reads the control word program fl owchart is also given

2.1 產品選擇及電壓電流監測

在該測試系統中，對電源電壓和電流的監控及繼電器的切換控制采用研華PCI-1710U。PCI-1710UL是一款基于PCI總線的多功能數據采集卡，具有3種最常用的測試和控制功能，包括16位12A/D轉換，數字量輸入和數字量輸出等功能。電源監測模塊，PCI1710多功能數據采集卡250ms實時采集經過隔離的產品電源，分別為數字5V電壓、電流，模擬5V電壓、電流，+15V電壓、電流，-15V電壓、電流取樣的電壓值，通過校準標定的換算關系計算出真實電壓值和電流值,將所得的電壓值和電流值與系統配置的閾值界面比較，在閾值范圍之內，則認為電源工作正常，否則認為過壓過流，給出相應的提示信息，并在最短的時間內切斷所有產品供電，同時聲光報警器給出警報。

2.2 修正參數讀寫

在測試系統中，對修正參數讀寫采用NI公司的I/O卡6534，該卡配有設備驅動程序，在應用卡之前，首先安裝驅動程序，然后插上板卡，用NI公司的驅動程序配置工具Measure&Autimation，當軟硬件正常時，就可以在Connected Instruments窗口中看到已連接到的板卡信息。在該配置工具環境中，對該板卡的名稱、輸入極性、范圍等進行配置，通過Communicate with Instrument工具來測試儀器響應關鍵指令的能力。

在labview環境中，根據NI工程師整理總結出的儀器驅動函數，按照一定的時序給板卡發指令和讀數據[5,6]。

3 自檢、自校準功能

工控機本身具有自檢功能。高速PIO卡通過自檢適配器將其16路輸出通路與16路輸入通路連通，進行自發自收校驗。時鐘信號板通過自檢適配器和數字多用表相連，測量其輸出頻率，進行校驗。多功能卡、信號調理板和設備適配器的檢查，通過自檢適配器將產品供電電源作為直流信號加到各采集通路上，通過與A/D采集結果的比對，判斷設備是否正常。電源控制板的自檢通過空載加電/斷開的方法，再結合多功能卡對電源電壓的采集結果，判斷設備的電源控制功能是否正常。開機啟動軟件后，設備自檢主要包括供電電源，萬用表34401A，PCI1750UL，1602B以及NI6534板卡的自檢。若3次自檢不正常，將提示錯誤信息，并退出測試。

4 結束語

本文所設計的測溫修正部件測試設備可以對溫度進行實時監測，正在某飛行器公司實際使用。本系統硬件充分考慮測量過程中的可靠性、實時性和安全性，軟件充分考慮了人機交互界面的友好性，從而該系統取得成功應用，得到理想的測試結果[7]。

[1]李群生,徐劍蕓,游江.測溫及其修正電路測試系統的軟件設計[J].航空兵器,2009(2):22-25.

[2]徐夢琦,臧春華,翟慧,等.基于labview的二次電源測試系統[J].儀器儀表用戶,2013,20(2):87-89.

[3]臧春華,鄭步生,劉方.現代電子技術基礎[M].北京:北京航空航天大學出版社,2005:66-68.

[4]夏宇聞.Verilog數字系統設計教程[M].北京:北京航空航天大學出版社,2006:39-42.

[5]陳樹學,劉萱.LABVIEW寶典[M].北京:電子工業出版社,2011:524-530.

[6]肖成勇,雷振山,魏麗.LabVIEW2010基礎教程[M].北京:中國鐵路出版社,2012:100-105.

[7]張涇周,張光磊,胡剛成,等.航空二次電源計算機綜合測試系統的設計與實現[J].計算機工程與設計,2006,27(21):4136-4138.