基于LabVIEW的二次電源測試系統設計與實現

【摘要】根據某型導彈二次電源測試要求，設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。該系統通過數字開關量I/O卡控制信號調理電路進行負載的轉換和多路測量信號的切換。以Angilent GPIB板卡為基礎，控制電子測量儀器對二次電源的靜態和瞬態輸出特性進行測量。軟件平臺基于Labview構建，具有成熟的開發流程和高可靠性。

【關鍵詞】自動化測試系統；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定電源，為導彈飛行控制系統提供高可靠性的供電，在批生產時，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據進行有效的管理[1]。本文針對二次電源的靜態和瞬態輸出特性測試指標，基于Labview虛擬儀器技術，設計出具有擴展性和高可靠性的自動化測試系統，解決了系統測試效率低，測試數據不易管理等問題[2]。

2.測試系統的硬件設計

系統硬件主要由工控機（內置基于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）、數字多用表（KEITHLEY 2000）、信號調理板、供電電源組成，其總體結構如圖1所示。

測試系統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、調度命令，同時進行數據采集、數據分析、數據存儲、結果判斷以及結果顯示、打印報表等工作。

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

調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到控制目的。（提前已節）

標準儀器中萬用表用來測量產品的直流特性；示波器用來測試產品的交流特性和啟動特性；

3.測試系統軟件設計

測試系統軟件，分為測試控制、數據處理，系統設置三大功能模塊，每個模塊由不同的子功能VI組成，以實現儀器控制、數據處理和系統參數調整三大類的功能。軟件總體架構如圖2所示。

整體軟件架構采用扁平化設計風格，即將更多的操作內容表現在一個操作平面中，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，在框架中以靜態引用的方式進行調用，為每個流程分支進行單獨的內存管理。調用靜態VI時加入完整的內存釋放機制，防止進程間產生干擾（如圖3所示）[5]。

系統在測試時序上采用狀態位機制設計，即在每個工作循環中設置標志位，工作循環相當于整個工作流中的狀態，狀態開始或結束觸發標志位，引發下一個工作狀態的執行，以保證測試系統工作時序的準確性[6]。

3.1 測試控制

測試控制模塊負責選擇信號調理板上不同的負載，選擇產品輸出通道，控制電源給產品加載不同電壓。主要通過PCI總線改變734 I/O板的輸出，控制信號調理板上的繼電器陣列，達到控制目的。控制模塊的框圖如圖4所示。

3.2 數據采集

數據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品的測試數據。

在數據采集模塊中，使用了KE2000的儀器驅動程序來設置多用表并讀數，而示波器通過VISA庫對示波器進行直接設置，主要設置示波器通道、觸發電平、刻度、觸發位置等參數。在產品測試過程中，使用多用表測試產品的直流特性，如電壓值，使用示波器測試產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 數據處理

3.3.1 數據分析

從儀器中讀取的數據是字符串類型的ASCii碼，其中包含所有的測試信息，如以科學計數法表示的數據、測試通道、數據單位等信息，需要進行處理，提取數值、單位等信息，并將數值顯示到前面板中。同時，根據預設標準值與提取數值對比，以此判斷產品測試結果是否正確，如果數據錯誤，需要在前面板中標紅顯示（如圖6所示）。

3.3.2 數據顯示

產品的測試數據較多，因此在前面板采用表格控件顯示測試數據，同時將判斷模塊的輸出作為判斷依據，改變表格的屬性節點，將錯誤數據高亮標紅。

3.3.3 數據存儲

測試數據需要根據生產實際需要，進行統一格式的存儲，方便產品狀態的跟蹤和過程控制，也可以滿足測試數據的統一上傳管理需要。

通過LabSQL擴展功能，可對整體編程風格影響很小的基礎上引入數據庫管理（如圖7所示）。

3.4 報表生成

測試結束后需根據EXCEL模板生成測試記錄卡。在EXCEL中按照測試記錄卡格式設計好模板，然后調用LabVIEW中生成報表控件，在模板對應標簽中依次添加數據

3.5 數據傳輸接口

使用LABVIEW封裝好的TCP/IP功能函數包，建立與服務器端的連接，使客戶端隨時保證可連接狀態，將測試數據按照一定封包標準實時上傳。

4.系統應用效果驗證

系統可有效完成二次電源各項電性能參數的測試以及測試數據的統一存儲和上傳。經過生產驗證，該系統可極大的縮短二次電源的生產交付周期，同時具有良好的運行穩定性，滿足二次電源組件實際生產要求。

參考文獻

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