基于Visual C++的傳感器穩定性測試系統設計與實現

劉 甡,李士剛

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

基于Visual C++的傳感器穩定性測試系統設計與實現

劉 甡1,李士剛2

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

本文基于傳感器穩定性測試中存在的一些效率低等問題，開發并設計出一套Visual C++的系統。在計算機的主控器上指令編程IO數字量輸出卡，完成對G5V-2繼電器開關的控制切換。該系統具有網絡通訊集成功能，通過TCP/IP協議，能在局域網內實時監視傳感器穩定性測試，并且還能遠程控制壓力控制器以及調溫箱，通過模擬工業現場特定環境中的壓力以及溫度條件等測試傳感器的穩定性。

Visual C++；傳感器；穩定性測試；系統設計；實現

1 系統的總體結構

傳感器穩定性測試系統的總體結構由七個部分構成，即主控計算機、壓力控制器、監視計算機、控制電路、調溫箱、程控電源以及程控測量儀表等。在該系統中，主控計算機是核心部分，它能發出中樞指令，并對計算機進行控制，從而完成一些關鍵操作，如選定測試模塊、選取測試方案以及存儲處理和回讀數據等。而控制電路則是系統的關鍵部分，對上其可通過計算機控制以及PCI總線收發和交換指令，對下則能實時控制繼電器開關中的模塊陣列，從而完成實時測量以及靈活控制多路傳感器。

2 系統中硬件的設計

2.1 設計原理

基于Visual C++的傳感器穩定性測試系統設計中，系統硬件的核心設計為主控計算機中所運用到的工控機，其主要負責的是與其他硬件設備之間實現良好的通信。通過PCI總線能夠將其與IO控制卡連接起來，而利用控制卡就能下發高低電平命令，并引導繼電器開關完成相應的動作，這樣就可以將傳感器的特定通道接進測量的回路之中。同時利用IEEE488接口使其與程控測量儀表之間完成協議互連，當傳感器的指定通道與回路之間連接好之后，就能根據約定的指令測量傳感器穩定性的相關指標。工控機還能通過IEEE488接口控制調溫箱以及壓力控制器，并遠程控制傳感器穩定性測試中所需的壓力以及溫度等條件，從將實際應用的條件模擬出來。最后其還能利用TCP/IP協議與監視計算機實現通訊，并將測量到的穩定性數據進行回傳，這樣就能確保監視計算機能夠實時監視測試中的各種指標。

2.2 設計控制電路及接口

在傳感器穩定性測試系統中，其端接口的構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行控制，而每一組電路則由50個繼電器開關以及50個傳感器接口共同構成。在測量的過程中，系統軟件會根據被測量的傳感器通道將IO控制卡的高低電平輸出指令發送出去，當繼電器常開狀態的觸點檢測到輸入的IO信號之后，就會將雙極觸點同時關閉，這時被測量的通道就會與程控儀表中的回路進行連接。最后軟件平臺將測試數據讀取的命令發送出去，就能數據從KEITHLEY2000儀表傳送到上位機的系統中去，從而實現測量傳感器本路穩定性的目的。

3 系統中軟件的設計

3.1 設計體系結構

基于Visual C++的開發環境，在傳感器穩定性測試系統的設計中，軟件設計既考慮到了其測試的可擴展性，又考慮到了測量指標所要求的精度，因而在增設電路控制模塊的基礎上，就能支持測量更多路數的傳感器。在軟件設計中，采用了創新性的軟件分層控制架構，在設計層面宏觀的確保了可靠的數據流，同時也將上傳和下達數據的控制指令有機的融合到了數據的統一鏈路中，因而能夠有效的確保控制以及通訊的可靠性。

3.2 設計平臺架構

為了確保該系統在多通道、多路數的傳感器穩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上，實時監控測試傳感器長期穩定性的過程中的實測數據，系統軟件設計就必須將控制多臺設備的通訊功能進行面向對象方式以及模塊化的集成。在此平臺架構中，通過鋪設軟件總線就能實現各功能模塊之間的相互操作，相互連接以及相互通訊等，而主控計算機則能準確的把握控制電路以及各設備傳輸指令的順序時間，并用數據庫對不同測試條件以及不同批次的傳感器穩定性測試的相關數據進行管理和儲存，這樣就能將測試的流程方式保存起來，并開展重復性的測試。

3.3 功能設計

根據軟件平臺的架構和體系結構，以及系統的相關需求，從用戶操作的方面來看，系統軟件的功能模塊可以劃分為五個，即初始化模塊、測試模塊、采集和存儲數據模塊、控制和指令通訊模塊以及維護系統模塊等。而這五個功能模塊又能繼續細分，從確保了系統軟件平臺能夠將測試功能、控制功能、、設置功能、報告功能、采集數據功能以及查詢功能等集于一體，這要一來，只要指令驅動底層的硬件設備，就能促使傳感器穩定性測試的整個測試過程實現自動化。

3.4 設計軟件接口

在開發系統軟件的過程中，在指令并行交錯以及各個數據流功能模塊的基礎上，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，以及數目測量具有良好的可擴展性，就必須設計一個軟件接口，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上進行展開。在軟件接口設計的過程中，其測試接口必須與設計的可擴展性要求，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行的傳感器穩定性測試流程進行有效的可控加載和保存。

4 總結

綜上所述，本文基于Visual C++的傳感器穩定性測試系統的設計與實現的研究和探討，結果表明，該系統具有便捷的人機交互，且運行平穩可靠，不僅能在生產以及科研過程中測試傳感器穩定性的各項指標，還能實現特殊需求下的穩定性指標的測試，并達到較高的工作效率。同時該系統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，并且能實現分析、處理、存儲數據，以及生成數據報表，因而有利于進行科研管理和生產管理。

[1]石天立,周磊,匡石,梁峭,張娜,張哲.基于Visual C++的傳感器穩定性測試系統設計與實現[J].儀表技術與傳感器,2013,12:141-143.

[2]盧朝榮.基于Visual C++的人力資源管理系統的設計與實現[D].吉林大學,2014.

劉甡，1983年生人，女，山東煙臺人，工程師，工學碩士，主要研究計算機系統開發工作.上海航天電子研究所。

李士剛，1981，男，山東章丘人，工程師，工學碩士，主要研究電子設備。海軍駐上海地區航天系統軍事代表室。

圖2 直流系統智能平衡橋等效電路圖

當直流系統發生絕緣故障后，在一個直流系統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關系，通過公式（3）推出公式（4），可以得出正負母線接地電阻值，并可判斷出接地極性。由于是對正負開關K2和K3的交替切換，這就避免當正負母線絕緣電阻均等下降而無法準確測量的情況，克服了傳統絕緣檢測中平衡橋電阻R1固定值的弊端。

4 結論

本裝置通過自動投切網絡電阻引入差流檢測法，解決了常規平衡橋存在失衡的缺陷，實現了直流系統正、負母線對地絕緣實時監測，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、設備老化，現有裝置對絕緣故障的誤報、漏報問題。

參考文獻

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

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

作者簡介

張方崢，男（1982-），湖北宜昌人，主要研究方向為電力系統及其自動化

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