鉅大LARGE | 點擊量：973次 | 2020年06月19日
基于高穩(wěn)定電源虛擬測試系統(tǒng)設(shè)計方法
0引言
一般電源穩(wěn)定度的測試有眾多方法。在220kV場發(fā)射槍透射電子顯微鏡的研制過程中，其線圈恒流電源的穩(wěn)定度要求甚高，特別是物鏡線圈恒流電源，其線圈電流穩(wěn)定度達到2ppm/min.這就迫切要搭建一套可靠，方便和高效的電源穩(wěn)定度測試系統(tǒng)來開展工作。目前，高穩(wěn)定度測試系統(tǒng)常采用記錄儀方法，但其操作不方便，精度不高。
根據(jù)項目工作要，作者開發(fā)了實用化的基于Lab-VIEW虛擬平臺的線圈電源高穩(wěn)定度的在線自動測試系統(tǒng)。本文以物鏡線圈電源電流穩(wěn)定度測試為例，介紹該系統(tǒng)的組成，測量原理及軟件編程實現(xiàn)，并給出數(shù)據(jù)處理方法及測量結(jié)果。
1測試系統(tǒng)硬件組成及原理
1.1系統(tǒng)組成
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
該測試系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)如圖1所示，線圈電源給線圈與采樣電阻R供應電流，8位半數(shù)字多用表采集采樣電阻R上的電壓信號，電壓數(shù)字化數(shù)據(jù)經(jīng)GBIB接口連線輸入到計算機，計算機進行分析處理并實時顯示。
本系統(tǒng)數(shù)字多用表采用Agilent公司3458A多用數(shù)字多用表。3458A直流電壓檔具體特性為：最高8.5位（28位A/D）分辨率，最高靈敏度10nV;0.6ppm/24h精度，8ppm/年電壓基準電壓穩(wěn)定度。線圈電源穩(wěn)定度最高為物鏡線圈電源，要求線圈電流穩(wěn)定度為2ppm/min，因此3458A數(shù)字多用表可以滿足要求。
該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集過程為：數(shù)字多用表3458A具有標準的GpIB接口，通過82357B模塊轉(zhuǎn)換成標準的USB接口，這樣就可以方便地與計算機連接。
1.2穩(wěn)定度測試方法
根據(jù)國標《JB/T9352-1999，透射電子顯微鏡試驗方法》，線圈電源穩(wěn)定度的含義為在一按時間內(nèi)采樣電壓變化量與該時間電壓平均值的比值。在上面的系統(tǒng)組成圖中，采樣電阻為非常穩(wěn)定的金屬膜電阻，且置于恒溫油箱中，因此采樣電阻的電壓可以真實反映線圈電源的狀況。
測試過程是：讓線圈電源穩(wěn)定工作一段時間，持續(xù)記錄采樣電壓，然后從中取出持續(xù)記錄10min比較穩(wěn)定的數(shù)據(jù)，以每1min為一計算區(qū)間，10min共10個區(qū)間，計算每個區(qū)間的取樣電壓變化量，然后求10個區(qū)間的電壓變化量的算術(shù)平均值，具體可按式（1）計算線圈電源的分鐘電壓穩(wěn)定度：
式中：Sa為1min電壓穩(wěn)定度；ΔVSV為每分鐘取樣電壓變化量的10次算術(shù)平均值；VSV為取樣電壓的標稱值。
2系統(tǒng)的軟件設(shè)計
本系統(tǒng)在虛擬儀器開發(fā)平臺LabVIEW8.5環(huán)境下開發(fā)，編寫的程序完成的重要功能有：配置3458A數(shù)字電壓表，從電壓表內(nèi)讀取數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的實時圖形顯示，數(shù)據(jù)的文件存儲等功能。該系統(tǒng)設(shè)計了將數(shù)據(jù)存儲為。txt文件格式，事后可以用軟件Excel進行相關(guān)處理。程序流程簡圖如圖2所示。
