一種基于高穩(wěn)定電源虛擬測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案

1.3、定義3458A測(cè)量功能

如要測(cè)量直流電壓，則需發(fā)送FUNC DCV 命令至3458A，DCV 為FUNC 的第1 個(gè)參量，第2 個(gè)參數(shù)口r 以定義測(cè)量分辨率，其設(shè)置方式包括以下兩方面：

(1)Autorange方式：在每次讀數(shù)前萬(wàn)用表3458A 取樣輸入數(shù)據(jù)，并且自動(dòng)選擇測(cè)量范圍，因此這種方式需要花費(fèi)更多的測(cè)量時(shí)間。在power-on/PRESET NORM狀態(tài)下，Autorange被使能，也可使用ARANGE ONCE命令選擇將Autorange使能一次。

(2)定義范圍方式：例如若使用“DCV 2.5”命令，則將設(shè)置萬(wàn)用表3458A 的最大輸入電壓為2.5 V，萬(wàn)用表白動(dòng)選擇量程為DC10 V，其程序框圖如圖6所示。

2、配置3458A的A/D轉(zhuǎn)換器程序設(shè)計(jì)

A/D 轉(zhuǎn)換器的設(shè)置決定測(cè)量速度、分辨率、精度和電壓或電阻測(cè)量時(shí)的抗噪聲，配置A/D轉(zhuǎn)換器的因素有三個(gè)：參考頻率、綜合時(shí)間和分辨率。參考頻率與萬(wàn)用表抵制噪聲的能力有關(guān)，這里應(yīng)注意當(dāng)斷電或者Reset后，參考頻率值恢復(fù)為默認(rèn)值，需重新設(shè)置參考頻率值;綜合時(shí)間為A/D 轉(zhuǎn)換器測(cè)量輸入信號(hào)的時(shí)間，可以用NPIC命令或APER命令來(lái)設(shè)置綜合時(shí)間，例如若A/D轉(zhuǎn)換器的參考頻率設(shè)置為50 Hz，則其周期為1 50 =20 ms，假如設(shè)置10PLCs，則綜合時(shí)間為20 ms×10=200 ms;在測(cè)量DC或電阻時(shí)，分辨率是取決于A/D轉(zhuǎn)換器的綜合時(shí)間的，當(dāng)定義分辨率時(shí)，就相當(dāng)于間接定義了綜合時(shí)間，其程序框圖如圖7所示。

3、設(shè)置3458A的觸發(fā)事件

若要使萬(wàn)用表讀數(shù)，則必須按順序執(zhí)行以下三個(gè)事件：觸發(fā)端事件、觸發(fā)事件和取樣事件。

(1)觸發(fā)端事件使能觸發(fā)事件，用TARM命令定義。

(2)觸發(fā)事件使能取樣事件，用TRIG命令定義。

(3)當(dāng)取樣事件發(fā)生時(shí)，萬(wàn)用表讀一次數(shù)。然后按照定義好的讀數(shù)次數(shù)，萬(wàn)用表循環(huán)讀數(shù)。用NRDGS 命令定義，第一個(gè)參量為每次觸發(fā)事件后讀數(shù)個(gè)數(shù)，第2個(gè)參量為定義取樣事件方式，其程序框圖如圖8所示。

測(cè)試結(jié)果

使用該系統(tǒng)首先對(duì)3458A數(shù)字表的零漂(測(cè)試兩表筆短接時(shí)電壓值即電壓表的零漂)進(jìn)行測(cè)量，在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下得到如圖9 所示的測(cè)試曲線。當(dāng)3458A 數(shù)字表穩(wěn)定工作時(shí)，得到其零漂小于1 μV ，因此可以看出該系統(tǒng)具有相當(dāng)高的精度，當(dāng)測(cè)試電壓值超過(guò)1 V 時(shí)，可以達(dá)到1 ppm的測(cè)試精度。

然后使用該系統(tǒng)測(cè)試了電子顯微鏡的物鏡線圈恒流電源的穩(wěn)定度。由于線圈恒流電源中，其采樣電阻具有非常高的穩(wěn)定度(置于恒溫郵箱中且溫漂小于1 ppm/℃)，因此采集該電阻兩端的電壓就可以計(jì)算出線圈電流的穩(wěn)定度。當(dāng)電源工作比較穩(wěn)定時(shí)，使用該系統(tǒng)采集采樣電阻兩端的數(shù)據(jù)以。txt文件格式存儲(chǔ)。使用Excel軟件可以方便地對(duì)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。如圖10所示，可以得到整體效果圖，然后可以選擇一段比較平穩(wěn)的10 min 數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行處理計(jì)算，就可以得到電源的1 min穩(wěn)定度。

結(jié)語(yǔ)

本文提出了一種基于高穩(wěn)定電源虛擬測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。該方案中所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)硬件平臺(tái)基于GPIB總線，以8位半數(shù)字多用表為高精度電壓采集設(shè)備，軟件系統(tǒng)以LabVIEW為開發(fā)平臺(tái)，可以實(shí)時(shí)采集處理線圈電流反饋的電壓信號(hào)。應(yīng)用該系統(tǒng)測(cè)試了穩(wěn)定度為 2 ppm/min的物鏡線圈電源。通過(guò)實(shí)踐應(yīng)用，在多路高穩(wěn)定的電源穩(wěn)定度測(cè)試中，該系統(tǒng)具有高精度，方便與高效等優(yōu)點(diǎn)。由于采用計(jì)算機(jī)軟件采集處理測(cè)試數(shù)據(jù)，可以減少人為的測(cè)量、處理誤差，同時(shí)節(jié)省大量的人力物力，提高了工作的效率。