专利名称：模拟量变换器测试台的制作方法
技术领域：
本发明属于一种交直流信号变换器检验和生成装置，具体涉及一种模拟量变换器测试台。
背景技术：
以往测试台采用纯手动的控制和记录方式。测试台需要使用多种仪表，信号种类通过更换信号源实现，信号调节通过目测数字多用表及手动调节信号源实现，通道切换通过测试台开关矩阵来实现，然后通过数字多用表测量模拟量变换器输出，过程中的数据记录与精度计算纯靠人工进行。不但操作携带不方便，且信号种类繁杂，信号源的选择也非常复杂。尤其是相敏信号与高压信号，需要使用调压器，操作不便的同时也带有一定的危险性。由于整个过程是手动操作，过程缓慢而且对操作人员要求较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种模拟量变换器测试台，该测试台自动化程度高，便携小巧，操作方便；该测试台突破以往变换器测试台手动调整信号源、手动切换通道、人工记录形成报表的思路，实现全程控设计，自动调整信号源、程控切换被测通道、自动记录转换值、自动计算精度、自动生成报表，集直流、正弦交流、调制方波、开关量信号等信号源于一身，实现信号频率可调、宽电压范围幅值可调、调制方波占空比可调等多种信号调节方式，同时高精度采集变换器的输出信号，大幅度缩减交直流信号变换器生产、调试、检验及单元测试的时间，使遥测系统进行分系统测试实现自动化，实现了遥测系统分系统测试的数据自动判读功能。实现本发明目的的技术方案一种模拟量变换器测试台，它包括工业控制计算机、总线控制模块、测试单元，测试单元包括多功能信号源�？�、程控放大电路、信号切换模块、高精度信号采集�？椋还ひ悼刂萍扑慊ü诮涌谟胱芟呖刂颇？榈囊桓鼋涌诹樱芟呖刂颇？榈牡诙鼋涌谟攵喙δ苄藕旁茨？榈氖淙攵肆樱喙δ苄藕旁茨？榈氖涑龆擞氤炭胤糯蟮缏返氖淙攵肆樱炭胤糯蟮缏返氖涑龆擞胄藕徘谢荒？榈氖淙攵肆樱藕徘谢荒？榈氖涑龆擞敫呔刃藕挪杉？榈氖淙攵肆樱呔刃藕挪杉？榈氖涑龆擞胱芟呖刂颇？榈牡谌鼋涌诹樱凰龅男藕徘谢荒？榈牧硪桓鍪涑龆擞肽Ｄ饬勘浠黄鞯氖淙攵肆樱藕徘谢荒？榈牧硪桓鍪淙攵擞肽Ｄ饬勘浠黄鞯氖涑龆肆樱凰龅墓ひ悼刂萍扑慊ㄑ缎畔⒋芟呖刂颇？椋煌ㄑ缎畔⒂勺芟呖刂颇？榉址⒏馐缘ピ母髂？椋馐缘ピ母髂？榈耐ㄑ队勺芟咝槔幢Ｕ�。所述的总线控制�？橛氩馐缘ピ乃母瞿？橹湮诓孔芟吡�。所述的多功能信号源模块接收到总线控制�？榉址⒌牟问柚眯畔ⅲ脊ぷ鳎赡诓緿/A控制输出设定的信号；其后程控放大电路切换至设定的增益信号电路，将信号放大；随后信号切换�？榻糯蠛蟮男藕徘谢皇涑鲋林付ǖ谋浠黄鞯谋徊馔ǖ溃毙藕徘谢荒？榻浠黄鞅徊馔ǖ赖氖涑銮谢桓呔刃藕挪杉？椋淮浠黄魇涑鲂藕盼榷ê螅呔刃藕挪杉？榭脊ぷ鳎浠黄魇涑龅缪共杉螅ü芟呖刂颇？榉⒏ひ悼刂萍扑慊还ひ悼刂萍扑慊锹疾杉氖�。所述的多功能信号源�？榘教仔藕旁矗宦凡际涑鲂藕牛硪宦凡馐杂玫南嗝艋夹藕拧Ｋ龅某炭胤糯蟮缏钒ㄐ⌒藕欧糯蟮缏�、中等信号放大电路、大信号放大电路、基准信号放大电路和反向电路；多功能信号源模块输出的基准输出信号传输到程控放大电路的小信号放大电路、中等信号放大电路、大信号放大电路，该信号经程控放大电路放大后形成放大后输出信号输入到信号切换电路；多功能信号源�？槭涑龅南嗝艋夹藕糯涞匠炭胤糯蟮缏返幕夹藕欧糯蟮缏罚眯藕啪炭胤糯蟮缏贩糯蠛笮纬煞糯蠛蟮南嗝艋夹藕攀淙氲叫藕徘谢坏缏罚坏姆聪虻缏酚美床馐韵嗝羰钡�+、_信号变化。所述的信号切换模块包括计算机、若干个继电器，计算机包括总线接口、CPU、可编程逻辑控制器件、电流驱动电路继电器控制信号由计算机控制发出，经总线接口、CPU解析后发给可编程逻辑控制器件，可编程逻辑控制器件的电压经电流驱动电路驱动继电器工作，从而驱动被测通道信号的传输。本发明的有益技术效果在于(I)测试过程高度自动化模拟量变换器测试台所有�？榫沙炭夭僮鳎没е恍枭瓒ú馐粤鞒毯筒馐圆问坎馐约纯捎刹馐蕴ㄗ远瓿桑远刹馐员ū聿⒓扑憔龋庇泄桃斐＜俺钐崾荆僮鞅憬荩悄芑潭冉细撸筇岣吡瞬馐孕屎椭柿�。另外，由于测试过程可随意设计，可方便的设定成各种测试状态，以适应分系统测试的需要，并为数据自动判读打下基础。(2)测试覆盖性广，测试信号可调性强模拟量变换器测试台信号源为多功能设计，集直流、正弦交流、调制方波、开关量信号、相敏信号等信号源于一身，同时信号幅值调节范围非�？恚藕牌德实纫渤炭乜傻鳎蔷蠖嗍媳浠黄魇淙胄藕胖掷啵汕嵋淄卣怪粮餍秃疟浠黄骼嗟セ牟馐粤煊颍奖愕耐瓿啥嗤ǖ馈⒍嗬嘈捅浠黄鞯牟馐�。(3)小巧便携，高度集成化模拟量变换器测试台集控制计算机、多功能信号源、数字电压表、通道切换设备、高精度采集设备于一体，小巧便携，操作简便，集成化程度高。(4)�？榛杓疲┱剐郧磕Ｄ饬勘浠黄鞑馐蕴ú捎米芟呤郊芄股杓疲械ピ？榛杓疲煞奖憬欣┱�。通过选用不同功能的模块板卡，可方便的扩展测试台测试功能，另外增加信号切换电路板卡可扩展测试通道数，�？榛纳杓埔彩股璞傅奈尬け涞靡斐７奖�。
图1为本发明所提供的一种模拟量变换器测试台的原理框图；图2为本发明所提供的多功能信号源�？榈脑砜蛲迹煌�3为本发明所提供的程控放大电路的原理框4为本发明所提供的信号切换�？榈脑砜蛑�1.模拟量变换器测试台，2.工业控制计算机，3.总线控制模块，4.测试单兀，5.多功能信号源�？椋�6.程控放大电路，601.增益I小信号放大电路，602.增益2中等信号放大电路，603.增益3大信号放大电路，604.基准信号放大电路，605.反向电路；7.信号切换�？椋�701.计算机，702.线接口，703.可编程逻辑控制器件，704.第一电流驱动电路，705.第二电流驱动电路，8.高精度信号采集�？椋�9.模拟量变换器。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。如图1所示模拟量变换器测试台I由工业控制计算机2、总线控制�？�3、测试单元4以及电源�？樽槌�。电源�？槲Ｄ饬勘浠黄鞑馐蕴↖提供工作电压，与现有技术相同。其中测试单元4是模拟量变换器测试台I的主体部分，测试单元4包括如下四个�？槎喙δ苄藕旁茨？�5、程控放大电路6、信号切换�？�7、高精度信号采集�？�8。如图1所示工业控制计算机2通过太网口接口与总线控制�？�3的一个接口连接，总线控制�？�3的第二个接口与多功能信号源�？�5的输入端连接，多功能信号源模块5的输出端与程控放大电路6的输入端连接，程控放大电路6的输出端与信号切换�？�7的输入端连接，信号切换�？�7的输出端与高精度信号采集�？�8的输入端连接，高精度信号采集�？�8的输出端与总线控制模块3的第三个接口连接。信号切换�？�7的另一个输出端与模拟量变换器9的输入端连接，信号切换�？�7的另一个输入端与模拟量变换器9的输出端连接。如图1所示工业控制计算机2通过以太网口将通讯信息传给总线控制�？�3 ;总线控制�？�3与测试单元4的四个�？橹湮诓孔芟吡樱ㄑ缎畔⒂勺芟呖刂颇？�3分发给测试单元4的各�？椋馐缘ピ�4的各�？榈耐ㄑ队勺芟咝槔幢Ｕ�。多功能信号源模块5接收到参数设置信息后，按设置状态开始工作，由内部D/A控制输出设定的信号；其后程控放大电路6切换至设定的增益信号电路，将信号放大；随后信号切换�？�7将放大后的信号切换输出至指定的变换器9的被测通道，同时信号切换�？�7将变换器9被测通道的输出切换给高精度信号采集�？�8 ;待变换器9输出信号基本稳定后，高精度信号采集模块8开始工作，将变换器9输出电压采集后，通过总线控制�？�3发给工业控制计算机2 ;工业控制计算机2记录采集的数据，在获取足够的采集数据后，通过报表的方式算出变换器9被测通道的线性公式及精度。此外，模拟量变换器测试台I也能工作在仅多功能信号源�？�5输出的模式或仅高精度信号采集�？�8采集的模式。模拟量变换器测试台I实现信号源种类程控可选、幅值频率程控可调、被测通道程控切换、转换信号高精度采集等基本功能。围绕上述四项基本功能，采用�？榛杓疲炊喙δ苄藕旁茨？�5、程控放大电路6、信号切换�？�7、高精度采集�？�8，再辅以便携式工业控制计算机2，实现模拟量变换器测试台的所有功能。各模块间再通过总线控制�？�3与工业控制计算机2相连，所有测试过程均可通过工业控制计算机2进行控制，可以方便的实现全程自动化测试。由于模拟量变换器测试台I对信号源种类的需求非常繁杂，集直流、正弦交流、调制方波、开关量信号、相敏信号等信号源于一身，因此信号源的设计必须能适应各类信号的输出形式。同时，由于信号的幅值和频率也有可调的需求，因此信号源设计时还必须考虑幅值和频率的设定要求。为此，如图2所示，多功能信号源�？�5采取双D/A信号源设计技术，既能设定发出信号的种类，又能调整信号的幅值和频率。多功能信号源�？�5的原理框图如图3所示，多功能信号源�？�5包括两套信号源，一路产生基准输出信号，另一路产生测试用的相敏基准信号。多功能信号源�？�5包括信号源DA-la、调整幅值DA-lb、信号源DA-2a、调整幅值DA-2b。总线控制�？�3将参数设置信息同时发送给信号源DA-1a和信号源DA-2a，即信号源DA-1a和信号源DA_2a为同步信号。信号源DA-1a与调整幅值DA-1b连接产生基准输出信号，该基准输出信号输入到程控放大电路6。信号源DA-2a与调整幅值DA-2b连接产生测试用的相敏基准信号，该相敏基准信号输入到程控放大电路6。如图3所示，程控放大电路6的D/A电路能控制信号源的种类，也能调整幅值的变化，但D/A输出的电压范围仅为O 5V或-5V +5V，而模拟量变换器测试台I信号的幅值从2. 5V 56V不等，范围非�？砬也煌段У男藕哦季哂薪细叩木纫�。因此程控放大电路6要能实现信号自适应调节，保证在各个范围内的测量精度与幅值线性度。程控放大电路6的原理框图如图3所示，程控放大电路6包括增益I小信号放大电路601、增益2中等信号放大电路602、增益3大信号放大电路603、基准信号放大电路604和反向电路605。小信号放大电路601、中等信号放大电路602、大信号放大电路603分别与一个程控继电器串联，分别串联了程控继电器的信号放大电路601、中等信号放大电路602、大信号放大电路603并联；多功能信号源�？�5的基准输出信号输出端与该并联电路的输入端串联；该串联电路的输出端通过程控继电器与反向电路605的输入端串联，反向电路605的输出端与信号切换电路7的放大信号输入端串联。多功能信号源�？�5的相敏基准信号输出端与基准信号放大电路604的输入端串联，基准信号放大电路604的输出端与信号切换电路7的信号采集端串联。多功能信号源�？�5输出的基准输出信号传输到程控放大电路6的小信号放大电路601、中等信号放大电路602、大信号放大电路603，该信号经程控放大电路6放大后形成放大后输出信号输入到信号切换电路7。多功能信号源�？�5输出的相敏基准信号传输到程控放大电路6的基准信号放大电路604，该信号经程控放大电路6放大后形成放大后的相敏基准信号输入到信号切换电路7。图3中的反向电路605用来测试相敏时的+、-信号变化。程控放大电路6中，程控继电器切换可以通过信号切换�？槭迪�。小信号放大电路601、中等信号放大电路602及基准信号放大电路603分别由各自的电源和运放电路构成。由于普通的运放电路耐压一般在O 36V或±32V，中等信号放大电路可以采用这类设计，但模拟量变换器的测量信号有时高达±56V(交流信号)，直流信号高达O 48V，采用一般的运放电路无法工作在如此高的电压范围。功放电路体积大，发热量高，热设计困难，同时交流信号低压区品质很差，也无法在模拟量变换器测试台设计中应用。因此，大信号放大电路604采用LT1055配合三极管放大电路搭建的高压功放电路，该电路放大倍数为10倍，供电电压为±95VDC，最大输出电压为-65V +65V，频率带宽为O 2kHz，60V下驱动电流可达30mA，完全可以满足±30V以上正弦交流信号、32V以上直流信号、IkHz以下调制方波的信号输出要求。而且大信号放大电路604体积小，发热量�。煞奖愕闹谱鞒捎肫渌芟甙蹇ù笮∫恢拢媚Ｄ饬勘浠黄鞑馐蕴↖内部空气流动自然散热即可，无需增加额外的散热装置，非常适合模拟量变换器测试台I小型化、�？榛纳杓扑悸�。如图4所示，信号切换�？�7用于将测试信号及采集电路切换到被测通道上，以实现轮巡自动测量的要求。信号切换�？�7的原理框图如图4所示，是由继电器实现通道的切换与测试。信号切换�？�7包括计 算机701、继电器JD1、JD2、…JDn以及继电器JQ1、JQ2、…凡]!。继电器JD1、JD2、…JDn并联,程控放大电路6的放大后输出信号的输出端与该并联电路的输入端连接，该并联电路的输出端与模拟变换器9的被测通道连接。继电器JQ1、JQ2、-JQn并联，程控放大电路6的放大后的相敏基准信号的输出端与该并联电路的输入端连接，该并联电路的输出端与模拟变换器9的被测通道连接。计算机701包括总线接口 702、CPU、可编程逻辑控制器件703、第一电流驱动电路704、第二电流驱动电路705，总线接口 702依次与CPU、可编程逻辑控制器件703连接，可编程逻辑控制器件703与第一电流驱动电路704、第二电流驱动电路705连接，第一电流驱动电路704与继电器JDl、JD2、…JDn连接，第二电流驱动电路705与继电器JQl、JQ2、··· JQn连接。图4中可以看出，未被切换到的通道信号被与地短路，从而确保测试时的通道间不被串扰。继电器JD1、JD2、…JDn以及继电器JQ1、JQ2、…JQn的控制信号由计算机701控制发出，经总线接口 702、CPU解析后发给可编程逻辑控制器件703，可编程逻辑控制器件703根据设定，改变各I/O 口的状态，I/O 口的电压经第一电流驱动电路704、第二电流驱动电路705驱动继电器JD1、JD2^··JDn以及继电器JQ1、JQ2、…JQn，从而实现对继电器的控制，从而驱动被测通道信号的传输。信号切换�？�7是以板卡的方式连接在总线上，每块板卡有32路继电器控制，如需通道扩展，只需增加信号切换�？�7板卡，并连接板卡与接口间的连线即可实现，能方便的拓展通道数。信号切换�？�7的被测通道信号均输出到模拟变换器9。如图1所示，高精度信号采集模块8用于采集测试时模拟变换器9被测通道的输出值。精度信号采集�？�8使用带总线接口的16位AD板卡实现，能在被测通道信号给出的同时启动采集，并计算出信号的电压值，显示在用户界面及测试报表中。如图1所示，总线控制�？�3为实现模块化设计，方便进行�？槔┱梗视Ω髦掷啾浠黄鞑馐缘男枰髦魈迥？榧洳捎昧丝赏卣故阶芟呱杓啤Ｗ芟呖刂品桨讣炊嘀值缏钒迥？榛捎猛骋蛔芟呓械缏钒辶樱ü芟呖刂颇？槭迪侄喔龅缏返目刂朴胪ㄑ叮笔迪钟肟刂萍扑慊涞耐ㄑ读�。这一方案是在MDR8.0总线(自定义总线)基础上进行扩展优化，使之更适应测试台的使用需要，这是首次将多通道分布式采集中的总线控制方案引入变换器测试台中。
上面结合附图和实施例对本发明作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。本发明中未作详细描述的内容均可以采用现有技术。
权利要求
1.一种模拟量变换器测试台，其特征在于它包括工业控制计算机(2)、总线控制�？�(3)、测试单元(4)，测试单元(4)包括多功能信号源�？�(5)、程控放大电路￠)、信号切换�？�(7)、高精度信号采集�？�(8);工业控制计算机(2)通过太网口接口与总线控制�？�(3)的一个接口连接，总线控制�？�(3)的第二个接口与多功能信号源�？�(5)的输入端连接，多功能信号源�？�(5)的输出端与程控放大电路￠)的输入端连接，程控放大电路(6)的输出端与信号切换�？�(7)的输入端连接，信号切换�？�(7)的输出端与高精度信号采集�？�(8)的输入端连接，高精度信号采集�？�(8)的输出端与总线控制�？�(3)的第三个接口连接；所述的信号切换�？�(7)的另一个输出端与模拟量变换器(9)的输入端连接，信号切换�？�(7)的另一个输入端与模拟量变换器(9)的输出端连接；所述的工业控制计算机⑵将通讯信息传给总线控制�？�(3);通讯信息由总线控制模块(3)分发给测试单元⑷的各模块，测试单元⑷的各�？榈耐ㄑ队勺芟咝槔幢Ｕ�。
2.根据权利要求1所述的一种模拟量变换器测试台，其特征在于所述的总线控制�？棰怯氩馐缘ピ鹊乃母瞿？橹湮诓孔芟吡�。
3.根据权利要求1所述的一种模拟量变换器测试台，其特征在于所述的多功能信号源�？�(5)接收到总线控制�？�(3)分发的参数设置信息，开始工作，由内部D/A控制输出设定的信号；其后程控放大电路(6)切换至设定的增益信号电路，将信号放大；随后信号切换�？�(7)将放大后的信号切换输出至指定的变换器(9)的被测通道，同时信号切换�？�(7)将变换器(9)被测通道的输出切换给高精度信号采集�？�(8);待变换器(9)输出信号稳定后，高精度信号采集�？�(8)开始工作，将变换器(9)输出电压采集后，通过总线控制�？�(3)发给工业控制计算机(2);工业控制计算机(2)记录采集的数据。
4.根据权利要求3所述的一种模拟量变换器测试台，其特征在于所述的多功能信号源模块(5)包括两套信号源，一路产生基准输出信号，另一路产生测试用的相敏基准信号。
5.根据权利要求3所述的一种模拟量变换器测试台，其特征在于所述的程控放大电路(6)包括小信号放大电路￠01)、中等信号放大电路￠02)、大信号放大电路￠03)、基准信号放大电路(604)和反向电路(605);多功能信号源模块(5)输出的基准输出信号传输到程控放大电路(6)的小信号放大电路(601)、中等信号放大电路(602)、大信号放大电路(603)，该信号经程控放大电路(6)放大后形成放大后输出信号输入到信号切换电路(7)；多功能信号源�？�(5)输出的相敏基准信号传输到程控放大电路(6)的基准信号放大电路(604)，该信号经程控放大电路(6)放大后形成放大后的相敏基准信号输入到信号切换电路⑵；的反向电路(605)用来测试相敏时的+、_信号变化。
6.根据权利要求3所述的一种模拟量变换器测试台，其特征在于所述的信号切换�？�(7)包括计算机(701)、若干个继电器，计算机(701)包括总线接口(702)、CPU、可编程逻辑控制器件(703)、电流驱动电路继电器控制信号由计算机(701)控制发出，经总线接口(702)、CPU解析后发给可编程逻辑控制器件(703)，可编程逻辑控制器件(703)的电压经电流驱动电路驱动继电器工作，从而驱动被测通道信号的传输。
全文摘要
本发明属于一种交直流信号变换器检验和生成装置，具体公开一种模拟量变换器测试台，计算机将通讯信息传给总线控制�？椋煌ㄑ缎畔⒂勺芟呖刂颇？榉址⒏喙δ苄藕旁茨？椋藕旁茨？榻邮盏阶芟呖刂颇？榉址⒌牟问柚眯畔ⅲ赡诓緿/A控制输出信号；程控放大电路将信号放大；信号切换�？榻糯笮藕徘谢皇涑鲋帘浠黄鞯谋徊馔ǖ溃毙藕徘谢荒？榻浠黄鞅徊馔ǖ赖氖涑銮谢桓呔刃藕挪杉？椋淮浠黄魇涑鲂藕盼榷ê螅呔刃藕挪杉？椴杉浠黄魇涑龅缪梗ü芟呖刂颇？榉⒏扑慊锹疾杉�。该测试台自动化程度高、便携小巧、操作方便；突破以往变换器测试台手动调整信号源、手动切换通道、人工记录形成报表的思路。
文档编号G01R31/00GK103063937SQ201110319398
公开日2013年4月24日 申请日期2011年10月19日 优先权日2011年10月19日
发明者王璟南, 张玉玺, 吴瑞斌 申请人:北京强度环境研究所, 天津航天斯达新技术装备有限公司, 北京航天斯达新技术装备公司, 中国运载火箭技术研究院
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