基于Visual C++的传感器稳定性测试系统设计与实现

刘 甡,李士刚

（1.上海航天电子研究所,上海,201206；2.海军驻上海地区航天系统军事代表室,上海,201206)

基于Visual C++的传感器稳定性测试系统设计与实现

刘 甡1,李士刚2

（1.上海航天电子研究所,上海,201206；2.海军驻上海地区航天系统军事代表室,上海,201206)

本文基于传感器稳定性测试中存在的一些效率低等问题，开发并设计出一套Visual C++的系统。在计算机的主控器上指令编程IO数字量输出卡，完成对G5V-2继电器开关的控制切换。该系统具有网络通讯集成功能，通过TCP/IP协议，能在局域网内实时监视传感器稳定性测试，并且还能远程控制压力控制器以及调温箱，通过模拟工业现场特定环境中的压力以及温度条件等测试传感器的稳定性。

Visual C++；传感器；稳定性测试；系统设计；实现

1 系统的总体结构

传感器稳定性测试系统的总体结构由七个部分构成，即主控计算机、压力控制器、监视计算机、控制电路、调温箱、程控电源以及程控测量仪表等。在该系统中，主控计算机是核心部分，它能发出中枢指令，并对计算机进行控制，从而完成一些关键操作，如选定测试模块、选取测试方案以及存储处理和回读数据等。而控制电路则是系统的关键部分，对上其可通过计算机控制以及PCI总线收发和交换指令，对下则能实时控制继电器开关中的模块阵列，从而完成实时测量以及灵活控制多路传感器。

2 系统中硬件的设计

2.1 设计原理

基于Visual C++的传感器稳定性测试系统设计中，系统硬件的核心设计为主控计算机中所运用到的工控机，其主要负责的是与其他硬件设备之间实现良好的通信。通过PCI总线能够将其与IO控制卡连接起来，而利用控制卡就能下发高低电平命令，并引导继电器开关完成相应的动作，这样就可以将传感器的特定通道接进测量的回路之中。同时利用IEEE488接口使其与程控测量仪表之间完成协议互连，当传感器的指定通道与回路之间连接好之后，就能根据约定的指令测量传感器稳定性的相关指标。工控机还能通过IEEE488接口控制调温箱以及压力控制器，并远程控制传感器稳定性测试中所需的压力以及温度等条件，从将实际应用的条件模拟出来。最后其还能利用TCP/IP协议与监视计算机实现通讯，并将测量到的稳定性数据进行回传，这样就能确保监视计算机能够实时监视测试中的各种指标。

2.2 设计控制电路及接口

在传感器稳定性测试系统中，其端接口的构成主要为可开闭的接触式弹片接插件。将传感器的200个工位分别由四组电流进行控制，而每一组电路则由50个继电器开关以及50个传感器接口共同构成。在测量的过程中，系统软件会根据被测量的传感器通道将IO控制卡的高低电平输出指令发送出去，当继电器常开状态的触点检测到输入的IO信号之后，就会将双极触点同时关闭，这时被测量的通道就会与程控仪表中的回路进行连接。最后软件平台将测试数据读取的命令发送出去，就能数据从KEITHLEY2000仪表传送到上位机的系统中去，从而实现测量传感器本路稳定性的目的。

3 系统中软件的设计

3.1 设计体系结构

基于Visual C++的开发环境，在传感器稳定性测试系统的设计中，软件设计既考虑到了其测试的可扩展性，又考虑到了测量指标所要求的精度，因而在增设电路控制模块的基础上，就能支持测量更多路数的传感器。在软件设计中，采用了创新性的软件分层控制架构，在设计层面宏观的确保了可靠的数据流，同时也将上传和下达数据的控制指令有机的融合到了数据的统一链路中，因而能够有效的确保控制以及通讯的可靠性。

3.2 设计平台架构

为了确保该系统在多通道、多路数的传感器稳定性测试中有更高的可靠性，以及能在提高测试精度的基础上，实时监控测试传感器长期稳定性的过程中的实测数据，系统软件设计就必须将控制多台设备的通讯功能进行面向对象方式以及模块化的集成。在此平台架构中，通过铺设软件总线就能实现各功能模块之间的相互操作，相互连接以及相互通讯等，而主控计算机则能准确的把握控制电路以及各设备传输指令的顺序时间，并用数据库对不同测试条件以及不同批次的传感器稳定性测试的相关数据进行管理和储存，这样就能将测试的流程方式保存起来，并开展重复性的测试。

3.3 功能设计

根据软件平台的架构和体系结构，以及系统的相关需求，从用户操作的方面来看，系统软件的功能模块可以划分为五个，即初始化模块、测试模块、采集和存储数据模块、控制和指令通讯模块以及维护系统模块等。而这五个功能模块又能继续细分，从确保了系统软件平台能够将测试功能、控制功能、、设置功能、报告功能、采集数据功能以及查询功能等集于一体，这要一来，只要指令驱动底层的硬件设备，就能促使传感器稳定性测试的整个测试过程实现自动化。

3.4 设计软件接口

在开发系统软件的过程中，在指令并行交错以及各个数据流功能模块的基础上，为了促使测试接口维持良好的通用性、通道控制切换具有较高的可靠性，以及数目测量具有良好的可扩展性，就必须设计一个软件接口，将硬件控制层与平台管理层相互隔开，使得传感器稳定性测试的整个过程能够在围绕编辑用户文件配置的基础上进行展开。在软件接口设计的过程中，其测试接口必须与设计的可扩展性要求，以及最大化的传输指令能力相互匹配，并且要能将不同测试条件、不同批次，以及不同考核方式下进行的传感器稳定性测试流程进行有效的可控加载和保存。

4 总结

综上所述，本文基于Visual C++的传感器稳定性测试系统的设计与实现的研究和探讨，结果表明，该系统具有便捷的人机交互，且运行平稳可靠，不仅能在生产以及科研过程中测试传感器稳定性的各项指标，还能实现特殊需求下的稳定性指标的测试，并达到较高的工作效率。同时该系统还能促使整个测试过程自动化，能极大的减少人工操作的时间和步骤，并且能实现分析、处理、存储数据，以及生成数据报表，因而有利于进行科研管理和生产管理。

[1]石天立,周磊,匡石,梁峭,张娜,张哲.基于Visual C++的传感器稳定性测试系统设计与实现[J].仪表技术与传感器,2013,12:141-143.

[2]卢朝荣.基于Visual C++的人力资源管理系统的设计与实现[D].吉林大学,2014.

刘甡，1983年生人，女，山东烟台人，工程师，工学硕士，主要研究计算机系统开发工作.上海航天电子研究所。

李士刚，1981，男，山东章丘人，工程师，工学硕士，主要研究电子设备。海军驻上海地区航天系统军事代表室。

图2 直流系统智能平衡桥等效电路图

当直流系统发生绝缘故障后，在一个直流系统平衡电桥已知的情况下，其接地阻值与对地电压之间有明确的一一对应关系，通过公式（3）推出公式（4），可以得出正负母线接地电阻值，并可判断出接地极性。由于是对正负开关K2和K3的交替切换，这就避免当正负母线绝缘电阻均等下降而无法准确测量的情况，克服了传统绝缘检测中平衡桥电阻R1固定值的弊端。

4 结论

本装置通过自动投切网络电阻引入差流检测法，解决了常规平衡桥存在失衡的缺陷，实现了直流系统正、负母线对地绝缘实时监测，测量精度高于同类装置，可有效检测母线及支路对称性接地及非对称性接地故障，解决了因电缆、设备老化，现有装置对绝缘故障的误报、漏报问题。

参考文献

[1]严国胜.变电站直流系统的设计及故障分析[M].华北电力大学.2014

[2]莫靖.变电站直流系统存在问题研究及其对策[M].华南理工大学.2013

[3]李晶,罗洋,陈轲娜.检测桥电阻对直流电源系统安全运行的影响分析[J].四川电力技术.2014 Vol.37,NO.6:16-19

作者简介

张方峥，男（1982-），湖北宜昌人，主要研究方向为电力系统及其自动化

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