基于虚拟仪器的传感器自动测试系统设计与实现

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1、MicrocomputerApplicationsVol.26,No.5,2010技术交流微型电脑应用2010年第26卷第5期文章编号：1007-757X(2010)5-0045-02基于虚拟仪器的传感器自动测试系统设计与实现李波，何黎明，王林摘要：传感器的检测需要测试传感器在不同工作环境下的性能，整个过程持续时间长，需要设定传感器所处的环境温度与压力，并且每隔一段时间需要记录传感器当前的参数值。在传统的传感器检测系统中，这些操作都是人工完成的，效率比较低，随着被测试的传感器产品增加，人工的测试系统已经无法满足日益增长的工作量需求。该文基于虚拟仪器技术设计了一套传感器

2、自动测试系统，提高了测试效率，实现了传感器温度性能的自动测试系统，明显优于传统传感器检测系统。关键词：虚拟仪器；LabVIEW；传感器检测中图分类号：TP274文献标志码：A0引言其中，Rs1，Rs2，Rs3是3个标准电阻，R是传感器的等效电阻，传感器的电阻值随着温度变化电阻有波动。假设传感器广泛应用于工业领域中，需要适应各种工业环电源供电电压为Vs，我们需要采集的信号为：境，因此传感器在环境的改变情况下性能的稳定性就很重RRs1VV=()−×s要，需要通过严格的测试才能投入使用。传统测试系统中，oRsR32s把传感器放置在温度试验箱中，由人工监测整个测试过程，从上面

3、公式可以知道Vo的变化跟传感器电阻值R的变包括调整试验箱温度，设定温度持续时间，定时记录传感器化成正比的。的性能参数等等，整个测试过程持续时间比较长。随着被测1.2传感器随温度变化情况下的性能测试试的产品增加，传统的依靠人工系统已经不能满足生产的要传感器的工作环境是多变的，有时还需要在高温下工求。本文设计了基于PXI总线技术和虚拟仪器平台的传感作。因此需要传感器长时间保持工作的良好状态需要做必要器测试系统，采用了NI的7位半高性能数据采集卡的测试，比如在长时间温度不变的工作环境下以及在温度变PXI-4071和矩阵开关PXI-2503，实现了多个传感器温度性化的情况中，

4、同一温度下性能的稳定性等等。其中温度滞后能的自动测试，改善了传统测试系统中配置时间长、效率低影响是最重要的评判要素之一。假设一个测试流程如下：的问题。75℃75℃25℃25℃25℃25℃25℃1传感器温度的性能测试StartEnd-25℃-25℃传感器温度性能的测试，需要采集传感器内阻在不同温温度滞后计算方法如下：度下的变化规律。为了方便测量，本文通过电桥电路把传感器电阻的变化，转换为电桥输出电压的变化。采集到电压数据后，通过处理和计算得出温度性能参数并给出测试结果。1.1传感器测试的电桥电路其中，Vi(i=1,2…9)为流程相应的温度点采集到的电压信号；VR为量程压

5、力的输出信号，依量程可视为常量处理。一般取温度滞后范围为0.06%，如果温度滞后值大于0.06%时，判断传感器不合格。2系统硬件的设计系统构架如图2所示。系统结构主要分为基于PXI总线的温度与电压数据采集部分和温度环境模拟部分。图1传感器测试电桥电路图———————————作者简介：李波，男，上海交通大学自动化系,在读硕士研究生，从事工业自动化研究，上海200240；何黎明，男，上海交通大学自动化系，博士，助理研究员，从事工业自动化研究，上海200240；王林，男，上海交通大学自动化系，副教授，硕士生导师，从事工业控制技术、智能监控系统应用与研究，上海200240·4

6、5·MicrocomputerApplicationsVol.26,No.5,2010技术交流微型电脑应用2010年第26卷第5期图3PXI-2503和PXI-4071配合工作原理示意图2.4环境温度的采集环境温度就是工装内部的温度。工装是指存放传感器的图2测试系统结构框图容器，为了方便传感器测试，传感器是放置在工装中的，工2.1PXI总线以及相关硬件设备的选择装是一个闭合的金属容器，可以防止静电干扰，通过导线把PXI（PCIeXtensionsforInstruments）是PCI总线在仪测量信号引出至电压测量设备。每个工装中放置一个pt100，器领域的扩展。它是一

7、种专门为数据采集以及自动化打造的通过测量pt100的值来获取工装中的温度值。温度采用4线模块化仪器平台，能满足日益增加的对复杂仪器系统的需求制测量方法。用4线制法通过导线把电阻接到PXI-2503，的系统。PXI系统由3个基本部分组成：机箱，系统控制器再通过PXI-4071测量，选择4线制电阻测量方法获得pt100和外设模块。机箱背板包含有定时和触发总线，用于精确定的电阻值，再转换为相应的温度值。原理分别如图4和图5时的星型触发总线，让高精度同步操作得以实现。通过所示。MXI-3接口工具，PXI系统可以直接被PC或其他PXI系统控制，这给虚拟仪器的开