凱邁（洛陽）測控有限公司 牛宗賓 朱春明

某產(chǎn)品生產(chǎn)調(diào)試過程中，需要對其大量的靜態(tài)電阻參數(shù)進(jìn)行測試，判斷產(chǎn)品的基本性能。在以往類似的系統(tǒng)設(shè)計中，根據(jù)不同的需求設(shè)計專用開關(guān)板，配以供電電源和臺式數(shù)字表，通過工業(yè)計算機(jī)進(jìn)行通訊控制開關(guān)板切換和數(shù)字表的測量采集，系統(tǒng)集成化程度較低，生產(chǎn)調(diào)試周期較長。為了提高測試系統(tǒng)集成化以及生產(chǎn)效率，設(shè)計一款小型化、模塊化的電氣系統(tǒng)是十分必要的[1]。本文根據(jù)實(shí)際產(chǎn)品需求，設(shè)計了基于PXI的便攜式靜態(tài)電阻測試系統(tǒng)。

1.系統(tǒng)組成

靜態(tài)電阻測試系統(tǒng)采用一款6槽棧式結(jié)構(gòu)便攜式PXI機(jī)箱，兼容PXI/CompactPCI模塊及具備通用PXI功能。機(jī)箱采用一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計，集成12.1寸LCD液晶觸摸屏及鍵盤，觸控板等輸入方式。在PXI機(jī)箱內(nèi)搭配專用控制器、三塊矩陣開關(guān)模塊和一塊數(shù)字表模塊，再配以具有固定連接器接口的適配器面板，進(jìn)行電氣系統(tǒng)布線以及軟件設(shè)計，結(jié)合外部電纜實(shí)現(xiàn)靜態(tài)電阻的測試?？傮w設(shè)計更加便捷，其系統(tǒng)組成如圖1所示。

圖1 靜態(tài)電阻測試系統(tǒng)組成

2.測試原理

根據(jù)設(shè)計要求，測試系統(tǒng)需要具有二線制和四線制兩種測量能力，產(chǎn)品測量參數(shù)中大電阻或是阻容性負(fù)載應(yīng)用二線制測量，小于10Ω的電阻采用四線制測量。測試原理設(shè)計如下：

二線制電阻測量，1組電阻需要雙刀開關(guān)1路；四線制電阻測量，1組電阻需要雙刀開關(guān)2路，相對占用資源較多。四線電阻測試和常規(guī)二線電阻測試的連接見圖2、圖3。

圖2 四線電阻測量接線

圖3 二線電阻測量接線

由圖中可以看出，在四線制接法中，電壓表檢測到的電壓僅與電阻R和電阻上流過的電流有關(guān)，與兩個開關(guān)的接觸電阻無關(guān)。在電流恒定時，通過檢測電阻兩端的電壓就可以知道電阻的阻值，開關(guān)的接觸電阻不影響電阻測試的準(zhǔn)確度。

在具體系統(tǒng)布線設(shè)計時，四線制只接到測試儀的輸出插座上，外部檢測電纜采用二線制接法。這樣可以減少外部電纜的插頭針數(shù)。由電纜導(dǎo)線和插頭接觸電阻引起的誤差可以看作固定值，在最后的測試結(jié)果中扣除。

3.詳細(xì)設(shè)計

根據(jù)測試需求進(jìn)行分析，共地信號比較多，數(shù)字表的正端與負(fù)端可以分別進(jìn)行開關(guān)模塊通道切換，共地信號只需控制負(fù)端的一路開關(guān)模塊通道，相對連接器觸點(diǎn)數(shù)量可以減少，開關(guān)模塊可以按照以下接法進(jìn)行：二線制接法，將矩陣開關(guān)模塊1的COM+接數(shù)字表的HI，開關(guān)模塊模式設(shè)置為1線196×1，單個開關(guān)模塊可以實(shí)現(xiàn)196路二線制正端輸入；四線制接法，需要兩塊同型號矩陣開關(guān)模塊，將其中開關(guān)模塊2的COM+、COM-分別接數(shù)字表的HI、HI(SENSE)，開關(guān)模塊3的COM+、COM-分別接數(shù)字表的LO、LO(SENSE)，開關(guān)模塊2、3模式設(shè)置為2線98×1，開關(guān)模塊2可實(shí)現(xiàn)98路四線制正端輸入，將開關(guān)模塊3作為二線制、四線制的共用負(fù)端輸入；根據(jù)需求進(jìn)行任意搭配，通過PXI控制核心，配以數(shù)字表的模式切換，最多可以實(shí)現(xiàn)98路四線制測量，196路二線制測量，測量原理圖如圖4所示。

圖4 測量原理圖

適配器面板每個接插件上都進(jìn)行合理的資源配置，接插件上的每個管腳對應(yīng)固定的開關(guān)模塊通道，且對應(yīng)關(guān)系唯一，通過PXI總線選擇需要的接插件管腳位置去控制其對應(yīng)的開關(guān)模塊通道以及數(shù)字表模式，實(shí)現(xiàn)靜態(tài)電阻測量。根據(jù)實(shí)際測試需求，再預(yù)留一定的余量，本系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)115路二線制測量，98路四線制測量。

4.結(jié)論

靜態(tài)電阻測試系統(tǒng)能夠滿足某產(chǎn)品的靜態(tài)性能指標(biāo)測試，且實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的小型化、模塊化，增加系統(tǒng)的集成化程度，便于系統(tǒng)的攜帶運(yùn)輸以及維修保障；同時根據(jù)PXI系統(tǒng)特性，便于軟硬件擴(kuò)展升級，通過系統(tǒng)資源的自由組合，可實(shí)現(xiàn)更多類型產(chǎn)品的自動測試。

[1]姜廣順,伏新卯,崔軍峰,馬永平,楊召甫．基于PXI的某雷達(dá)顯控系統(tǒng)綜合檢測設(shè)備[J],光學(xué)工程與電子技術(shù),2013(08)．