作者 張毅 （北京中科泛華測控技術有限公司 產品銷售部，北京 100083）
摘要：變壓器出荷檢測即對成型的變壓器的絕緣阻抗、耐壓值、空載特性等部分進行系統級測試。其測試挑戰為待測項目多且測試設備與待測件連接復雜。這很大程度上影響了測試穩定性與測試效率。本文從系統組成、軟硬件結構以及測試流程等方面介紹了一種基于柔性測試技術的變壓器出荷檢測解決方案。該系統具備性能可靠、測量精確、連接方便、測試效率高等特點，能很好滿足多種三相變壓器的最終檢測需要。
關鍵詞：柔性測試技術；變壓器；測試系統
系統簡介
本系統是以柔性測試技術為核心，結合虛擬儀器和機電一體化等技術開發設計的。軟件采用圖形化開發語言LabVIEW，硬件部分使用基于PXI總線的模塊化設備，高效的軟件與靈活的模塊化硬件有機結合完成了對三相變壓器各指定輸出端的測試、結果的判斷、數據的存儲以及數據報表的生成等工作。
系統工作流程
系統初始化部分用來實現前面版刷新工作，包括前面板所有輸入控件和顯示控件。
測試分為三個部分，絕緣阻抗測試、耐壓測試及空載特性測試。其中空載特性測試又分為空載電流測試和空載電壓測試。待測信號均為標準電壓、電流和電阻量，測試使用NI DMM（數字萬用表）模塊與NI Switch（開關模塊）協調動作，具體內容及操作技巧見硬件結構部分。
本系統可以實現靈活的報表生成，由LabVIEW提供的與OFFICE軟件的接口函數，我們可以方便的通過編程確定報表的表現形式，如：Execl、Word等。在本系統中，由于用戶對報表格式有特殊的要求，對于這種情況，我們按照客戶需求生成特定的模板文件，并在編程時與其模板進行相應關聯即可。
圖1 系統工作流程圖
系統硬件結構
本系統硬件的核心是能供充分體現測試系統適用性和靈活性的PXI平臺。PXI (PCI eXtensions for Instrumentation，面向儀器系統的PCI擴展) 是一種堅固的基于PC的測量和自動化平臺。PXI結合了PCI的電氣總線特性與CompactPCI的堅固性、模塊化及Eurocard機械封裝的特性，并增加了專門的同步總線和主要軟件特性。這使它成為測量和自動化系統的高性能、低成本運載平臺。這些系統可用于諸如制造測試、軍事和航空、機器監控、汽車生產及工業測試等各種領域中。
系統中用到的設備除了PXI機箱外還包括PXI控制器、Switch（開關模塊）、DMM（數字萬用表模塊）等。PXI控制器作為硬件控制的核心部分，在控制PXI系統中各PXI模塊的同時，還可以方便的通過顯示器、鼠標、鍵盤等常用接口與相關外設進行連接。系統硬件結構如圖2所示。
在自動化測試測量中，無論是在十余個測試點上實現高精度、低速測量，還是要體現集成電路高通道數、高頻率的特性，靈活的NI Switch（開關模塊）方案都是理想的方案，它可以提高設備重復利用率，并實現系統可擴展的最大化。
NI數字萬用表（DMM）在保持精確性和穩定測量的同時，處理速率也很出眾。但由于DMM有非常高的精度和分辨率規格，所以它們的通道數很少。針對多通道、高效的測試測量，單獨使用DMM進行測量的方案有一定的局限性。為此，我們提供了另一種解決方案。通過將這些數字萬用表與單個或多個Switch（開關模塊）集成使用，可以搭建具有高通道數、高效的測試測量系統。本測試系統便是一個很好的例證。
當我們配置DMM與Switch一同工作的時候，有兩路信號必須進行連接模擬信號的連接：
1. 將待測信號從Switch連接到DMM。
2. 數字信號的連接，來同步Switch和DMM。
Switch可以作為多路復用器或者矩陣開關使用。每一個獨立的Switch通道都可以路由到一個‘com’或者公共通道。所以Switch的‘com’通道需要被外部連線至DMM，這里指的便是模擬信號的連接。由于使用的是PXI平臺，數字同步信號連接方法相對簡單些，所有的數字觸發信號通過PXI背板發送到每一個模塊。所以，同步版卡所需要數字信號不需要任何的外部連線。
本系統正是采用這種配置方式將DMM與Switch的公共端相連接，DMM測量Switch的公共端，而Switch負責將公共端與外部各被測端之間進行切換，每進行一次切換，DMM便對其進行測量。
圖2 系統硬件結構圖
系統軟件實現
測試系統的靈活性和擴展性可通過軟件這個重要部分來實現，使用正確的軟件工具并通過設計或調用合理的程序模塊，可以實現高效的人機交互。
本系統軟件開發平臺我們選擇了LabVIEW標準圖形開發環境，其內置信號采集、測量分析與數據顯示功能，可以滿足多種測試環境要求，融合多種信號測試、分析功能于一身，使系統的適應性大大增強。同時，考慮到系統的適應性、靈活性和可擴展性，本系統軟件在功能實現上使用模塊化設計，每個模塊完成獨立的功能，同時可以滿足系統高耦合與低內聚的要求。整個軟件部分主要由用戶管理、參數配置、自動測試、數據存儲和報表生成5個模塊構成，如圖3所示。
圖3 軟件組成模塊
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每個模塊實現特定的功能，登錄子模塊在系統中判定用戶權限，在本系統中管理員權限不但可以使用產品測試功能，還可以使用參數配置，數據回放功能；如果是普通權限即操作員則只能使用測試功能。在參數輸入模塊中，用戶可以設定待測產品的具體型號，測試環境溫度、濕度，以及技術要求的參數。自動測試模塊通過調用驅動函數控制DMM與Switch協同工作實現對待測產品的測試。存儲模塊將采集結果保存到相應文件中以備打印和報表生成。報表生成模塊可將已存的測量數據以Execl形式打印。軟件界面如圖4 。
圖4 系統軟件界面
結語
本系統的搭建再次驗證了運用柔性測試技術搭建的測試系統與傳統測試系統相比具有快速、靈活、可擴展等優勢。通過高效的軟件以及模塊化的硬件組合而成的測試測量系統，可以大大縮短軟件開發周期，減少研發成本，降低工作人員工作強度，提高測試效率。