基于LabVIEW平台的线性光电耦合器自动测试系统

基于 LabVIEW平台的线性光电耦合器自动测试系统

李冰 龚磊 徐道润 陈春霞 欧熠 郭志

重庆光电技术研究所，重庆 400060

摘 要

本文介绍了一种基于LabVIEW平台的线性光电耦合器自动测试系统，该系统通过平台上运行的系统软件经GPIB总线控制相关仪器，能够自动完成器件输入电压设置、实际输入输出电压值读取、数据运算处理和生成测试报告等操作。该自动测试系统与人工测试相比效率更高，而且具有很好的灵活性，便于推广至其它小批量定制元器件的自动测试中。

关键词 LabVIEW；线性光电耦合器；自动测试；小批量定制

0 引言

人力成本的不断增加对电子元器件测试的自动化水平提出了更高的要求^[1]。大批量生产的元器件可通过配备专用测试系统实现快速自动测试^[2]，但对于小批量定制元器件，通常使用多台分立仪器搭建测试系统^[3]，从而需要将各仪器进行软件集成控制。LabVIEW是NI公司推出的自动测试与控制软件平台，结合相应的驱动与接口程序，可通过编程对仪器设备进行控制和数据采集，从而灵活搭建不同功能的控制系统与测试系统^[4~6]。本文介绍了一种基于LabVIEW平台的线性光电耦合器（以下简称线性光耦）自动测试系统，具有测试效率高、形式灵活的特点，适合于小批量定制型号的自动测试。

1 系统的整体架构

该系统的整体架构如图1所示：

图1 系统的整体架构

系统软件部分运行在LabVIEW平台下，根据用户界面上的输入，通过硬件接口调用各仪器，进行控制与数据读取，测试结果输出到用户界面上显示，并传送给EXCEL平台生成测试报告文档。

2 系统硬件部分的实现

LabVIEW平台运行在PC机上，通过机箱USB接口连接Keithley公司的KUSB-488B型IEEE 488.2转换器，转换为GPIB总线接口后，与Agilent E3631A精密电源、Agilent 34420A多功能数表连接。

在线性光耦的测试中，需要对器件输入一组的高精度电压信号（500mV~17000mV），并读取对应的输出电压值，根据两组值计算得到传递系数、非线性度等器件参数。在系统的仪器中，E3631A为精密电源，用于产生器件的电源电压及高精度输入电压，由于其输出值与设定值存在细小的偏差，需要用双通道的34420A分别读取器件的实际输入电压及对应输出电压，以便计算处理。

3 系统软件部分的实现

LabVIEW采用图形化编程代替了常见的符号式编程，其程序由嵌套的框图、图标和连线构成，能够直观地显示软件架构，图2给出了系统软件的主程序：

图2 系统软件的主程序

在软件启动后对各仪器进行自检及初始化，之后进入主程序最外层框图进行判断，如自检通过则运行次外层的框图，该框图为顺序进行的动作：首先读取在图3所示用户界面上输入的测试报告文件名与保存路径，然后循环运行第三层框图中的内容：

图3 软件系统的部分用户界面

在第三层框图中，首先等待点击“开始测试”按钮，即运行第四层（即最内层）框图，完成对一只器件的测试并将数据存入测试报告文件，然后回到等待状态，待完成器件更换后，再次点击即开始新的测试。在所有器件测试完毕后，点击主界面上的“测试结束”按钮，则退出第三层框图的循环，进入次外层框图的最后动作，即数据保存与各种仪器设备句柄的释放，然后退出测试程序。

由此，最内层框图的程序是软件系统的核心。在该框图中，首先从一个数组中循环读取各输入电压设定值，并在“电压设置及电压读取”子程序中将其发给E3631A产生高精度电压信号作为器件输入，并通过34420A读取实际输入电压值及输出电压值后返回，形成两个对应的电压测试值数组，该部分如图4所示：

图4 电压设置及读取部分程序

测试值数组经子程序转换单位后在用户界面上显示，并传送给“传递系数与线性度计算”子程序运算得到被测线性光耦的传递系数K和非线性度δ，其运算公式如式（1）和式（2）所示：

（1）

（2）

其中N为输入电压设定值的个数，V_INj和V_OUTj分别为实际输入电压值及输出电压值，而

该部分如图5所示：

图5 测试值显示及运算处理部分程序

另外，测试值数组和运算出的传递系数、非线性度同器件编号等信息一起送入“数据段写入”子程序，通过与EXCEL平台的软件接口，将数据按规定格式写入测试报告文件并保存，该部分如图6所示：

图6 数据写入测试报告部分程序

以上即为最内层框图的程序构成。

4 系统测试效果

图7给出了该测试系统生成的典型测试报告文件的内容，每一只器件的编号和其测试的数据相对应：

图7 测试系统生成的典型测试报告

与人工设置仪器、读取电压值及人工计算计算得到的测试报告对比表明二者相当，但由于自动进行仪器设置与数据读取，具有更高的效率和更低的出错率，同时减少了对人员的占用，取得了良好的效果。

5 结论

介绍了基于LabVIEW平台的线性光耦参数自动测试系统，该系统通过平台下的软件部分经GPIB总线控制精密电源和双通道多功能数表，设置被测器件的输入电压并读取实际输入、输出电压值，运算处理后生成传递系数和非线性度参数，并生成EXCEL格式的测试报告。该系统与人工操作相比效率更高，而且具有很好的灵活性，便于推广至其它使用分立仪器搭建测试系统的小批量定制元器件的自动测试中。

参考文献

[1] David Read. 供应链可视化对于设计成本控制的积极影响[J]. 中国电子商情(基础电子)，2013，(12)：71-74.

[2]倪晨鸿，宋春伟. 一种新型的电能计量芯片检测仪[J]. 电子制作 Practical Electronics，2016，(16)：13-14.

[3] 王瑛. 数字集成电路测试系统的测试结构分析[J]. 电子测试 Electronic Test，2014，(15)：24-25.

[4] 江豪，王永华. 基于LabVIEW软件平台的压力元件测控系统，2011，(9)：33-35.

[5] 于辉，金侠杰， 邢科礼，等. 基于OPC与LabVIEW的液压泵和液压马达自动测试系统[J]. 机械制造，2014，(8)： 74-77.
[6]吴志强，田卫华，等. 一种基于单片机和Labview的小型光伏发电监控系统设计[J]. 沈阳工程学院学报(自然科学版)，2015，(4)：350-354.