仪器仪表电气安全综合测试仪测试系统的设计

• 作 者: 袁璐
• 机 构: 北京信息科技大学
• 出 处: 北京机械工业学院 北京信息科技大学
• 发表日期: 2006年期
• 关键词: 仪器仪表 电气安全测试 综合测试仪 测试系统 结构设计

本文介绍了安规测试技术的国内外发展现状和趋势，分析了交流耐压、接地电阻、绝缘电阻、泄漏电流等电气安全测试的原理，研究了适用于仪器仪表电气安全性能测试的测试技术，设计制作了符合IEC61010标准的仪器仪表电气安全性能综合测试仪(目前我国的电气安全性标准仍采用的是等同IEC1010标准的GB4706)，本文重点是测试系统的设计。　　
仪器仪表电气安全综合测试仪由控制系统和测试系统构成。控制系统主要由计算机、单片机和CPLD组合逻辑单元等组成；测试系统包括：程控电源(包括直流电源和交流电源两种)、六项指标的测试回路以及对应的信号采集单元。测试仪采用交流220V供电，经程控电源模块分别给各个测试回路供电，各个测试回路有其独立的信号采集单元，测得电压和电流信号通过简单的模拟电路调理，利用单片机内集成的高速A/D采集进单片机，计算出峰值和有效值，并且画出实时的电压电流波形。　　
实验结果表明，绝缘电阻测试直流电压250V、500V、1000V可自由设定，电阻测试范围0.1MΩ～2000MΩ，精度±1％；交流泄漏电流测试电压233V(AC)，泄漏电流测试范围0～20mA；测试精度为±5％±0.1mA；交流耐压测试的电源范围为500V～5000V连续可调，漏电流测试范围为0.1mA～20mA，漏电流测试精度为±3％；接地电阻测试：当测试电流为10A时，接地电阻最大值600mΩ，测试精度为±2％；测试电流为25A时，接地电阻最大值300mΩ，接地电阻测试精度是±2.5％；温度测试范围0～100℃，功率测试范围10～2000W。　　
设计的仪器仪表电气安全综合测试仪具有以下特点：通过设计耐压和接地电阻的程控交流电源，提高了输出电压波形的稳定性和精度；进行了电路保护的设计，避免在耐压实验中由于泄漏电流过大或者因操作不当引起的瞬时短路而造成的过电流；泄漏电流测试电路采用高性能光隔离放大器，简化了模拟电路；采用内部集成高性能A/D转换器的单片机进行采样和控制，PC机进行测试操作显示，提供了方便的人机交互界面；增加了功率和温度两项辅助测试指标，完善了测试功能。　　
本课题的研究技术关键在它的测试系统设计符合最新国际标准IEC61010，对仪器仪表电气安全测试技术水平提高，缩小国内相关仪器同国际上同类仪器的技术差距具有重要的意义。