一种多通道响应时间自动测试装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种多通道响应时间自动测试装置及方法，属于集散控制系统性能测试技术领域，解决了现有技术中测量误差大、装置体积大且无法同步测量多路被测通道的问题。该装置包括上位机和至少一个下位机；上位机，用于设置阶跃信号参数并输出至下位机，控制下位机进行测试；下位机，用于接收并存储上位机设置的阶跃信号参数，向被测通道输出阶跃信号，并采集被测通道的输入阶跃信号波形数据和输出响应波形数据，进而上传至上位机；上位机根据接收的所述输入阶跃信号波形数据和输出响应波形数据进行波形显示并确定响应时间。该装置测量误差小，装置体积小便于携带，且可同步测量多路不同被测通道。

A multichannel response time automatic testing device and method

【技术实现步骤摘要】
一种多通道响应时间自动测试装置及方法
本专利技术涉及集散控制系统性能测试
，尤其涉及一种多通道响应时间自动测试装置及方法。
技术介绍
目前常用的多通道响应时间测试设备有两种：一种是采用标准的信号源和数据采集设备，手动操作信号源使其输出阶跃信号，并另外采用多通道示波器或波形记录仪同时对阶跃信号和响应输出信号进行采集，然后手动调节示波器游标测量通道响应时间；另一种测量设备是将AO/DO输出板卡、AI/DI采集板卡安装到工控机或PXI机箱，构成集成测试装置，使用时，通过软件控制信号输出板卡输出阶跃信号，然后通过采集板卡采集阶跃信号和响应信号，并通过软件进行自动计算。现有技术存在以下缺点，一是用标准信号发生器生成阶跃信号存在固有误差，且操作繁琐、测试效率低，无法满足时间窗口较短的测试需求；另一方面，装置体积大，不方便现场作业，且无法同步测量分布在距离较远的多路被测通道。
技术实现思路
鉴于上述的分析，本专利技术旨在提供一种多通道响应时间自动测试装置及方法，用以解决现有装置测试效率低、装置体积大、且无法同步测量多路被测通道的问题。一方面，本专利技术提供了一种多通道响应时间自动测试装置，该装置包括上位机和至少一个下位机；所述上位机，用于设置阶跃信号参数并输出至下位机，控制下位机进行测试；所述下位机，用于接收并存储上位机设置的阶跃信号参数，根据所述设置的阶跃信号参数向被测通道输出阶跃信号，并采集被测通道的输入阶跃信号波形数据和输出响应波形数据，进而上传至上位机；所述上位机，还用于根据接收的所述输入阶跃信号波形数据和输出响应波形数据进行波形显示并确定响应时间。进一步的，所述上位机通过级联的方式连接多个下位机实现多通道扩展。进一步的，所述设置的阶跃信号参数包括设置的阶跃信号输出通道、对应输出通道的阶跃信号输出类型以及数字量表示的阶跃信号的起点幅值、终点幅值；所述阶跃信号的输出类型包括数字量阶跃信号和模拟量阶跃信号，所述数字量阶跃信号的输出类型包括不同电压幅值的逻辑电平信号；所述模拟量阶跃信号的输出类型包括电压信号、有源电流信号和无源电流信号。进一步的，所述下位机包括数据处理与网络通信模块、阶跃信号输出模块、同步触发模块和采集模块；所述数据处理与网络通信模块，用于接收从上位机输出的设置的阶跃信号参数，并根据其中的数字量表示的阶跃信号的起点幅值、终点幅值生成数字量表示的阶跃信号；所述数据处理与网络通信模块，还用于根据设置的阶跃信号输出通道参数向阶跃信号输出模块对应的阶跃信号输出通道输出数字量表示的阶跃信号，经该阶跃信号输出通道切换至设置的阶跃信号输出类型后，输出至与阶跃信号参数中所包括的输出通道对应的被测通道；所述数据处理与网络通信模块，还用于接收采集模块采集的被测通道的输入阶跃信号波形数据和输出响应波形数据并上传至上位机；所述同步触发模块，通过将选定的下位机的触发输出信号做为其他下位机的触发信号源，进而控制不同下位机同时触发采集。进一步的，所述数据处理与网络通信模块包括FPGA芯片、以太网接口芯片、SDRAM存储芯片及EEPROM存储芯片；所述FPGA芯片，通过以太网接口芯片与上位机连接，接收上位机输出的设置的阶跃信号参数，并向上位机传输采集到的被测通道的输入阶跃信号波形数据和输出响应波形数据；所述FPGA芯片，还用于根据数字量表示的阶跃信号的起点幅值、终点幅值获得数字量表示的阶跃信号，并输出至阶跃信号输出模块中与设置的阶跃信号输出通道参数对应的阶跃信号输出通道；所述EEPROM存储芯片，用于存储所述FPGA芯片接收的设置的阶跃信号参数；所述SDRAM存储芯片，用于辅助缓存所述FPGA芯片接收的输入阶跃信号波形数据和输出响应波形数据。进一步的，所述阶跃信号输出模块包括数字阶跃信号输出模块和模拟阶跃信号输出模块，分别包括至少一个阶跃信号输出通道用于输出与设置的阶跃信号输出类型相对应的模拟阶跃信号和数字阶跃信号。进一步的，所述模拟阶跃信号输出模块的每一阶跃信号输出通道均包括DAC数模转换电路、抗镜像滤波电路、V/I转换电路、端口防护电路以及程控切换电路；所述DAC数模转换电路，用于将接收的数字量表示的阶跃信号转换成模拟电压信号；所述抗镜像滤波电路，用于滤除模拟电压信号中的噪声；所述V/I转换电路，与所述抗镜像滤波电路的输出端连接，用于将滤除噪声后的模拟电压信号分别转换为无源电流信号和有源电流信号；所述程控切换电路，包括控制器和三个并联的第一继电器、第二继电器和第三继电器，所述第一继电器的一端通过端口防护电路与所述抗镜像滤波电路的输出端连接，所述第二继电器的一端与V/I转换电路的有源电流信号输出端连接，所述第三继电器的一端与V/I转换电路的无源电流信号输出端连接，通过控制器接收的阶跃信号的输出类型参数控制第一继电器、第二继电器、第三继电器的开合从所述第一、第二、第三继电器的另一端选择输出设置的阶跃信号输出类型的模拟阶跃信号；所述端口防护电路，用于提供过电压保护。进一步的，所述数字量阶跃信号输出模块的每一阶跃信号输出通道均包括光继电器，光继电器的输入端接收所述FPGA芯片输出的数字量表示的阶跃信号，光继电器的一个输出端外接电压源，另一输出端根据外接电压源的不同对应输出不同电压幅值的阶跃信号。进一步的，被测通道的输入端、输出端分别与采集模块中对应采集通道的输入端连接；所述采集模块的每个采集通道均包括信号切换电路、端口防护电路、信号调理电路、ADC模数转换电路、电气隔离电路；所述信号切换电路，用于根据采集的被测通道的输入、输出的阶跃信号类型切换至采集通道的相应采集类型；所述端口防护电路，用于提供过电压过电流保护；所述信号调理电路，用于将被采集的被测通道的输入、输出阶跃信号调理成能够进行模数转换的模拟电压信号；所述ADC模数转换电路，用于将模拟电压信号转换为数字电压信号；所述电气隔离电路，采用电容隔离器件隔离每一采集通道。根据上述技术方案，本专利技术的有益效果如下：1、本专利技术通过采用FPGA芯片及阶跃信号输出模块输出满足需求的阶跃信号，消除了标准信号发生器存在的固有误差，并且采用上位机控制下位机进行自动测试，操作简单，提高了测试效率和准确率；2、采用上位机、下位机分布式设计，不仅便于携带，且可通过上位机远距离控制下位机在野外、高空、水下等现场环境进行测试，提高了装置对测试现场环境的适应性，并且通过级联多个下位机实现通道扩展，可同步测量分布在远距离不同位置的多路被测通道。另一方面，本专利技术提供了一种多通道响应时间自动测试方法，包括以下步骤：设置阶跃信号参数，包括设置阶跃信号输出通道、对应输出通道的阶跃信号输出类型、阶跃信号的起点幅值、终点幅值；所述阶跃信号的输出类型包括数字量阶跃信号和模拟量阶跃信号，所述数字量阶跃信号的输出类型包括不同电压幅值的逻辑电平信号，所述模拟量阶跃信号的输出类型包括电压信号、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多通道响应时间自动测试装置，其特征在于，包括上位机和至少一个下位机；/n所述上位机，用于设置阶跃信号参数并输出至下位机，控制下位机进行测试；/n所述下位机，用于接收并存储上位机设置的阶跃信号参数，根据所述设置的阶跃信号参数向被测通道输出阶跃信号，并采集被测通道的输入阶跃信号波形数据和输出响应波形数据，进而上传至上位机；/n所述上位机，还用于根据接收的所述输入阶跃信号波形数据和输出响应波形数据进行波形显示并确定响应时间。/n

【技术特征摘要】
1.一种多通道响应时间自动测试装置，其特征在于，包括上位机和至少一个下位机；
所述上位机，用于设置阶跃信号参数并输出至下位机，控制下位机进行测试；
所述下位机，用于接收并存储上位机设置的阶跃信号参数，根据所述设置的阶跃信号参数向被测通道输出阶跃信号，并采集被测通道的输入阶跃信号波形数据和输出响应波形数据，进而上传至上位机；
所述上位机，还用于根据接收的所述输入阶跃信号波形数据和输出响应波形数据进行波形显示并确定响应时间。


2.根据权利要求1所述的一种多通道响应时间自动测装置，其特征在于，所述上位机通过级联的方式连接多个下位机实现多通道扩展。


3.根据权利要求1或2所述的一种多通道响应时间自动测装置，其特征在于，所述设置的阶跃信号参数包括设置的阶跃信号输出通道、对应输出通道的阶跃信号输出类型以及数字量表示的阶跃信号的起点幅值、终点幅值；
所述阶跃信号的输出类型包括数字量阶跃信号和模拟量阶跃信号，所述数字量阶跃信号的输出类型包括不同电压幅值的逻辑电平信号，所述模拟量阶跃信号的输出类型包括电压信号、有源电流信号和无源电流信号。


4.根据权利要求3所述的一种多通道响应时间自动测装置，其特征在于，所述下位机包括数据处理与网络通信模块、阶跃信号输出模块、同步触发模块和采集模块；
所述数据处理与网络通信模块，用于接收从上位机输出的设置的阶跃信号参数，并根据其中的数字量表示的阶跃信号的起点幅值、终点幅值生成数字量表示的阶跃信号；
所述数据处理与网络通信模块，还用于根据设置的阶跃信号输出通道参数向阶跃信号输出模块对应的阶跃信号输出通道输出数字量表示的阶跃信号，经该阶跃信号输出通道切换至设置的阶跃信号输出类型后，输出至与阶跃信号参数中所包括的输出通道对应的被测通道；
所述数据处理与网络通信模块，还用于接收采集模块采集的被测通道的输入阶跃信号波形数据和输出响应波形数据并上传至上位机；
所述同步触发模块，通过将选定的下位机的触发输出信号做为其他下位机的触发信号源，进而控制不同下位机同时触发采集。


5.根据权利要求4所述的一种多通道响应时间自动测试装置，其特征在于，所述数据处理与网络通信模块包括FPGA芯片、以太网接口芯片、SDRAM存储芯片及EEPROM存储芯片；
所述FPGA芯片，通过以太网接口芯片与上位机连接，接收上位机输出的设置的阶跃信号参数，并向上位机传输采集到的被测通道的输入阶跃信号波形数据和输出响应波形数据；
所述FPGA芯片，还用于根据数字量表示的阶跃信号的起点幅值、终点幅值获得数字量表示的阶跃信号，并输出至阶跃信号输出模块中与设置的阶跃信号输出通道参数对应的阶跃信号输出通道；
所述EEPROM存储芯片，用于存储所述FPGA芯片接收的设置的阶跃信号参数；
所述SDRAM存储芯片，用于辅助缓存所述FPGA芯片接收的输入阶跃信号波形数据和输出响应波形数据。


6.根据权利要求5所述的一种多通道响应时间自动测试装置，其特征在于，所述阶跃信号输出模块包括数字阶跃信号输出模块和模拟阶跃信号输出模块，分别包括至少一个阶跃信号输出通道用于输出与设置的阶跃信号输出类型相对应的模拟阶跃信号和数字阶跃信号。


7.根据权利要求6所述的一种多通道响应时间自动测试装置，其特征在于，所述模拟阶跃信号输出模块的每一阶跃信号输出通道均包括DAC数...

【专利技术属性】
技术研发人员：段长亮，黄君龙，吕秀红，高超，
申请(专利权)人：北京广利核系统工程有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11