闫佳妮
摘 要：环控试验室需同时完成PT100热电阻信号、K型热电偶信号、电压信号、电流信号等数百个通道的信号测试任务。测试信号路数庞大、测试的信号空间分布较为分散、信号传输距离长，且测试环境较为复杂。若使用传统的测试系统，会出现试验现场布线复杂、信号长距离传输抗干扰能力差等问题。该文设计了一套测试系统，系统采用分布式现场采集、总线传输的系统架构，有效解决了这些问题。
关键词：分布式测试 抗干扰 以太网
中图分类号：M74 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）06（a）-0156-03
1 概述
舱室综合环境试验室是用于飞机舱内舒适性测试及相关理论研究的试验平台。舱室环境试验均有大量需要测量的物理量或需评估的参数，如温度、压力、湿度、通风量等，为了测量这些物理量并对舱室综合环境进行评估，需配置大量的测试传感器及仪器仪表等测量设备。该文研究的测试系统就是用于完成舱室综合环境试验室试验过程中参数的采集、存储和处理等工作。
舱室综合环境试验室测试系统需能够同时完成PT100热电阻信号、K型热电偶信号、电压信号、电流信号等数百个通道的信号测试任务。测试信号路数庞大、测试的信号空间分布较为分散、信号传输距离长，且测试环境较为复杂，因此，为解决以上问题，该文设计的测试系统采用分布式现场采集、总线传输的系统架构，系统具备较强的防潮、抗干扰性能，系统扩展灵活满足不同测试需求。
2 测试系统架构
测试系统由采集终端、测试服务器及测试主机组成。采集终端由信号调理设备和信号采集设备组成，采集各种传感器的输出信号。测试服务器硬件配置为性能较高的服务器级计算机，完成测试数据的统一管理。测试主机安装测试软件，实现对采集终端的控制，同时可以对保存在测试服务器上的测试数据进行提取。
舱室综合环境试验室测试用传感器布置在舱壁和整个舱室空间中，测试服务器及测试主机布置在测控间。测试用传感器分布非常分散，传感器到测试服务器及测试主机的距离近百米，距离较远。试验室配备有大型的动力设备，测试环境较为复杂。
若将采集终端布置在测控间，要将数百个传感器输出的信号通过导线直接传输到测控间，需要大量的导线，布线复杂且布线成本高。长距离传输信号，信号衰减程度较大，信号在长距离传输过程中容易受到干扰，测试精度难以保证。
若将采集终端布置在被舱室附近，直接采集传感器输出的信号，并将信号转换成数字信号，通过总线网络实时传给测试服务器。测试服务器将所有的数据存储在数据库中，完成数据的存储和处理工作。则降低了信号在传输过程中被干扰和衰减的程度。因此，测试系统的架构设计如图1所示。
3 测试系统硬件设计
测试系统硬件配置示意图图2。测试系统硬件包括：信号调理设备、信号采集设备、测试机柜、测试主机、测试服务器等。
舱室综合环境试验室附近有大型动力设备工作，测试环境较为复杂，在传感器信号传输的过程中，信号可能受到干扰，混入上千伏的尖峰脉冲信号，对测试设备有很大危害，因此，要求信号调理设备有较强的输入输出隔离保护功能，保证信号调理设备以及其后端的设备不会受到损坏；同时大型动力设备在工作时有较强的电磁干扰，因此，要求信号调理设备、信号采集设备、测试机柜均具备较强的抗电磁干扰的能力。
舱室综合环境试验室测试用传感器数量最多的是温度传感器，包括PT100热电阻传感器和热电偶传感器。Pt100热电阻的灵敏度约为0.38 Ω/℃，PT100传感器到采集终端距离比较远，可能超过15m，导线电阻较大，为减小导线电阻对测量结果的影响，应采用三线制或者四线制测量电路进行测量。因此，应选择支持三线制或四线制PT100传感器的测试设备。
舱室综合环境试验室测试用传感器中还是用了大量的K型热电偶。K型热电偶距离采集终端距离较远，需采用补偿导线把热电偶的冷端延伸到测试设备端子上。热电偶的测试设备应具备冷端温度补偿功能，消除冷端温度变化对测温的影响。
4 测试系统软件设计
测试系统配置有相应的测试软件，测试软件具有数据采集、数据管理、配置管理、报告生成、内嵌传感器库等功能。测试软件具有可伸缩的体系，使其可以满足不同规模的硬件系统，从几百个通道到上千个通道。
a）配置管理
测试软件具备配置管理功能，配置管理界面如图3所示。配置管理功能具備板卡设置、通道配置、采样率设置、传感器标定函数、数据处理设置等。能够将这些配置信息保存为文件的形式，系统在运行时可以直接调用这些配置文件。
b）数据显示
测试软件具备丰富多样的数据显示功能，可显示被测参数的实时曲线、历史曲线、数据表格、均方根值、上/下限报警显示。有多种数据组态显示功能，包括数值、曲线、表盘、柱状图等。数据组态显示界面如图4所示。
c）数据导出
测试软件具有灵活的数据导出策略，支持导出视图、数据文件。
d）内置传感器库
测试软件内嵌一个功能齐全的传感器库，管理温度、压力、流量等各种传感器。
5 结语
该文件设计的舱室综合环境试验室测试系统采用了分布式现场采集、总线传输的系统架构，系统具有较强的防潮、抗干扰能力，有效减少了温度传感器输出信号长距离传输对测试精度的影响。满足舱室综合环境试验室对于测试系统的要求。设计的测试系统对于其他试验室测试系统的设计具有较好的借鉴意义。
参考文献
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