基于LabVIEW的磁性传感器自动测试系统设计

　　0　引言

　　现代磁性传感器应用广泛、功能强大,正朝着微型化、集成化、系统化和智能化方向发展。对磁性传感器特性的测试和研究也要求有更为强大和可靠的测试平台。本文采用NI公司的LabVIEW软件平台和模块化仪器等硬件接口,开发了一套基于虚拟仪器的磁性传感器自动测试系统。该系统能够灵活、高效和精确地测试微小型磁性传感器在不同温度和不同磁场强度下的特性。系统开发周期短,运行稳定、可靠,并且具有良好的可扩展性和可移植性。

　　1　测试系统架构

　　磁性传感器常规测试内容包括传感器的磁场响应特性和温度响应特性。根据要求,测试平台应达到如下效果: (1)自动化,尽量减少人工因素的影响。(2)通用性,能够适应不同类型磁性传感器性能的检测。(3)灵活性,能胜任其他的测试工作,易于扩展。本文选择NI的PXI控制器和仪器模块作为测试平台。NI的图形化编程语言LabVIEW是一个功能强大且灵活的软件,利用它可以方便快捷地开发出测试程序。测试系统总体架构如图1所示,其中,电源1为特殊定制的线性直流稳压电源,具有较大的电压和电流输出范围,用来驱动磁场发生器1。电源2为第二组线性直流稳压电源,用来驱动磁场发生器2。NISCXI-1124用于直流(低带宽)电压或电流信号的6通道隔离源。NI PXI-6251是一款高速M系列多功能DAQ板卡,主要用于控制继电器组1和继电器组2。NIPXI-4072集6位半万用表、LCR表和1.8MS/s隔离数字化仪于一身,提供了各种通用的测量功能,且具有较高的测量精度和测量速度; PXI-4072在这里主要用于传感器输出信号的高速采集。温度控制器具有GPIB接口,可与上位机(PXI-8196)通信。温度控制器控制空气压缩机出口温度,流出的空气进入传感器隔离气室,从而改变传感器的环境温度。

　　2　关键技术实现

　　测试磁性传感器输出特性时,常常需要在传感器某些端口之间施加一个激励(如电压源或电流源),并且激励源可编程控制。本系统采用SCXI-1124,它可对多个传感器同时提供激励,其隔离输出特性可以保护被测传感器。对稳压直流电源而言,其输出电流方向固定,如果直接与磁场发生器连接,将导致磁场发生器产生的磁场方向不可变,因此,必须切换流入磁场发生器的电流方向。本文用4个固态继电器组来实现这一切换:PXI-6251的数字输出Port0接继电器的IN-PUT(控制输入),继电器组负载端与直流电源的正负极相接便可实现流经磁场发生器的电流方向的改变。

　　在软件编程方面, LabVIEW串口通信: LabVIEW功能模块Instrument I/O下的Serial子模块包含了串口通信相关功能,编程方便。LabVIEWGPIB通信:直流电源2和温度控制器都具有GPIB接口,可利用PXI-8196提供的GPIB接口与之通信。采用2种方式实现LabVIEW与GPIB仪器的通信:利用函数模块中Instrument I/O子模板下的GPIB相关函数,或者利用函数模板中Instrument I/O子模板下的VISA相关函数。传感器对磁场强度的响应测试:是指传感器在某一固定方向磁场下的特性。此时,要求磁场强度按一定的规律连续变化,同时实时检测和记录传感器输出信号。图2是传感器对磁场强度的响应测试面板,它采用了LabVIEW程序设计中常用的设计模式———状态机结构。