专利名称：多功能手持防雷器测试仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及多功能手持防雷器测试仪，属于防雷器专用测试设备技术领域。
背景技术：
防雷器(SPD，又称浪涌保护器或避雷器)是用于对信号、电源线路上可能出现的雷击浪涌电压进行限压、释放能量、保护后端设备的保护性装置。目前的防雷器主要采用压敏电阻、气体放电管、瞬态二极管等元件实现对浪涌电压的钳制作用。这些元件各有自己的工作特性，通常防雷器的生产厂家通过对上述元件或成品防雷器进行针对性的电气性能测试来保障出厂产品的质量。对于压敏电阻，主要通过测量元件流经lmA、0.1mA电流时的端电压值(UllM、UaimA)，以及该数值的75%的端电压时的漏电流值(IJ来判断压敏电阻的性能是否达标。而对于气体放电管和瞬态二极管，则通过在端电压两端以给定的(如10kV/S)电压上升速率加以的冲击电压，检测其击穿电压(Us)和反应时间(τ)。另外防雷器出厂使用过程中经常会涉及到的测试项目还包括通断测试、接地测试等。随着防雷技术的进步、新的防雷元件的采用，针对防雷器的测试项目也将会随之增加。目前在现有技术领域用于防雷器生产、使用过程中的测试产品中，集成多项测试功能的测试产品倾向于厂家生产线上的大型测试系统，而面向用户使用的小型便携式测试或检测设备则往往仅仅固化少量的测试项目。尤其是手持式测试设备，由于采用的是较为简单的单片机控制技术，在性能上受到限制，无法综合多种功能的测试项目。以目前市面上存在的多款手持防雷器测试仪为例，支持的测试项目仅包括UlmA/\、Us两项，测试给出的结果较少，且只能够提供针对压敏电阻、气体放电管和瞬态二极管的电气特性的测试，测试项目种类无法扩充，综合功能不足。在用户定期的巡检和检验检测排查隐患过程中，往往需要携带多种测试仪器才能够达到全面排查的目的，存在着测试项目的功能单一化的缺点，因此制约了手持防雷器测试仪器方便快捷的设计思想的发挥，造成了巡检与检验检测人员装备负荷大、使用及维护困难、结构复杂、装备成本重复投入造成成本较高的问题和缺陷。
发明内容
本发明针对上述手持式防雷器测试仪测试项目功能单一化的问题提出了能够独立工作的多功能手持防雷器测试仪，本发明采用嵌入式控制系统设计，归纳各种测试项目测试电路共同点，综合压敏电阻测试、气体放电管测试、瞬态二极管测试、接地测试等测试项目，并以标准化扩展方式为新增的测试项目预留扩展接口的方案，以充分发挥手持式防雷测试仪的便携式特点和功效。本发明由硬件结构和软件系统两部分组成，本发明的硬件结构包括:MCU、内存、内部FLASH、外部存储卡、总线、电压采样单元、通态电流采样单元、断态电流采样单元、高压发生单元；所述MCU、内存、内部FLASH、外部存储卡、电压采样单元、通态电流采样单元、断态电流采样单元、高压发生单元分别与总线连接，所述通态电流采样单元、断态电流采样单元、高压发生单元串联后再与电压采样单元并联。
本发明的软件系统由固化的操作程序和可变更数量的测试程序两部分程序组成；其中所述固化的操作程序包括嵌入式操作系统、人机交互程序、测试管理和记录收集程序、测试程序管理程序。而所述可变更数量的测试程序则主要是针对压敏电阻、气体放电管、瞬态二极管等的专项测试程序。所述可变更数量的测试程序由所述固化的操作程序从SD卡中复制到内部FLASH中存储，在执行测试时提供给用户进行选择使用。这样就能够通过简单的插装预装了新的可变更数量的测试程序的SD卡能够为测试设备增加新的测试项目功倉泛。本发明的优点是极大地减轻了防雷器巡检和检验检测工作人员装备负荷，使得原本巡检和检验检测人员需要携带多种测试设备对防雷器进行性能检测变为现只需使用一台多功能手持测试仪即能够完成相应的工作；另外本发明减少了对防雷器巡检和检验检测测试设备的硬件投入成本精简了测试设备并能够以同一套测试设备完成多项测试功能，具有操作使用维护简单方便且成本较低的特点，极大地提高了测试工作的效率，具有较强的实用价值和现实意义。
图1是本发明所述多功能手持防雷器测试仪的硬件结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明进行详细描述。如图1所示，本发明的硬件结构包括:MCU1、内存2、内部FLASH3、外部存储卡4、总线9、电压采样单元5、通态电流采样单元6、断态电流采样单元7、高压发生单元8 ;所述MCU1、内存2、内部FLASH3、外部存储卡4、电压采样单元5、通态电流采样单元6、断态电流采样单元7、高压发生单元8分别与总线9连接，所述通态电流采样单元6、断态电流采样单元7、高压发生单元8串联后再与电压采样单元5并联。本发明的软件系统由固化的操作程序和可变更数量的测试程序两部分程序组成；其中所述固化的操作程序包括嵌入式操作系统、人机交互程序、测试管理和记录收集程序、测试程序管理程序。而所述可变更数量的测试程序则主要是针对压敏电阻、气体放电管、瞬态二极管等的专项测试程序。所述可变更数量的测试程序由所述固化的操作程序从SD卡中复制到内部FLASH中存储，在执行测试时提供给用户进行选择使用。这样就能够通过简单的插装预装了新的可变更数量的测试程序的SD卡为测试设备增加新的测试项目功能。由于所述可变更数量的测试程序依靠的是相同的物理参数，采用的是不同的测试过程，本发明的硬件结构兼容考虑了电流测量在通态和断态时数量级的差异，覆盖量程范围宽广，因此本发明的硬件结构是能够兼容支持上述各种专项测试的。而可变更数量的测试程序上各种专项测试的共同特点在于测试过程将对相同的硬件资源进行调用，而不同点在于对硬件资源调用的过程。因此在可变更数量的测试程序上保障可扩充测试能力的设计就主要集中在规定一致的资源调用接口、采用可动态链接技术以便于在运行时加载可变更数量的测试程序。以下分别做简要介绍(I) 一致的资源调用接口 该调用接口由两方面的规范进行约定系统资源方面和专项测试入口点。
其中系统资源由于考虑到嵌入式系统的CPU架构差异极大，直接访问硬件时访问方式变化大，因此照顾到对不同架构CPU的兼容性，本发明统一采用ANSI C的函数指针方式提供系统资源的访问。即由固化的操作程序提供一定数量的函数库，这些函数负责完成对系统资源的访问控制，而专项测试入口点则通过接收函数指针的方式获得对系统各种资源的控制权限。具体的规范如下(仅为实施例)系统资源由以下形式的函数进行控制returns GetXXX_x ()；void SetXXX_xx (ARGS)；其中，XXX为具体的资源代号，X为函数返回值类型区标记(按照Void、Byte、Word、Long、Float、Double分别标记为V、B、W、L、F、D，若为指针类型则在上述字符前加以前缀p，无返回参数则省略该标记)，XX为函数表参数的类型标记，每个参数采用同X —样的标记规则，各个参数的标记顺序排列组成参数表的类型标记。returns代表函数返回值声明符。ARGS代表参数表。专项测试入口点则按照以下形式规范void TestEntry (PSETFUN_D setVoltage,PGETFUN_D getCurrent, PGETFUN_DgetVoltage, PSETFUN_LpV setTimer)；getCurrent为电流采样函数指针，getVoltage为电压采样函数指针，setTimer为定时器函数指针。其中应用的函数指针声明如下typedef returns ( * PGETFU N_x) O ;typedef void ( * PSETFUN_xx)(ARGS)；特别的，PSETFUN_LpV为以函数指针为参数的函数指针，声明为typdef void ( * PSETFUN_LpV)(long tick, PGETFUN pTimeoutCallback)；其中，tick为以微秒为单位的计时时长，pTimeroutCallback为计时器到时回调。系统提供的资源为高压发生控制资源、电流电压采样资源、定时器资源。(2)动态链接技术动态连接技术确保了系统程序根据从SD卡获得的可变更数量的测试程序的不同而相应改变具体的测试过程。本发明将其作为保障实施的支持技术使用。在实施例中，本发明的硬件结构采用嵌入式设计，使用ARM9以上的处理器，配以128MB以上内存、256MB以上的内部Flash存储器，并提供外部存储卡读取装置，使系统具有充足的可扩展资源，并配以液晶、键盘等输入输出设备。在测试部分，则主要针对压敏电阻、气体放电管、瞬态二极管等元件的压敏电压、断态漏电流测量、击穿电压测量所需要的电气测量要求，在电路设计中采用了两套放大电路采样电流方案，用高分辨率、小量程的断态电流采样模块对元件断态情况下的漏电流(I微安量级)进行测量，用低分辨率、大量程的通态电流采样模块对元件通态情况下的放电电流进行测量，确保了电流从0.1微安到2毫安范围的测量范围。并通过电压测量模块获得元件端电压。电压发生模块则采用PWM脉冲调制技术形成高压，作为测试电源。本发明能够适应压敏电阻、气体放电管、瞬态二极管、防雷器接地测试等测试方法，从而满足多种测试项目开展的需要。同时，系统采用支持内外部非易失存储器方案，可以通过SD卡给机器加载不同的测试程序，从而提供了扩展测试项目的硬件支持。以上所述，仅为本发明的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明公开的范围内，能够轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明权利要求的保护范围内。
权利要求
1.多功能手持防雷器测试仪，其特征在于，包括硬件结构和软件系统两部分，所述硬件结构包括:MCU、内存、内部FLASH、外部存储卡、总线、电压采样单元、通态电流采样单元、断态电流采样单元、高压发生单元；所述MCU、内存、内部FLASH、外部存储卡、电压采样单元、通态电流采样单元、断态电流采样单元、高压发生单元分别与总线连接，所述通态电流采样单元、断态电流采样单元、高压发生单元串联后再与电压采样单元并联；所述软件系统由固化的操作程序和可变更数量的测试程序两部分程序组成；其中所述固化的操作程序包括嵌入式操作系统、人机交互程序、测试管理和记录收集程序、测试程序管理程序，所述可变更数量的测试程序则是针对压敏电阻、气体放电管、瞬态二极管等的专项测试程序。
2.根据权利要求1所述的多功能手持防雷器测试仪，其特征在于，所述可变更数量的测试程序由所述固化的操作程序从SD卡中复制到内部FLASH中存储，以便在执行测试时提供给用户进行选择使用。
3.根据权利要求1所述的多功能手持防雷器测试仪，其特征在于，所述可变更数量的测试程序依靠的是相同的物理参数，采用的是不同的测试过程。
4.根据权利要求1所述的多功能手持防雷器测试仪，其特征在于，所述可变更数量的测试程序上各种专项测试的共同特点在于测试过程将对相同的硬件资源进行调用，而不同点在于对硬件资源调用的过程，因此在可变更数量的测试程序上保障可扩充测试能力的设计就主要集中在规定一致的资源调用接口和采用可动态链接技术以便于在运行时加载可变程序。
5.根据权利要求1所述的多功能手持防雷器测试仪，其特征在于，所述一致的资源调用接口由两方面的规范进行约定系统资源方面和专项测试入口点；其中系统资源由于考虑到嵌入式系统的CPU架构差异极大，直接访问硬件时访问方式变化很大，因此照顾到对不同架构CPU的兼容性，统一采用ANSI C的函数指针方式提供系统资源的访问，即由固化的操作程序提供一定数量的函数库，这些函数负责完成对系统资源的访问控制，而专项测试入口点则通过接收函数指针的方式获得对系统各种资源的控制权限；所述动态链接技术确保了系统程序可以根据从SD卡获得的测试程序的不同而相应改变具体的测试过程。
全文摘要
本发明公开了多功能手持防雷器测试仪，其由硬件结构和软件系统两部分组成，硬件结构包括MCU、内存、内部FLASH、外部存储卡、总线、电压采样单元、通态电流采样单元、断态电流采样单元、高压发生单元；本发明的软件系统由固化的操作程序和可变更数量的测试程序两部分程序组成；其中所述固化的操作程序包括嵌入式操作系统、人机交互程序、测试管理和记录收集程序、测试程序管理程序；所述可变更数量的测试程序则是针对压敏电阻、气体放电管、瞬态二极管等的专项测试程序；本发明的优点是极大地减轻了防雷器巡检和检验检测工作人员装备负荷，大大减少了对防雷器巡检和检验检测测试设备的硬件投入成本并能够以同一套测试设备完成多项测试功能。
文档编号G01R31/00GK103033702SQ20121051256
公开日2013年4月10日 申请日期2012年12月3日 优先权日2012年12月3日
发明者刘光辉 申请人:桂林赛普电子科技有限公司