基于高穩定電源虛擬探測系統設計辦法

一般電源穩定度的探測有眾多辦法。在220kV場發射槍透射電子顯微鏡的研制過程中，其線圈恒流電源的穩定度要求甚高，特別是物鏡線圈恒流電源，其線圈電流穩定度達到2ppm/min.這就急切要搭建一套可靠，方便和高效的電源穩定度探測系統來開展工作。目前，高穩定度探測系統常采用記錄儀辦法，但其操作不方便，精度不高。

依據項目工作要，作者開發了實用化的基于Lab-VIEW虛擬平臺的線圈電源高穩定度的在線自動探測系統。本文以物鏡線圈電源電流穩定度探測為例，解析該系統的組成，測量原理及軟件編程實現，并給出數據解決辦法及測量結果。

1探測系統硬件組成及原理

1.1系統組成

該探測系統組成結構如圖1所示，線圈電源給線圈與采樣電阻R供應電流，8位半數字多用表采集采樣電阻R上的電壓信號，電壓數字化數據經GBIB接口連線輸入到計算機，計算機進行分解解決并實時顯示。

本系統數字多用表采用Agilent公司3458A多用數字多用表。3458A直流電壓檔詳盡特性為：最高8.5位（28位A/D）辨別率，最高靈巧度10nV;0.6ppm/24h精度，8ppm/年電壓基準電壓穩定度。線圈電源穩定度最高為物鏡線圈電源，要求線圈電流穩定度為2ppm/min，因此3458A數字多用表可以滿足要求。

該系統的數據采集過程為：數字多用表3458A具有標準的GpIB接口，通過82357B模塊轉換成標準的USB接口，這樣就可以方便地與計算機連接。

1.2穩定度探測辦法

依據國標《JB/T9352-1999，透射電子顯微鏡實驗辦法》，線圈電源穩定度的含義為在一按時間內采樣電壓變化量與該時間電壓均勻值的比值。在上面的系統組成圖中，采樣電阻為非常穩定的金屬膜電阻，且置于恒溫油箱中，因此采樣電阻的電壓可以真切反映線圈電源的狀況。

探測過程是：讓線圈電源穩定工作一段時間，繼續記錄采樣電壓，然后從中取出繼續記錄10min比較穩定的數據，以每1min為一計算區間，10min共10個區間，計算每個區間的取樣電壓變化量，然后求10個區間的電壓變化量的算術均勻值，詳盡可按式（1）計算線圈電源的分鐘電壓穩定度：

式中：Sa為1min電壓穩定度；ΔVSV為每分鐘取樣電壓變化量的10次算術均勻值；VSV為取樣電壓的標稱值。

2系統的軟件設計

本系統在虛擬儀器開發平臺LabVIEW8.5環境下開發，編寫的程序完成的緊要功能有：配置3458A數字電壓表，從電壓表內讀取數據，數據的實時圖形顯示，數據的文件存儲等功能。該系統設計了將數據存儲為。txt文件格式，事后可以用軟件Excel進行相關解決。程序流程簡圖如圖2所示。

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