基于虚拟仪器的热电池测试技术研究

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当今航天、导弹、火箭等领域的快速发展,使得能源装置的热电池得到世界广泛关注。热电池在制导装置、飞控系统、制导系统等能源设备中起着至关重要的作用,其性能下降或失效会导致任务失败并引发严重后果,而热电池内阻是热电池性能的重要参数之一,因此对热电池内阻的测试至关重要。传统的测试方法,需要人工掌握多台仪器对多个测量对象测量并记录,操作复杂且效率低下。因此,设计一款基于虚拟仪器的热电池测试系统,具有实用价值。为实现热电池内阻测试,本文基于虚拟仪器的热电池测试技术展开研究。阐述了热电池工作原理、内阻测量方法并建立内阻等效模型,设计了FPGA多通道数据采集系统,对电压、电流采集、存储、传输并进行了数据采集实验验证。同时,采用Lab VIEW软件对数据进行处理和显示,从而完成软硬件的测试。结果表明:基于虚拟仪器的热电池测试可实现对热电池内阻的测试,对军事领域有一定的参考意义。主要研究内容及结果如下:(1)本文通过对热电池组成和工作原理阐述,建立内阻等效模型,采用交流注入法实现对热电池内阻测试。再根据测试的指标,对硬件电路进行设计,包括恒流控制电路、正弦信号发生电路、信号调理电路、A/D转换电路、控制电路等。(2)软件设计包括主控程序设计和上位机设计,主控程序主要采用FPGA设计了数据采集系统各模块逻辑程序,并利用Vivado软件进行时序仿真,其结果验证了各模块设计的正确性,上位机设计在Lab VIEW平台上实现数据读取功能、数据显示功能、数据保存功能等,并完成内阻曲线和电压、电流等参数的显示和保存,内阻测试误差范围满足±5%之内,测试稳定性良好。(3)最后搭建实验平台,对电路的各模块进行调试,测试系统对热电池内阻进行测试观察是否满足指标,多次测试,在Lab VIEW平台上建立一套有效可行的方法,采用最小二乘法对测试数据进行校准和修正,根据计算公式得到校准系数,并对数据进行线性拟合,使得测试结果更精确。本文所设计的热电池测试系统具有可靠性、功耗低、抗干扰能力强等特点,能够满足设计要求。
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