測試原理：
絕緣電阻測試為非破壞試驗，在相關聯的兩點施以一定值的直流電壓，zui高可達1000伏特，然后測量這兩點間的電阻值，通常使用單位為MΩ。耐壓測試方法為破壞性試驗，在相關聯的兩點施以數倍于正常工作電壓的交流電壓，在規定的持續時間內被測點未出現絕緣擊穿，也未發生電弧擊穿等現象，就認為耐壓合格。在進行測試時，一般是先做絕緣電阻測試再進行耐壓測試，zui后再做一次絕緣電阻測試，三個測試步驟系統能夠自動完成。系統采用了“加高壓、測漏電流”的四線測試原理。
系統組成：
本系統采用DSP2407A 為控制核心，能夠完成系統自檢、電源管理、電弧監測、繼電器輸出保護電路以及數據的采集、處理、傳輸、顯示等功能。系統為24V 鋰電池供電，可在野外無外供電源的情況下可靠工作，試驗電壓和保護電流及試驗時間等參數均可通過鍵盤設定，并且具有調壓無輸出、短路保護、擊穿保護等功能，液晶顯示模塊由單片機采用間接方式控制讀寫，用于顯示測試結果，并動態描繪出漏電流曲線變化。鍵盤用于選擇測試功能、設定測試時間、報警閥值等信息，DSP 通過繼電器完成對高壓的輸出保護控制，信號調理部分主要完成低通濾波以及阻抗匹配等功能， DSP內部的16 位計數器完成試驗時間定時。 高壓模塊設計：
為滿足型號產品的測試需要，高壓模塊需產生0-1000V 直流電壓和0-650V 交流電壓，且交流電壓是頻率為50Hz±1Hz 的正弦信號，瞬態輸出功率不低于500VA。由于系統為電池供電，直流高壓和交流高壓的產生需均通過一系列的電源變換實現，系統采用了高頻鏈逆變技術，以高頻變壓器來代替傳統逆變器中笨重的工頻變壓器。高頻逆變部分采用了推挽變換電路，SG3525 產生PWM 信號驅動推挽ＭＯＳ管得到30-50KHz 的高頻脈沖，再經高頻隔離變壓器升壓、整流、濾波產生直流高壓。直流電壓既是絕緣電阻的試驗電壓，也是低頻DC/AC 正弦逆變的變換電壓。模塊中的儲能電路為無極性的高壓儲能電容，保證了系統瞬態輸出500VA 交流的能力。為了提高逆變效率，低頻逆變部分采用集成電路U3990 直接輸出 SPWM 脈沖。U3990是數字化的、專為車載、太陽能、風力、數碼發電機而設計的純正弦波單相逆變電源主控芯片，它不僅可以輸出高精度的SPWM 正弦波脈沖序列，還可以實現穩壓、保護、空載時自動休眠等功能，這樣可以使電路控制簡單，結構緊湊。
電弧偵測：
在進行耐壓測試時，如果被測體在某個電壓下絕緣擊穿，往往都伴隨著電弧的產生。因此GB4706-1998 中規定，在進行耐壓測試時，被測體不得產生閃絡和拉弧現象，但是電弧往往發生在被測體的內部，或者持續時間很短，試驗人員無法直接觀測。這種電弧放電產生的電流有兩個特點，它是斷續而非連續的電流，而且是高頻電流（相對于工頻50Hz 而言）。為了快速監測測試過程中的電弧放電現象，系統采用了硬件電路監測的方法。監測電路的輸入信號從電流采樣電阻R1 上取得，并經5 倍放大和高通濾波。高通濾波器僅讓電弧放電產生的高頻成分通過，然后再與電弧監測靈敏度等級的基準電壓進行比較，如果高頻的峰值大于基準電壓，則比較器輸出高電平，通知DSP 處理。系統的電弧監測靈敏度閾值可由鍵盤輸入設定。根據試驗，基準電壓在0.5V—4.5V 之間調整，對應監測的電弧高頻電流峰值可在2.5—22mA 之間。
信號調理與數據采集電路設計：
在進行測試時，為了濾除各種干擾，在AD 的前端設計了低通濾波器對信號進行濾波，運放LM324 使用單電壓+5V 供電，簡化了系統內部供電電路的設計，取得了良好的濾波效果。在該系統中由于DSP 內部集成的10 位AD 精度不能滿足系統要求，因此數據采集部分使用了ADS7864。其具有六輸入通道，12 位分辨率，具有差分輸入特性，不僅滿足了精度要求而且解決了不共地信號的采集問題[2]。ADS7864 屬于慢速器件，DSP2407A 不能通過IO空間對其進行訪問，只能使用大量I/O 端口對其進行讀寫時序控制。16位數據通過SN74ALVCH16245 進行緩沖，完成3.3V 器件與5V 器件之間的電平轉換[4]。
繼電器輸出保護電路：
絕緣電阻和絕緣強度測試都是上百伏以上高壓輸出，為了保證操作者的安全，輸出高壓應滿足兩個前提條件，一是保證被測點的靜態阻抗不小于20KΩ，二是保證被測點間的靜態電壓小于40V。輸出繼電器全部采用德國的Meder 高壓繼電器系列，并采用軟件和硬件相結合的保護措施，一旦出現擊穿電流超過設定的閾值電流，系統能夠自動切斷試驗電壓并發出聲光報警，以確保被測體不致損壞。
軟件系統設計：
絕緣/耐壓測試儀控制系統的軟件設計主要難點在于兩個微控制器之間的協調，兩部分時序配合要求相對較嚴格。系統在完成初始化后進行測試模式選擇，當進入絕緣電阻測試模式時需先設定報警閥值和測試電壓，隨后進行系統自檢，自檢合格后進行測試，并將測量結果通過串口發送至單片機。當選擇耐壓測試時，首先設置試驗時間（1-99s）、漏電流閥值和測試電壓，當觸發測試按鍵時，內部啟動定時器，并動態微調輸出電壓，將采集的數據進行軟件濾波處理、存儲及發送，并在顯示模塊上動態描繪出漏電流曲線。單片機軟件流程主要是配合DSP 芯片發送的數據完成人機交互界面、操作步驟提示、測量結果顯示等功能。
結束語：
基于DSP 的絕緣/耐壓測試儀為便攜式試驗設備，滿足航天地面、彈（箭）產品的試驗標準和可靠性要求。測試儀采用了先進的嵌入式設計理念和智能控制方法，使輸出試驗電壓精度高，定時準確，操作安全簡便。 | 
