1　引　言

　　近年来，测试技术不断发展，信号的采集、控制、分析、处理以及结果的表达更加直观高效。如果能够将计算机技术和仪器技术结合起来，实现信号的采集、控制、分析、处理以及数据的表达和输出等功能，必将迎来测试技术的飞跃。如果将信号的采集与控制做成插件，并插入计算机的总线扩展槽；由安装在计算机内的应用软件实现信号的分析、处理和结果的表达。从而实现了测试仪器和计算机的结合，由此产生了虚拟仪器。虚拟仪器是指具有仪器软面板的计算机仪器，它通常由计算机、模块化功能硬件和应用软件组成。

2　虚拟测试平台的硬件配置和数据传输

虚拟测试平台的工作过程可描述为：模块化功能硬件按照应用软件给出的用户指令，产生对应的输出；模块化功能硬件按照协议进行数据通讯，将模块化功能硬件的输出数据信号传送给计算机;应用软件对采集到的数据进行分析、处理，完成对被测试量的采集、分析、显示、存储以及数据生成，并在图形界面中显示出来。那么，计算机和虚拟仪器之间是如何进行硬件配置和数据传输的呢?

　　虚拟仪器中应用最广泛的是GPIB接口仪器。在计算机中的扩展槽中安装插入式GPIB接口卡，并在虚拟仪器的GPIB接口卡和计算机的GPIB接口卡之间用GPIB电缆相连。这样就完成了计算机和虚拟仪器之间数据传输的硬件配置。安装虚拟仪器的驱动程序，并设置虚拟仪器GPIB地址。GPIB程序包具有自动寻址和总线管理功能，它采用一台计算机来控制总线，在总线上传送仪器指令。仪器指令采用的格式是SCPI，GPIB仪器接受SCPI指令，并产生对应的输出如果用户掌握了SCPI指令，可直接对仪器的输出进行编程。利用SCPI指令，通过GPIB接口就把可编程仪器与计算机紧密联系起来，使电子测量由手工操作单台仪器，向建立大规模自动测试系统的方向发展^[1]。

3　开关电源虚拟测试平台的建立和实践

从航空电子产品到不间断电源，客户要求电源在交流电源波动，负载恶化时正常工作。为确保电源性能，必需建立先进的和数字化的测试平台。虚拟测试平台以其强大的可扩展性、友好的操作界面成为此类测试平台的首选。

图1 测试平台的系统结构框图

3.1　系统框图
　　虚拟测试平台的结构框图如图1所示。测试过程可描述为：根据被测单元EUT性能指标的要求，交流电源模拟EUT实际工作中可能出现的电压情况，电子负载模拟EUT实际工作中可能出现的负载情况。电压和负载均随时间变化。交流电源和电子负载的输出数据信号传送给计算机。应用软件对数据信号进行分析处理，并在GUI中显示出来。数据采集和开关单元模块用于实时的和脱机的数据分析统计。交流电源和电子负载的输出可通过仪器的前面板控制，也可通过软面板控制。因此，实验人员不需要掌握前面板的复杂功能，就可以进行复杂的测试工作。

　　文中虚拟测试平台由HP系列虚拟仪器构建而成，具体为：交流电源是HP6813B交流电源/分析仪；电子负载是HP 6050A电子负载；数据采集和开关单元是HP
34970A数据采集/开关单元；数据采集卡是IEEE-488 GPIB接口卡。

3.2　系统软件
　　要实现整个工作过程，除了按照图1将主计算机层和虚拟仪器连接起来之外，还要设置每台虚拟仪器的GPIB地址(即GPIB地址)。HPIB地址的设置由虚拟测试平台的系统软件完成的。系统软件主要有：(a)HP I/O库，包括I-O设置软件、局域网服务器、消息浏览器等；(b)HPIB工具箱，即交互式HPIB应用软件。系统软件主要用于添加实验仪器、设置仪器的HPIB地址、定义实验仪器和计算机之间的通讯方式等。只要按照图1将虚拟仪器和主计算机连接，并安装仪器的驱动程序，就可以设置、管理虚拟测试平台了。

3.3　应用软件

　　大多数测试仪器功能复杂，短时间内不易掌握。GUI可让用户在没有学过前面板功能的情况下，熟练操作仪器。本文所建立的虚拟测试平台的GUI主要有：(a)HP交流源/分析仪GUI；(B)HP电压和频率扰动抗干扰测试软件VFDIT (Voltage and Frequency Disturbance Immunity Test)；(c)HP谐波和闪烁测试软件HFTS(Harmoniumicker
Test System)；(d)HP Benehlink数据采集和分析软件，用于实时的和非实时的数据分析统计。

3.3.1　HP交流源/分析仪GUI

　　HP交流源/分析仪GUI用于对HP交流源/分析仪的软面板控制^[2]，具体有：(a)在一个简单的主窗口中控制输出，进行测试；(b)在一个类似示波器的窗口中观察实际输出的波形；(c)观察输出波形的谐波含量；(d)产生复杂的输出瞬态值及其波形。

图2 电压浪涌测试

常见的交流电源扰动有：电压浪涌、电压凹陷、电源掉电、涌入电流等^[3]。用建立的虚拟测试平台对一台正激式高频开关电源进行电压浪涌测试，电压浪涌测试的参数设置为:工作电压的有效值是220V，持续时间是0.02s；电压浪涌的有效值是290V，持续时间是0.04；开关电源负载恒定为1.28k。电压浪涌连续出现两次，测试的时间延迟是Os。初始电压相位是45°，电压浪涌的初始相位与同时刻的工作电压相位相差180°，两次连续电压浪涌初始相位均设置如此。电压浪涌测试波形和数据列表见图2。其中：(a)为输出电压和电流波形，(b)为输出电压波形(有效值)。利用数据列表对输出进行数字编辑，这是HP交流源/分析仪GUI的主要特点。测试结果表明设计的正激式高频开关电源具有很好的抗电压浪涌特性。

3.3.2　HP VFDIT
　　该测试软件用于检测电源产品是否满足国际电工委员会的标准。它和HP交流源/分析仪相连，产生IEC标准交流扰动，得到描述激励和响应的检测报告。还可以采集实时测试数据，演示并监控在线测试结果。

3.3.3　HP HFTS
　　该应用软件主要用来进行谐波/闪烁测试。可以采集实时数据，演示并监控在线测试结果。也可以用于故障和边缘效应分析。

3.4　虚拟仪器及其应用软件的扩展

　　根据测试需要可以扩展虚拟测试平台。扩展虚拟测试平台包括添加虚拟仪器和添加(或更新)测试软件，其中后者是主要的。虚拟测试平台测试软件的开发依据测试需求而定，程序设计人员必须掌握虚拟测试平台的开发软件。

4　结束语

本文基于HP I/O库建立了一个开关电源虚拟测试平台，详细介绍了虚拟测试平台建立的一般方法、应用软件的使用技巧以及虚拟平台扩展方法。利用该虚拟测试平台，对一台正激式高频开关电源进行了测试。测试过程表明虚拟测试平台具有常规测试仪器无法比拟的强大功能。