測試原理：
絕緣電阻測試為非破壞試驗，在相關(guān)聯(lián)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(guān)聯(lián)的兩點施以數(shù)倍于正常工作電壓的交流電壓，在規(guī)定的持續(xù)時間內(nèi)被測點未出現(xiàn)絕緣擊穿，也未發(fā)生電弧擊穿等現(xiàn)象，就認(rèn)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(tǒng)能夠自動完成。系統(tǒng)采用了“加高壓、測漏電流”的四線測試原理。
系統(tǒng)組成：
本系統(tǒng)采用DSP2407A 為控制核心，能夠完成系統(tǒng)自檢、電源管理、電弧監(jiān)測、繼電器輸出保護電路以及數(shù)據(jù)的采集、處理、傳輸、顯示等功能。系統(tǒng)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(shù)均可通過鍵盤設(shè)定，并且具有調(diào)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(jié)果，并動態(tài)描繪出漏電流曲線變化。鍵盤用于選擇測試功能、設(shè)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(diào)理部分主要完成低通濾波以及阻抗匹配等功能， DSP內(nèi)部的16 位計數(shù)器完成試驗時間定時。 高壓模塊設(shè)計：
為滿足型號產(chǎn)品的測試需要，高壓模塊需產(chǎn)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(tài)輸出功率不低于500VA。由于系統(tǒng)為電池供電，直流高壓和交流高壓的產(chǎn)生需均通過一系列的電源變換實現(xiàn)，系統(tǒng)采用了高頻鏈逆變技術(shù)，以高頻變壓器來代替?zhèn)鹘y(tǒng)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(chǎn)生PWM 信號驅(qū)動推挽ＭＯＳ管得到30-50KHz 的高頻脈沖，再經(jīng)高頻隔離變壓器升壓、整流、濾波產(chǎn)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(tǒng)瞬態(tài)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(shù)字化的、專為車載、太陽能、風(fēng)力、數(shù)碼發(fā)電機而設(shè)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(xiàn)穩(wěn)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(jié)構(gòu)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(chǎn)生。因此GB4706-1998 中規(guī)定，在進行耐壓測試時，被測體不得產(chǎn)生閃絡(luò)和拉弧現(xiàn)象，但是電弧往往發(fā)生在被測體的內(nèi)部，或者持續(xù)時間很短，試驗人員無法直接觀測。這種電弧放電產(chǎn)生的電流有兩個特點，它是斷續(xù)而非連續(xù)的電流，而且是高頻電流（相對于工頻50Hz 而言）。為了快速監(jiān)測測試過程中的電弧放電現(xiàn)象，系統(tǒng)采用了硬件電路監(jiān)測的方法。監(jiān)測電路的輸入信號從電流采樣電阻R1 上取得，并經(jīng)5 倍放大和高通濾波。高通濾波器僅讓電弧放電產(chǎn)生的高頻成分通過，然后再與電弧監(jiān)測靈敏度等級的基準(zhǔn)電壓進行比較，如果高頻的峰值大于基準(zhǔn)電壓，則比較器輸出高電平，通知DSP 處理。系統(tǒng)的電弧監(jiān)測靈敏度閾值可由鍵盤輸入設(shè)定。根據(jù)試驗，基準(zhǔn)電壓在0.5V—4.5V 之間調(diào)整，對應(yīng)監(jiān)測的電弧高頻電流峰值可在2.5—22mA 之間。
信號調(diào)理與數(shù)據(jù)采集電路設(shè)計：
在進行測試時，為了濾除各種干擾，在AD 的前端設(shè)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(tǒng)內(nèi)部供電電路的設(shè)計，取得了良好的濾波效果。在該系統(tǒng)中由于DSP 內(nèi)部集成的10 位AD 精度不能滿足系統(tǒng)要求，因此數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)通過SN74ALVCH16245 進行緩沖，完成3.3V 器件與5V 器件之間的電平轉(zhuǎn)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(yīng)滿足兩個前提條件，一是保證被測點的靜態(tài)阻抗不小于20KΩ，二是保證被測點間的靜態(tài)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(jié)合的保護措施，一旦出現(xiàn)擊穿電流超過設(shè)定的閾值電流，系統(tǒng)能夠自動切斷試驗電壓并發(fā)出聲光報警，以確保被測體不致?lián)p壞。
軟件系統(tǒng)設(shè)計：
絕緣/耐壓測試儀控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計主要難點在于兩個微控制器之間的協(xié)調(diào)，兩部分時序配合要求相對較嚴(yán)格。系統(tǒng)在完成初始化后進行測試模式選擇，當(dāng)進入絕緣電阻測試模式時需先設(shè)定報警閥值和測試電壓，隨后進行系統(tǒng)自檢，自檢合格后進行測試，并將測量結(jié)果通過串口發(fā)送至單片機。當(dāng)選擇耐壓測試時，首先設(shè)置試驗時間（1-99s）、漏電流閥值和測試電壓，當(dāng)觸發(fā)測試按鍵時，內(nèi)部啟動定時器，并動態(tài)微調(diào)輸出電壓，將采集的數(shù)據(jù)進行軟件濾波處理、存儲及發(fā)送，并在顯示模塊上動態(tài)描繪出漏電流曲線。單片機軟件流程主要是配合DSP 芯片發(fā)送的數(shù)據(jù)完成人機交互界面、操作步驟提示、測量結(jié)果顯示等功能。
結(jié)束語：
基于DSP 的絕緣/耐壓測試儀為便攜式試驗設(shè)備，滿足航天地面、彈（箭）產(chǎn)品的試驗標(biāo)準(zhǔn)和可靠性要求。測試儀采用了先進的嵌入式設(shè)計理念和智能控制方法，使輸出試驗電壓精度高，定時準(zhǔn)確，操作安全簡便。 | 
