基于虚拟仪器的热电池电阻测试仪设计

发布时间：2024-01-30 05:58

　　热电池是以熔融盐作为电解质,通过热激活促使工作的一次性电池。它具有高的比能量、比功率、具备大功率放电、使用环境温度范围宽及贮存时间久等优点,这使其作为理想的电源被用于武器装备、矿山安全等领域。传统热电池性能测试需要多台仪器配合测量,同时需要人工调试、连接设备、读取和记录数据,测试过程不仅繁杂而且存在安全隐患。因此,设计一套由上位机控制的热电池参数自动测试系统具有重要意义。本文首先对现有的电池电阻模型进行分析,结合热电池工作特性建立了内阻PNGV等效模型和绝缘电阻等效模型,分别选取交流注入法和串联法对内阻和绝缘电阻进行测量,进而设计了热电池电阻自动测试系统;分析了小信号提取技术与高压源设计技术的解决方案。然后结合测试仪指标要求,设计了测试硬件电路,包括前置放大及滤波补偿模块、低频交流信号源模块、锁相放大模块、直流高压源模块、A/D采样模块、FPGA配置模块、数据通信模块等;设计了基于LabVIEW平台的测试软件,其功能包括测试仪自检功能、数据读取功能、数据显示功能等。最后搭建测试平台,对测试系统进行性能测试,并对存在误差的部分进行处理,显示结果表明:对热电池内阻、绝缘电阻的测试结果满足设...

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
1. 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
    1.3 论文内容安排
2. 测试方法及总体设计方案
    2.1 热电池简介
        2.1.1 热电池特性与工作原理
        2.1.2 电池老化
    2.2 内阻测量方法
        2.2.1 内阻等效模型的建立
        2.2.2 基于交流注入法测试内阻方案设计
    2.3 绝缘电阻测量方法
        2.3.1 绝缘电阻等效模型建立
        2.3.2 绝缘电阻测试方法
    2.4 测试仪总体方案设计
        2.4.1 测试参数的技术指标要求
        2.4.2 总体方案设计
    2.5 关键技术分析及解决途径
        2.5.1 弱信号提取技术
        2.5.2 基于有源钳位技术的高压源设计
    2.6 本章小结
3. 测试仪硬件电路设计
    3.1 前置放大及滤波补偿电路设计
    3.2 A/D转换电路设计
    3.3 低频交流信号源设计
        3.3.1 正弦信号发生器电路设计
        3.3.2 交流源恒流输出控制电路
    3.4 锁存放大电路设计
    3.5 直流高压源电路设计
        3.5.1 倍压整流电路
        3.5.2 有源钳位正激变换器
        3.5.3 PWM控制电路
    3.6 FPGA配置电路设计
    3.7 数据通信接口模块
        3.7.1 通信接口电路设计
        3.7.2 Slave FIFO接口模式
    3.8 总体控制逻辑设计
    3.9 本章小结
4. 上位机软件设计
    4.1 软件开发平台
    4.2 软件设计方案
        4.2.1 软件设计原则
        4.2.2 上位机软件整体架构设计
    4.3 测试仪与计算机通信设计
        4.3.1 上位机软件接口设计
        4.3.2 LabVIEW与外部程序接口实现
    4.4 上位机核心功能模块设计
        4.4.1 用户登录模块设计与实现
        4.4.2 仪器自检模块设计与实现
        4.4.3 数据读取模块设计与实现
        4.4.4 数据分析显示模块设计与实现
        4.4.5 自动生成报表模块
    4.5 本章小结
5. 系统测试及实验结果分析
    5.1 热电池电阻测量系统测试平台搭建
    5.2 测试仪硬件电路性能测试
        5.2.1 交流信号源性能测试
        5.2.2 500V高压源性能测试
    5.3 测试结果
        5.3.1 绝缘电阻测试
        5.3.2 内阻测试
    5.4 本章小结
6. 总结与展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果
致谢



本文编号：3889639