一種小型檢測儀器設(shè)計

潘增壽 胡建軍

摘 ?要：檢測儀器（簡稱：檢測儀）可在內(nèi)場進(jìn)行機(jī)載設(shè)備離位性能檢測。這種工作方式主要用于飛機(jī)定檢和離位性能檢測工作。被測機(jī)載設(shè)備通過配套測試電纜與檢測儀前面板的連接器連接。操作人員通過人機(jī)界面，運(yùn)行駐留在檢測儀內(nèi)部的系統(tǒng)測試軟件，控制檢測儀中的硬件資源，提供機(jī)載設(shè)備所需的電源以及激勵信號，測量機(jī)載設(shè)備輸出的信號，判斷測試結(jié)果，從而完成檢測任務(wù)。

關(guān)鍵詞：檢測儀;分離成器;輸入輸出接口;小型化

中圖分類號：TP216 ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2096-4706（2019）14-0041-03

Design of a Small Testing Instrument

PAN Zengshou，HU Jianjun

（Guangzhou Hangxin Aviation Technology Co.，Ltd.，Guangzhou ?510663，China）

Abstract：The detection instrument （detection instrument for short） can detect the off-position performance of airborne equipment in the inner field. This kind of working mode is mainly used for aircraft fixed inspection and off-position performance inspection. The airborne equipment under test is connected with the connector of the front panel of the detector through the supporting test cable. Through the man-machine interface，the operator runs the system test software residing in the detector，controls the hardware resources in the detector，provides the power supply and excitation signals needed by the airborne equipment，measures the signals output by the airborne equipment，and judges the test results，so as to complete the detection task.

Keywords：detector;separator;input/output interface;miniaturization

0 ?引 ?言

為提高維護(hù)保障工作的效率，保證保障人員快速完成保障任務(wù)，為優(yōu)化隨行保障人員所需要攜帶的保障設(shè)備，提高保障隊伍的機(jī)動性，在總系統(tǒng)平臺對硬件資源進(jìn)行分離設(shè)計，使得保障人員只需根據(jù)具體保障任務(wù)攜帶少量保障設(shè)備即可完成保障任務(wù)。同時，為提高硬件資源的利用率，檢測儀設(shè)計遵循“組合成臺，分離成器”設(shè)計原則。檢測儀可通過快裝快卸機(jī)構(gòu)從總系統(tǒng)平臺分離出來，形成多個檢測工位，每個工位可獨(dú)立完成部分被測機(jī)載設(shè)備的自動檢測[1]。

1 ?設(shè)計要點(diǎn)與原理

1.1 ?設(shè)計要點(diǎn)

組合成臺：檢測儀可通過快裝快卸機(jī)構(gòu)組合到總系統(tǒng)平臺，提供了專用測試資源，組成一套完整系統(tǒng)，測試能力可覆蓋所有被測機(jī)載設(shè)備。

分離成器：檢測儀可通過快裝快卸機(jī)構(gòu)從總系統(tǒng)平臺分離出來，形成多個檢測工位，每個工位可獨(dú)立完成部分被測機(jī)載設(shè)備的自動檢測[2]。檢測儀如圖1所示。

檢測儀設(shè)計要點(diǎn)包括以下五個方面：

（1）兩種工作模式：

1）檢測儀對接系統(tǒng)平臺后，配合系統(tǒng)平臺完成測試任務(wù);

2）檢測儀脫離系統(tǒng)平臺后，可獨(dú)立完成部分指定的測試任務(wù)。

（2）混合總線設(shè)計：

1）檢測儀內(nèi)部采用PXI/PXIe）總線為主、RS485總線為輔的設(shè)計;

2）檢測儀通過LXI總線與系統(tǒng)平臺對接。

（3）供電方式：檢測儀可由220V交流電源供電。

（4）測試資源集成度高：單個檢測儀在集成多種測試資源的情況下依然保持體積小、重量輕的便攜特性。

（5）連接器對接方便：檢測儀主要采用高集成度的連接器作為對外輸入輸出接口，實(shí)現(xiàn)了檢測儀與系統(tǒng)平臺對接的快裝快卸，使得測試電纜的連接更為簡便、快捷。

1.2 ?系統(tǒng)工作原理

檢測儀由ATX電源、零槽控制器、各測試資源模塊、前后面板的輸入輸出接口、人機(jī)交互界面及配套測試電纜或附件組成。測試資源模塊采用PXI/PXIe總線為主，以RS485總線為輔（如信號升壓調(diào)理板等自研設(shè)備）的控制方式。系統(tǒng)平臺的主控制器通過LXI總線與檢測儀零槽控制器通信，并直接控制檢測儀內(nèi)部測試資源[3]。

檢測儀可脫離系統(tǒng)平臺，單獨(dú)完成指定的測試任務(wù)。操作員通過外接鍵盤和鼠標(biāo)向檢測儀內(nèi)的測控計算機(jī)發(fā)送指令，在面向信號通用測試軟件平臺運(yùn)行相應(yīng)的測試程序（TP）、執(zhí)行測試操作。測控計算機(jī)通過PXI/PXIe總線依據(jù)測試程序調(diào)用激勵或測量的相關(guān)測試資源，模擬被測機(jī)載設(shè)備的工作運(yùn)行環(huán)境，完成自動測試[4]。檢測儀通用原理示意圖如圖2所示。

2 ?硬件設(shè)計

2.1 ?硬件組成

檢測儀1臺，自檢電纜1條，校準(zhǔn)適配器1個。

檢測儀由電源、控制器、各測試資源模塊、前后面板的輸入輸出接口、人機(jī)交互界面、交流電源模塊組成。其中后面板輸入輸出接口在組合成系統(tǒng)時，實(shí)現(xiàn)檢測儀和組合系統(tǒng)陣列接口的信號連接。人機(jī)交互界面在檢測儀單獨(dú)使用時提供操作界面[5]。

2.2 ?測試資源設(shè)計

檢測儀機(jī)箱內(nèi)部的硬件包括機(jī)箱、零槽控制器、多協(xié)議通訊卡、以太網(wǎng)卡、AFDX卡、信號升壓調(diào)理板、任意波形發(fā)生器、矩陣卡、萬用表及相關(guān)電纜[5]。

已配PXIe/PXIe板卡資源電氣通用指標(biāo)如下：

多協(xié)議通訊卡：1塊串口模塊;1塊429模塊;1塊1553B模塊。

以太網(wǎng)卡：4個RJ45網(wǎng)口。

AFDX：1路。

信號升壓調(diào)理板：

（1）28VDC調(diào)理成18VDC或30VDC;

（2）28VDC調(diào)理成-35VDC或0VDC或+35VDC;

（3）信號放大3倍，4.5V方波調(diào)理成13.5V方波;

（4）信號上加偏置8VDC，±5V正弦波調(diào)理成3～13V正弦波。

任意波形發(fā)生器：1路。

矩陣卡：64路。

萬用表：1路。

2.3 ?對外接口設(shè)計

檢測儀作為單臺檢測儀使用時，測試資源輸入輸出接口位于前面板。

前面板的輸入輸出接口應(yīng)用于檢測儀脫離系統(tǒng)平臺進(jìn)行獨(dú)立測試的場合。輸入輸出接口選型為HYPERTRONICS N系列模塊化矩形連接器。

后面板的輸入輸出接口包括背部連接器、交流電源插座、直流電源插座、檢測儀接地柱。交流電源插座、直流電源插座及接地柱，應(yīng)用于檢測儀脫離系統(tǒng)平臺進(jìn)行獨(dú)立測試的場合，是檢測儀的供電、接地的端口。背部連接器選型為模塊化矩形連接器。矩形連接器作為數(shù)字信號、模擬信號的輸入輸出接口，用于實(shí)現(xiàn)檢測儀和組合系統(tǒng)陣列接口的電源、網(wǎng)絡(luò)和其他測試資源的快速拔插。

2.4 ?供電設(shè)計

檢測儀在內(nèi)場車間使用或集成在組合系統(tǒng)中使用時，可以直接使用220V/50Hz電源。對于特殊供電環(huán)境和用戶的實(shí)際使用要求，設(shè)備可以使用配套定制的ATX電源。

3 ?軟件設(shè)計

軟件是檢測儀的核心，人機(jī)交互、測試設(shè)備的數(shù)據(jù)運(yùn)算以及業(yè)務(wù)執(zhí)行都需要通過軟件來執(zhí)行。自動測試軟件主要用于離位性能檢測。其根據(jù)應(yīng)用場景可分為組合串行測試、組合并行測試、單機(jī)測試。

檢測儀單獨(dú)使用：當(dāng)檢測儀不裝入互聯(lián)互通機(jī)箱時，各檢測儀的自動測試軟件通過自動識別進(jìn)入自動測試模式。檢測儀可通過自動測試軟件加載測試程序控制自身的測試資源進(jìn)行自動測試、數(shù)據(jù)管理等操作。另外當(dāng)檢測儀裝入互聯(lián)互通機(jī)箱時，能通過數(shù)據(jù)管理功能把測試數(shù)據(jù)上傳到組合系統(tǒng)的主控計算機(jī)的數(shù)據(jù)庫中，進(jìn)行統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理[6]。

4 ?結(jié)構(gòu)設(shè)計

為滿足檢測儀分離檢測的需求，檢測儀以小型化、輕型化為原則進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計。檢測儀殼體通過鋁合金板材折彎而成，有利于減輕重量，同時通過局部加強(qiáng)的方式保證結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。檢測儀側(cè)面設(shè)計有可收縮把手，方便攜帶。檢測儀的四周設(shè)計有防護(hù)包角，在攜帶和使用中起防沖撞和保護(hù)作用。檢測儀整體結(jié)構(gòu)緊湊、輕巧、滿足隨身攜帶的要求，同時，其設(shè)計方面需要綜合考慮散熱、電磁兼容性、維護(hù)性等。

檢測儀采用4U機(jī)箱形式，前面四邊和后面四角均有減震設(shè)計。

5 ?結(jié) ?論

本文給出了一種檢測儀器設(shè)計方案，檢測儀所選用通用、專用測試儀器，均為符合國軍標(biāo)的測試儀器，技術(shù)成熟、使用規(guī)范。操作系統(tǒng)所選用的Windows 7操作系統(tǒng)已成為測試系統(tǒng)的主流操作系統(tǒng)，具有穩(wěn)定性高、可移植性好等特點(diǎn)。開發(fā)平臺可選用LabWindows/CVI或LabVIEW等成熟的商用應(yīng)用開發(fā)軟件，已在測控領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

檢測儀軟件采用開放式體系框架結(jié)構(gòu)，遵循IEEE 1641和IEEE 1671國際標(biāo)準(zhǔn)，上述標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)正式發(fā)布且應(yīng)用在國外下一代自動測試系統(tǒng)中，國內(nèi)多個自動測試系統(tǒng)集成商已經(jīng)開始研發(fā)符合上述標(biāo)準(zhǔn)的自動測試系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張秋菊，劉珍陽.航空電子自動測試設(shè)備的開發(fā)與實(shí)現(xiàn) [J].光電技術(shù)應(yīng)用，2006（6）：45-49+58.

[2] 于勁松，李行善.下一代自動測試系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)與關(guān)鍵技術(shù) [J].計算機(jī)測量與控制，2005（1）：1-3+17.

[3] 劉宗玉.基于虛擬儀器的自動測試系統(tǒng)的研究 [D].西安：西北工業(yè)大學(xué)，2001.

[4] 陳文聲，林卓新.自動測試設(shè)備 [J].電子測試，2007（Z1）：87-89+94.

[5] 薛文虎，許炎義，劉越.虛擬化技術(shù)在自動測試設(shè)備升級中的應(yīng)用 [J].電子測量技術(shù)，2011，34（12）：97-100.

[6] 沈震，戴英俠，楊江平.自動測試設(shè)備軟件平臺通用性的研究與設(shè)計 [J].計算機(jī)工程與應(yīng)用，2005（9）：229-232.

[7] 劉浩，朱小平.ATLAS語言在自動測試設(shè)備ATE中的應(yīng)用實(shí)踐 [J].計算機(jī)測量與控制，2005（2）：118-119+128.

[8] IEEE Standards Coordinating Committee 20.IEEE Std 1641-2004，IEEE Standard for Signal and Test Definition [S].America：The Institute of Electrical and Electronics Engineers，2005.

作者簡介：潘增壽（1981-），男，漢族，陜西西安人，測試設(shè)備部測試室主任，畢業(yè)于華南理工大學(xué)，碩士，研究方向：自動測試設(shè)備。