??? 摘 要：針對(duì)多種不同型號(hào)定時(shí)機(jī)構(gòu)的測(cè)試問(wèn)題，研制了通用的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)" title="自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)">自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。采用PCI、GPIB和RS-232等多種總線儀器設(shè)計(jì)了具有標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化結(jié)構(gòu)的硬件平臺(tái)。在滿足測(cè)試技術(shù)指標(biāo)的前提下，能夠完成對(duì)13種定時(shí)機(jī)構(gòu)產(chǎn)品的電壓、電流、時(shí)間和絕緣阻抗等性能的測(cè)試，取代了原有的13個(gè)不同的測(cè)試儀器。
??? 關(guān)鍵詞：定時(shí)機(jī)構(gòu)? 自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)? 絕緣阻抗

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??? 定時(shí)機(jī)構(gòu)是飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)系統(tǒng)的控制核心。飛機(jī)按照定時(shí)機(jī)構(gòu)規(guī)定的時(shí)間控制發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)系統(tǒng)的工作，其時(shí)間是否準(zhǔn)確直接影響到飛機(jī)的啟動(dòng)，因而需要定時(shí)對(duì)定時(shí)機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)，以便于及時(shí)進(jìn)行時(shí)間校準(zhǔn)。目前軍航及民航主要利用電秒表進(jìn)行檢測(cè)，每一個(gè)定時(shí)機(jī)構(gòu)產(chǎn)品各需一個(gè)測(cè)試操縱箱，并且由工人純手工操作，檢測(cè)誤差較大且操作不方便，因此，需要一種操作簡(jiǎn)單、測(cè)量精度高、可靠性高、并且通用的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。本文介紹針對(duì)多種型號(hào)定時(shí)機(jī)構(gòu)的通用測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。
??? 系統(tǒng)采用PCI總線、GPIB總線和RS-232總線儀器設(shè)計(jì)具有模塊化結(jié)構(gòu)的硬件測(cè)試系統(tǒng)平臺(tái)，以VISA、DLL技術(shù)設(shè)計(jì)層次化的軟件底層結(jié)構(gòu)，采用VC++開(kāi)發(fā)具有方便集成、可操作性好的應(yīng)用程序。系統(tǒng)可完成對(duì)13種產(chǎn)品的自動(dòng)測(cè)試，并可以方便地對(duì)其他類似產(chǎn)品進(jìn)行擴(kuò)展。
1 系統(tǒng)功能及設(shè)計(jì)
1.1?系統(tǒng)功能
??? 在滿足各種類型自動(dòng)定時(shí)機(jī)構(gòu)的技術(shù)條件下，完成對(duì)各產(chǎn)品的電壓、電流、時(shí)間、絕緣阻抗等性能的測(cè)試工作。系統(tǒng)具有以下功能：
??? (1)工作電壓" title="工作電壓">工作電壓可程控調(diào)節(jié), 工作電壓電流的實(shí)時(shí)監(jiān)控, 電壓的超限保護(hù)；
??? (2)各時(shí)間輸出觸點(diǎn)時(shí)序測(cè)試,時(shí)間的實(shí)時(shí)監(jiān)控, 絕緣阻抗測(cè)試,測(cè)試時(shí)間間隔的調(diào)整；
??? (3)測(cè)試數(shù)據(jù)的保存、打印,測(cè)試波形的顯示、打印, 系統(tǒng)的自檢和修正,系統(tǒng)自校接口。
1.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
??? 系統(tǒng)根據(jù)指定自動(dòng)定時(shí)裝置的測(cè)試需要，遵循相關(guān)國(guó)軍標(biāo)和先進(jìn)的檢測(cè)設(shè)" title="測(cè)設(shè)">測(cè)設(shè)計(jì)思路，按照可靠性、適用性、先進(jìn)性、通用性的設(shè)計(jì)原則，研制自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。使系統(tǒng)滿足自動(dòng)定時(shí)設(shè)備的檢測(cè)，提高檢測(cè)的效率和可靠性。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

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??? 自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)由硬件子系統(tǒng)和軟件子系統(tǒng)兩大部分組成。
??? 硬件子系統(tǒng)由PCI計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、測(cè)試儀器、開(kāi)關(guān)模塊" title="開(kāi)關(guān)模塊">開(kāi)關(guān)模塊和系統(tǒng)接口五部分組成。
??? (1)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)：包括PCI機(jī)箱、顯示器。主要提供PCI模塊硬件平臺(tái)，運(yùn)行系統(tǒng)軟件。
??? (2)電源系統(tǒng)：提供被測(cè)設(shè)備需要的電源，并可以通過(guò)總線進(jìn)行程控。
??? (3)測(cè)試儀器：包括基于PCI總線的數(shù)字I/O、A/D" title="A/D">A/D卡、D/A卡、數(shù)字多用表等卡式儀器和基于RS-232的絕緣阻抗測(cè)試儀，用來(lái)完成時(shí)間、電壓、電流、阻抗等參數(shù)的測(cè)量。
??? (4)開(kāi)關(guān)模塊：包括小電流開(kāi)關(guān)模塊和大電流開(kāi)關(guān)模塊。小電流開(kāi)關(guān)模塊用來(lái)完成測(cè)量點(diǎn)不同測(cè)量參數(shù)的切換；大電流開(kāi)關(guān)模塊用來(lái)為被測(cè)設(shè)備提供激勵(lì)電流。
??? (5)系統(tǒng)接口：提供系統(tǒng)的公共測(cè)試端口和被測(cè)設(shè)備接口的互聯(lián)，包括接口連接適配器ICA(Interface Connect Adapter)設(shè)計(jì)和接口測(cè)試適配器ITA(Interface Test? Adapter)設(shè)計(jì)。
??? 軟件子系統(tǒng)包括系統(tǒng)人機(jī)接口軟件、自動(dòng)定時(shí)設(shè)備工作規(guī)范測(cè)試軟件、系統(tǒng)管理軟件、系統(tǒng)自檢自校軟件四部分。
??? (1)人機(jī)接口軟件：為系統(tǒng)操作提供可視化的操作界面，實(shí)現(xiàn)測(cè)試數(shù)據(jù)圖形的可視化及測(cè)試數(shù)據(jù)的管理(保存、打開(kāi)和打印)。
??? (2)工作規(guī)范測(cè)試軟件：完成自動(dòng)定時(shí)設(shè)備在不同工作電壓下的工作流程的控制和各被測(cè)點(diǎn)時(shí)間的采集、處理。
??? (3)系統(tǒng)管理軟件：包括用戶權(quán)限管理和自動(dòng)定時(shí)設(shè)備參數(shù)添加、保存和修改等。
??? (4)系統(tǒng)自檢自校軟件：為系統(tǒng)提供自檢和自校的操作程序和相應(yīng)的接口，保證系統(tǒng)測(cè)試的精度和系統(tǒng)的故障定位。
2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
??? 在要求自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)測(cè)量的13種自動(dòng)定時(shí)機(jī)構(gòu)產(chǎn)品中，有些需要工作在不同電壓模式下，考慮到實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)的方便性，這里采用程控電源模塊為自動(dòng)定時(shí)機(jī)構(gòu)提供啟動(dòng)和工作電壓。這樣不同工作電壓的切換完全由系統(tǒng)的程控軟件實(shí)現(xiàn)，避免了測(cè)試人員手動(dòng)改變的麻煩，大大加強(qiáng)了該自動(dòng)測(cè)試儀器的可操作性。
2.1 硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)
??? 通過(guò)對(duì)自動(dòng)定時(shí)設(shè)備、測(cè)試功能需求及自動(dòng)測(cè)試技術(shù)的研究，綜合考慮各個(gè)因素，設(shè)計(jì)出如圖2所示的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

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??? 通用的硬件平臺(tái)主要由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、絕緣阻抗測(cè)試儀、適配器組成。
??? (1)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)：包括計(jì)算機(jī)主機(jī)、打印機(jī)、顯示器等外設(shè)。計(jì)算機(jī)主機(jī)內(nèi)插有A/D采集卡、D/A變換器、多路開(kāi)關(guān)、數(shù)字I/O卡，完成對(duì)測(cè)試控制箱內(nèi)的通道轉(zhuǎn)換、通道控制、數(shù)據(jù)采集、并行通訊等功能；串口與控制箱內(nèi)系統(tǒng)進(jìn)行通訊，控制測(cè)試箱動(dòng)作，將測(cè)試數(shù)據(jù)傳入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
??? (2)絕緣阻抗測(cè)試儀：對(duì)產(chǎn)品的絕緣阻抗進(jìn)行測(cè)試。
??? (3)ICA/適配器：ICA是所有儀器資源接口的集合，為被測(cè)設(shè)備提供所有系統(tǒng)資源，實(shí)現(xiàn)通用性；適配器是完成不同被測(cè)設(shè)備與ICA之間的連接、阻抗匹配、電壓電流匹配等功能，針對(duì)被測(cè)的13種產(chǎn)品，考慮其通用性，采用同一適配器，可以同時(shí)兼容多種產(chǎn)品的適配功能。
2.2 測(cè)試功能的硬件實(shí)現(xiàn)
??? 硬件系統(tǒng)完成的主要功能有：不同工作電壓下工作規(guī)范的測(cè)試、絕緣阻抗測(cè)試。
2.2.1 工作規(guī)范測(cè)試
??? 完成短時(shí)重復(fù)工作的電源加載和被測(cè)設(shè)備各個(gè)接口點(diǎn)的時(shí)間、電壓測(cè)試。需完成的測(cè)試過(guò)程有：
??? (1)額定工作規(guī)范：供電電壓為被測(cè)設(shè)備的額定電壓，周圍介質(zhì)溫度為20±5℃條件下的一個(gè)循環(huán)的總時(shí)間；高壓可欠壓條件下的測(cè)試：在額定電壓×125％～額定電壓×75％范圍內(nèi)，周圍介質(zhì)溫度為-10℃～＋100℃條件下的一個(gè)循環(huán)的總時(shí)間。
??? (2)自動(dòng)定時(shí)機(jī)構(gòu)的啟動(dòng)：使用程控開(kāi)關(guān)仿真自動(dòng)定時(shí)機(jī)構(gòu)的啟動(dòng)按鈕，啟動(dòng)自動(dòng)定時(shí)機(jī)構(gòu)；系統(tǒng)由程控電源提供自動(dòng)定時(shí)機(jī)構(gòu)的啟動(dòng)電壓，選用Good Will公司PSH-3620型號(hào)的程控電源。
??? (3)不同的工作方式控制：使用程控開(kāi)關(guān)和D/A變換器完成左發(fā)動(dòng)機(jī)單臺(tái)啟動(dòng)、右發(fā)動(dòng)機(jī)單臺(tái)啟動(dòng)、雙發(fā)動(dòng)機(jī)同時(shí)啟動(dòng)的不同狀態(tài)的工作；對(duì)于電源的切換開(kāi)關(guān)，由于電流比較大，系統(tǒng)中選用功率足夠大的繼電器開(kāi)關(guān)。
??? (4)時(shí)間的測(cè)試：包括自動(dòng)定時(shí)機(jī)構(gòu)總時(shí)間的測(cè)試和不同電壓、不同工作方式下，各個(gè)時(shí)間點(diǎn)的測(cè)試。時(shí)間的測(cè)試使用高速I/O和A/D采集卡配合完成。通過(guò)具有PCI擴(kuò)展插槽的30路高速串行A/D采集卡，將被測(cè)自動(dòng)定時(shí)機(jī)構(gòu)的各個(gè)需要測(cè)量的端點(diǎn)的電壓值傳送給計(jì)算機(jī)，經(jīng)軟件處理得到各個(gè)端點(diǎn)電平跳變時(shí)間，并且繪制出自動(dòng)定時(shí)機(jī)構(gòu)的各個(gè)端點(diǎn)的時(shí)序圖，讓檢測(cè)人員很方便地獲得所需要的數(shù)據(jù)。時(shí)間波形采集連接示意圖如圖3所示。

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??? (5)工作狀態(tài)的監(jiān)控：通過(guò)矩陣開(kāi)關(guān)和數(shù)字多用表選擇自動(dòng)定時(shí)機(jī)構(gòu)不同的接口，進(jìn)行電壓、電流的監(jiān)控，保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定地運(yùn)行。
2.2.2? 絕緣阻抗測(cè)試
??? 完成不同工作狀態(tài)下的自動(dòng)定時(shí)機(jī)構(gòu)接口的各個(gè)點(diǎn)和機(jī)殼之間絕緣阻抗的測(cè)試，本系統(tǒng)由RS232總線控制的程控絕緣阻抗測(cè)試儀和開(kāi)關(guān)板卡組成，通過(guò)開(kāi)關(guān)選擇不同的測(cè)點(diǎn)，利用程控絕緣阻抗測(cè)試儀完成相應(yīng)阻抗的測(cè)試。測(cè)試過(guò)程連接如圖4所示。

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??? 這種方式的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了通用檢測(cè)模塊、激勵(lì)模塊和被測(cè)設(shè)備信號(hào)的靈活連接，具有硬件功能的通用性。
??? 系統(tǒng)需完成的絕緣阻抗的測(cè)試狀態(tài)包括：
??? (1)冷態(tài)下絕緣阻抗的測(cè)試；
??? (2)額定工作規(guī)范后絕緣阻抗的測(cè)試；
??? (3)耐潮試驗(yàn)后絕緣阻抗的測(cè)試。
2.3 自檢自校硬件設(shè)計(jì)
??? 系統(tǒng)的自檢、自校以校驗(yàn)的方式分類有以下3種情況：
??? (1)儀器的自檢：通過(guò)儀器本身的上電自檢、相應(yīng)的校驗(yàn)驅(qū)動(dòng)函數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)電纜進(jìn)行自檢、自校；
??? (2)互連互校：利用激勵(lì)源和測(cè)量?jī)x器之間的互連對(duì)儀器的基本功能和基本精度進(jìn)行校驗(yàn)；
??? (3)外部基準(zhǔn)源校正：利用比系統(tǒng)儀器精度高的外部基準(zhǔn)源進(jìn)行校準(zhǔn)。
??? 系統(tǒng)自檢原理如圖5所示。

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3 系統(tǒng)軟件平臺(tái)的設(shè)計(jì)
??? 軟件系統(tǒng)在Windows2000系統(tǒng)下運(yùn)行；軟件平臺(tái)開(kāi)發(fā)在Visual C++下運(yùn)行。軟件平臺(tái)系統(tǒng)主要包括測(cè)試軟件、數(shù)據(jù)處理軟件、系統(tǒng)管理軟件、界面管理軟件、自檢/自校軟件、打印報(bào)表軟件。系統(tǒng)軟件層次結(jié)構(gòu)如圖6所示。

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??? 測(cè)試軟件主要完成對(duì)硬件的控制和數(shù)據(jù)的采集，包括：PCI卡驅(qū)動(dòng)軟件（A/D采集卡、D/A轉(zhuǎn)換器、數(shù)字I/O卡、多路開(kāi)關(guān)）；串口通訊軟件，負(fù)責(zé)PCI系統(tǒng)與測(cè)試控制箱通訊，將測(cè)試數(shù)據(jù)采集入PCI計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；控制箱控制軟件，完成對(duì)測(cè)試控制箱的狀態(tài)轉(zhuǎn)換、狀態(tài)檢測(cè)等。
數(shù)據(jù)處理軟件完成對(duì)采集數(shù)據(jù)的后續(xù)處理，得到所需參數(shù)，并存儲(chǔ)處理得到的參數(shù)，包括參數(shù)計(jì)算軟件和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)軟件。
??? 系統(tǒng)管理軟件完成對(duì)測(cè)試系統(tǒng)數(shù)據(jù)、硬件、軟件等的管理。
??? 界面管理軟件對(duì)配置、校驗(yàn)、數(shù)據(jù)、圖形等進(jìn)行顯示，包括數(shù)據(jù)顯示軟件、圖形顯示軟件、執(zhí)行過(guò)程顯示軟件。自檢自校軟件對(duì)自檢自校的方法、過(guò)程、結(jié)果、修正參數(shù)等進(jìn)行管理。打印報(bào)表軟件完成對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)的打印。
??? 該系統(tǒng)已在實(shí)際中應(yīng)用，能夠?qū)?3種定時(shí)機(jī)構(gòu)進(jìn)行不同工作電壓和啟動(dòng)方式下的時(shí)間測(cè)試、絕緣阻抗測(cè)試，符合測(cè)試規(guī)范，并且在軟硬件上都做了防止誤操作的設(shè)計(jì)。本系統(tǒng)的成功研制，使原有的手工測(cè)試變?yōu)樽詣?dòng)化測(cè)試，用一臺(tái)儀器完成了原來(lái)13臺(tái)操縱箱所完成的工作，測(cè)試誤差由原來(lái)的0.1s降低到1ms以下。實(shí)踐表明此自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)可靠性高，通用性強(qiáng)，操作方便，大大節(jié)約了人力資源和測(cè)試成本，并具有對(duì)類似產(chǎn)品的較強(qiáng)擴(kuò)展能力。
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