??? 摘 要：針對多種不同型號定時機構的測試問題，研制了通用的自動測試系統" title="自動測試系統">自動測試系統。采用PCI、GPIB和RS-232等多種總線儀器設計了具有標準化、模塊化結構的硬件平臺。在滿足測試技術指標的前提下，能夠完成對13種定時機構產品的電壓、電流、時間和絕緣阻抗等性能的測試，取代了原有的13個不同的測試儀器。
??? 關鍵詞：定時機構? 自動測試系統? 絕緣阻抗
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??? 定時機構是飛機發動機啟動系統的控制核心。飛機按照定時機構規定的時間控制發動機啟動系統的工作，其時間是否準確直接影響到飛機的啟動，因而需要定時對定時機構進行檢測，以便于及時進行時間校準。目前軍航及民航主要利用電秒表進行檢測，每一個定時機構產品各需一個測試操縱箱，并且由工人純手工操作，檢測誤差較大且操作不方便，因此，需要一種操作簡單、測量精度高、可靠性高、并且通用的自動測試系統。本文介紹針對多種型號定時機構的通用測試系統的設計與實現。
??? 系統采用PCI總線、GPIB總線和RS-232總線儀器設計具有模塊化結構的硬件測試系統平臺，以VISA、DLL技術設計層次化的軟件底層結構，采用VC++開發具有方便集成、可操作性好的應用程序。系統可完成對13種產品的自動測試，并可以方便地對其他類似產品進行擴展。
1 系統功能及設計
1.1?系統功能
??? 在滿足各種類型自動定時機構的技術條件下，完成對各產品的電壓、電流、時間、絕緣阻抗等性能的測試工作。系統具有以下功能：
??? (1)工作電壓" title="工作電壓">工作電壓可程控調節, 工作電壓電流的實時監控, 電壓的超限保護；
??? (2)各時間輸出觸點時序測試,時間的實時監控, 絕緣阻抗測試,測試時間間隔的調整；
??? (3)測試數據的保存、打印,測試波形的顯示、打印, 系統的自檢和修正,系統自校接口。
1.2 系統設計
??? 系統根據指定自動定時裝置的測試需要，遵循相關國軍標和先進的檢測設" title="測設">測設計思路，按照可靠性、適用性、先進性、通用性的設計原則，研制自動測試系統。使系統滿足自動定時設備的檢測，提高檢測的效率和可靠性。系統總體結構如圖1所示。
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??? 自動測試系統由硬件子系統和軟件子系統兩大部分組成。
??? 硬件子系統由PCI計算機系統、電源系統、測試儀器、開關模塊" title="開關模塊">開關模塊和系統接口五部分組成。
??? (1)計算機系統：包括PCI機箱、顯示器。主要提供PCI模塊硬件平臺，運行系統軟件。
??? (2)電源系統：提供被測設備需要的電源，并可以通過總線進行程控。
??? (3)測試儀器：包括基于PCI總線的數字I/O、A/D" title="A/D">A/D卡、D/A卡、數字多用表等卡式儀器和基于RS-232的絕緣阻抗測試儀，用來完成時間、電壓、電流、阻抗等參數的測量。
??? (4)開關模塊：包括小電流開關模塊和大電流開關模塊。小電流開關模塊用來完成測量點不同測量參數的切換；大電流開關模塊用來為被測設備提供激勵電流。
??? (5)系統接口：提供系統的公共測試端口和被測設備接口的互聯，包括接口連接適配器ICA(Interface Connect Adapter)設計和接口測試適配器ITA(Interface Test? Adapter)設計。
??? 軟件子系統包括系統人機接口軟件、自動定時設備工作規范測試軟件、系統管理軟件、系統自檢自校軟件四部分。
??? (1)人機接口軟件：為系統操作提供可視化的操作界面，實現測試數據圖形的可視化及測試數據的管理(保存、打開和打印)。
??? (2)工作規范測試軟件：完成自動定時設備在不同工作電壓下的工作流程的控制和各被測點時間的采集、處理。
??? (3)系統管理軟件：包括用戶權限管理和自動定時設備參數添加、保存和修改等。
??? (4)系統自檢自校軟件：為系統提供自檢和自校的操作程序和相應的接口，保證系統測試的精度和系統的故障定位。
2 系統硬件設計
??? 在要求自動檢測系統測量的13種自動定時機構產品中，有些需要工作在不同電壓模式下，考慮到實現自動檢測的方便性，這里采用程控電源模塊為自動定時機構提供啟動和工作電壓。這樣不同工作電壓的切換完全由系統的程控軟件實現，避免了測試人員手動改變的麻煩，大大加強了該自動測試儀器的可操作性。
2.1 硬件平臺設計
??? 通過對自動定時設備、測試功能需求及自動測試技術的研究，綜合考慮各個因素，設計出如圖2所示的自動測試系統結構。
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??? 通用的硬件平臺主要由計算機系統、絕緣阻抗測試儀、適配器組成。
??? (1)計算機系統：包括計算機主機、打印機、顯示器等外設。計算機主機內插有A/D采集卡、D/A變換器、多路開關、數字I/O卡，完成對測試控制箱內的通道轉換、通道控制、數據采集、并行通訊等功能；串口與控制箱內系統進行通訊，控制測試箱動作，將測試數據傳入計算機系統。
??? (2)絕緣阻抗測試儀：對產品的絕緣阻抗進行測試。
??? (3)ICA/適配器：ICA是所有儀器資源接口的集合，為被測設備提供所有系統資源，實現通用性；適配器是完成不同被測設備與ICA之間的連接、阻抗匹配、電壓電流匹配等功能，針對被測的13種產品，考慮其通用性，采用同一適配器，可以同時兼容多種產品的適配功能。
2.2 測試功能的硬件實現
??? 硬件系統完成的主要功能有：不同工作電壓下工作規范的測試、絕緣阻抗測試。
2.2.1 工作規范測試
??? 完成短時重復工作的電源加載和被測設備各個接口點的時間、電壓測試。需完成的測試過程有：
??? (1)額定工作規范：供電電壓為被測設備的額定電壓，周圍介質溫度為20±5℃條件下的一個循環的總時間；高壓可欠壓條件下的測試：在額定電壓×125％～額定電壓×75％范圍內，周圍介質溫度為-10℃～＋100℃條件下的一個循環的總時間。
??? (2)自動定時機構的啟動：使用程控開關仿真自動定時機構的啟動按鈕，啟動自動定時機構；系統由程控電源提供自動定時機構的啟動電壓，選用Good Will公司PSH-3620型號的程控電源。
??? (3)不同的工作方式控制：使用程控開關和D/A變換器完成左發動機單臺啟動、右發動機單臺啟動、雙發動機同時啟動的不同狀態的工作；對于電源的切換開關，由于電流比較大，系統中選用功率足夠大的繼電器開關。
??? (4)時間的測試：包括自動定時機構總時間的測試和不同電壓、不同工作方式下，各個時間點的測試。時間的測試使用高速I/O和A/D采集卡配合完成。通過具有PCI擴展插槽的30路高速串行A/D采集卡，將被測自動定時機構的各個需要測量的端點的電壓值傳送給計算機，經軟件處理得到各個端點電平跳變時間，并且繪制出自動定時機構的各個端點的時序圖，讓檢測人員很方便地獲得所需要的數據。時間波形采集連接示意圖如圖3所示。
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??? (5)工作狀態的監控：通過矩陣開關和數字多用表選擇自動定時機構不同的接口，進行電壓、電流的監控，保證系統安全穩定地運行。
2.2.2? 絕緣阻抗測試
??? 完成不同工作狀態下的自動定時機構接口的各個點和機殼之間絕緣阻抗的測試，本系統由RS232總線控制的程控絕緣阻抗測試儀和開關板卡組成，通過開關選擇不同的測點，利用程控絕緣阻抗測試儀完成相應阻抗的測試。測試過程連接如圖4所示。
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??? 這種方式的優點是實現了通用檢測模塊、激勵模塊和被測設備信號的靈活連接，具有硬件功能的通用性。
??? 系統需完成的絕緣阻抗的測試狀態包括：
??? (1)冷態下絕緣阻抗的測試；
??? (2)額定工作規范后絕緣阻抗的測試；
??? (3)耐潮試驗后絕緣阻抗的測試。
2.3 自檢自校硬件設計
??? 系統的自檢、自校以校驗的方式分類有以下3種情況：
??? (1)儀器的自檢：通過儀器本身的上電自檢、相應的校驗驅動函數、標準電纜進行自檢、自校；
??? (2)互連互校：利用激勵源和測量儀器之間的互連對儀器的基本功能和基本精度進行校驗；
??? (3)外部基準源校正：利用比系統儀器精度高的外部基準源進行校準。
??? 系統自檢原理如圖5所示。
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3 系統軟件平臺的設計
??? 軟件系統在Windows2000系統下運行；軟件平臺開發在Visual C++下運行。軟件平臺系統主要包括測試軟件、數據處理軟件、系統管理軟件、界面管理軟件、自檢/自校軟件、打印報表軟件。系統軟件層次結構如圖6所示。
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??? 測試軟件主要完成對硬件的控制和數據的采集，包括：PCI卡驅動軟件（A/D采集卡、D/A轉換器、數字I/O卡、多路開關）；串口通訊軟件，負責PCI系統與測試控制箱通訊，將測試數據采集入PCI計算機系統；控制箱控制軟件，完成對測試控制箱的狀態轉換、狀態檢測等。
數據處理軟件完成對采集數據的后續處理，得到所需參數，并存儲處理得到的參數，包括參數計算軟件和數據存儲軟件。
??? 系統管理軟件完成對測試系統數據、硬件、軟件等的管理。
??? 界面管理軟件對配置、校驗、數據、圖形等進行顯示，包括數據顯示軟件、圖形顯示軟件、執行過程顯示軟件。自檢自校軟件對自檢自校的方法、過程、結果、修正參數等進行管理。打印報表軟件完成對測試數據的打印。
??? 該系統已在實際中應用，能夠對13種定時機構進行不同工作電壓和啟動方式下的時間測試、絕緣阻抗測試，符合測試規范，并且在軟硬件上都做了防止誤操作的設計。本系統的成功研制，使原有的手工測試變為自動化測試，用一臺儀器完成了原來13臺操縱箱所完成的工作，測試誤差由原來的0.1s降低到1ms以下。實踐表明此自動測試系統可靠性高，通用性強，操作方便，大大節約了人力資源和測試成本，并具有對類似產品的較強擴展能力。
參考文獻
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