飛行器電氣接口自動測試系統設計

潘文斌

摘要：本文介紹了一種飛行器電氣接口自動測試系統的設計方案，該系統以研華工控機作為控制計算機，通過計算機串口和網口將被測對象、控制計算機和測試單元有機相連，使用 LabWindows CVI軟件開發環境，最終實現了飛行器電氣接口的自動測試。

關鍵詞：電氣接口；自動測試系統；線纜測試儀；LabWindows CVI軟件開發環境

引言

隨著計算機技術的發展，現代飛行器核心部件均采用計算機處理技術，飛行器內部各部件、以及飛行器與發射平臺之間傳輸的信號不僅有傳統的模擬信號，而且還有各種形式的串、并行數字信號，電氣接口非常復雜。以某飛行器為例，電氣接口的測試需要完成859個測試節點兩兩之間低壓導通、高壓絕緣、回路阻抗的測試以及5路供電電源的電壓精度、啟動延時時間、滿載情況下電壓特性和紋波等的測試。若采用手工測試方法不僅工作量大，耗費時間長，而且故障難以精確定位，不能實現對飛行器電氣接口的快速評估和準確檢測。針對此問題，作者開發了飛行器電氣接口自動測試系統。該測試系統功能強大，具有線纜低壓導通、阻抗、高壓絕緣及電源電壓值、紋波、過沖電壓及啟動延時測試功能，并可對測試數據進行事后分析和處理，包括數字和結果圖形化顯示、自動生成接線表等。測試系統還具有較好的通用性，對適配器單元改裝后可完成各種航模、無人機等飛行器或發射平臺的電氣接口測試工作。

1系統概述

該測試系統以Signature CHC線纜測試儀和若干二次儀表為測試單元，工控機作為控制計算機，通過串口、RS232口和網口將被測對象、控制計算機和測試部件有機相連，在 LabWindows CVI軟件開發環境進行軟件開發，實現了飛控艙電氣接口的自動測試。

測試系統總體結構示意圖如圖1所示。

1.1功能劃分及模塊集成

測試系統可劃分為如下幾個單元：

計算機控制單元，包括對各測試儀器設備的控制、測試任務的規劃和下達、測試數據的處理等；

線纜測試單元，包括一基本模塊、一擴展模塊、16根電纜，完成線纜測試功能；

電源性能測試單元，包括示波器、萬用表、電子負載、切換模塊，完成電源特性測試功能；

適配器單元，實現被測對象到測試儀器的轉接，將接入的被測對象分別引入不同的測試單元；

控制柜單元，包括控制前面板、后面板等組成，完成測試數據的顯示功能。

測試系統的模塊組成如圖2所示。

1.2系統特點

該測試系統具有以下特點：

1.2.1系統采用工控機作為控制計算機，利用軟件編程可實現自動測試和連續測試，當測試開始后，不需要進行復雜操作便可自動快速的完成多個測試項目；

1.2.2應用LabWindows CVI軟件開發環境進行軟件開發，測試界面友好，測試過程清晰明了；

1.2.3根據所測試的數據，測試系統可以自動生成被測件的接線關系圖形和接線表，圖表結合，測試者可以方便的校對和檢查錯誤。

1.2.4具有較好的通用性，通過改裝或更換適配器單元就可以完成各種航模、無人機等飛行器或發射平臺的電氣接口測試工作。

2系統硬件設計

2.1線纜測試單元設計

線纜測試儀單元完成被測件的低壓導通、阻抗、高壓絕緣測試，根據功能需求和技術要求選用CIRRIS公司的Signature CHC線纜測試儀，測試儀控制臺計算機通過串口與Signature CHC線纜測試儀相連完成測試功能。

Signature CHC線纜測試系統具有以下功能：

2.1.1提供的低壓導通測試，可以對線纜網絡連接的正確性，包括線路所連接的電阻、電容、二極管等元器件的連接關系的正確性進行可靠的測試；

2.1.2 提供直流1500V、交流1000V的高壓，可以對被測產品進行絕緣、耐壓測試；系統可以進行精密電阻測試、測試精度達到毫歐級。

2.2電源測試單元功能設計

電源測試單元完成對飛控艙電源的電壓精度、啟動延時時間、滿載情況下電壓特性和紋波等表征電源組件工作正常與否的參數的測試。電源測試單元硬件選型和設計如下：

2.2.1選用泰克TDS3014B示波器完成電源紋波電壓、啟動延時時間、過沖電壓測試。系統采用基于網口的示波器的遠程控制技術，實現了控制計算機對泰克TDS3014B示波器的信號傳輸與控制；

2.2.2選用優立德UT-805萬用表完成電源電壓值測試。萬用表和控制計算機采用串口通訊的方式連接，在測試過程中控制計算機對萬用表的控制字進行編排，控制萬用表完成電源電壓值自動測試。

2.2.3選用ELTO SL-200電子負載提供電源負載；

2.2.4使用電源切換單元完成被測通道的切換，實現5路直流電壓的測試。電源切換單元板卡電路板是一塊通用的標準ISA總線驅動電路板，主要由ISA總線接口電路、繼電器控制電路、繼電器開關電路等電路組成。

繼電器控制電路中包括數據鎖存電路、繼電器驅動電路，使用了兩組74LS273和ULN2803對各繼電器的狀態進行控制，用來選擇控制輸入的信號類型，由此確定對不同輸入信號采取不同處理方法(繼電器控制位寫1時，繼電器處于常開狀態，繼電器控制位寫0時，繼電器處于常閉狀態)。

3系統軟件設計

3.1軟件描述

測試系統軟件由系統管理、接口板驅動、線纜測試、電源性能測試、自動測試、實時數據處理、專家知識庫七大部分功能模塊組成。

整個軟件平臺完成測試系統的資源管理、線纜測試、電源性能測試、自動測試、探針測試、實時顯示、實時存儲、實時報警、專家自學習等任務，屬于在線實時應用軟件。

軟件開發環境為Windows2000操作系統，采用LabWindowsCVI為軟件開發環境。

3.2軟件模塊設計

3.2.1系統管理模塊

系統管理模塊由系統自檢子模塊、系統測試項目創建子模塊、系統資源配置子模塊、多任務調度管理子模塊組成，主要負責測試任務的規劃，資源配置、以及對其它功能模塊的組織與調度。操作員根據窗口界面的提示信息鍵入相應參數和設置，系統管理模塊將據此分別執行不同的功能選項。用戶通過用戶接口調用該模塊可以對系統硬件資源及軟件進行方便、安全、可靠的配置，并具有自檢測的功能。多任務調度管理模塊的功能是完成對測試設備在測試過程中的測試控制、測試數據實時存儲、測試數據的實時顯示、實時報警多個任務的調度管理。系統在WINDOWS下采用多線程機制，實現通過對任務的合理劃分從而盡量保證系統實時性能不受影響。

3.2.2接口板驅動模塊

接口板驅動模塊是本應用軟件與硬件設備直接具有接口關系的基礎支持模塊,該模塊通過正確、高效的驅動接口硬件，來保證測試的數據可靠、高速。

3.2.3測試控制模塊

選擇測試界面菜單中的“線纜測試”項，將啟動線纜測試軟件，該軟件包括自學習子模塊、測試子模塊、探針測試子模塊、自動生成接線表子模塊等。線纜測試模塊軟件主界面如圖4所示。

3.2.4實時數據處理模塊

實時數據處理模塊由測試數據實時獲取子模塊、實時顯示子模塊、實時存盤子模塊及實時報警子模塊組成，主要負責系統測試過程中信息的實時處理。

（1）數據實時獲取模塊在接口板驅動的基礎上，按照用戶設置的工作模式實時獲取測試數據；

（2）實時顯示模塊主要完成測試過程中將測試信息以數字、圖形、虛擬儀器等多種方式進行實時顯示，讓測試人員能直觀、實時的看到測試的信息；

（3）實時存盤模塊主要完成對實時測試數據的存儲，為滿足系統的實時性要求，使系統在實時存盤過程中不影響數據獲取和顯示，本系統設計開辟多個緩沖區交替使用來存放測試數據。測試任務結束后，將所有測試數據分別以二進制方式或文本方式存儲，以便用戶進行事后處理分析；

（4）實時報警模塊在測試的過程中實現對測試對象特性的實時監控，當測試到的信息超出該測試對象的正確特性值時，實時報警模塊將給出報警通知。

3.2.5事后數據處理模塊

事后數據處理模塊主要實現測試數據的回放功能，并能根據測試資源配置、測試任務規劃，分析測試數據信息，自動生成結論報表和該測試組件的接線表，均以WORD表格形式表現供用戶分析、比較。

3.2.6專家知識自學習模塊

自學習包括簡單學習和復雜學習，選擇學習類型后設置導通R和開路R的參數，點擊“學習連接的器件”按鈕，就可以進行自學習，生成自學習測試程序。

導通R和開路R的參數設置規則如下：

（1）簡單學習的設定：回路中只有線連接的產品。導通電阻R設定：在被測產品中，回路中的連接電阻小于這個設置值，系統就認為是正常的線路連接。默認值為5Ω，設定范圍0.1-100KΩ；開路電阻 R 設定：在被測產品中，回路中的連接電阻大于這個設置值，系統就認為是開路。

（2）復雜學習的設定：測試回路中除了線連接之外，還包含有電阻、電容、二極器、雙鉸線等元器件的產品。導通電阻R設定：當回路中的阻值大于這個設定值，小于“開路電阻R”的設定值時，系統就認為是元器件，作為元器件生成；當回路中的阻值小于這個設定值時，系統就認為是正常的線連接，作為導線回路生成；開路電阻R設定：在被測產品中，回路中的連接電阻大于這個設置值，系統就認為是開路。

4系統應用

該測試系統能準確、快速的進行飛行器電氣接口自動測試。測試系統測試單發產品測試時間不超過180秒，測試準確率達到100%。測試系統具有故障定位功能，可對被測件發生的虛焊、漏焊及短路、斷路等故障精確定位，對故障排查具有指導意義。

該測試系統具有良好的通用性，不同型號飛行器通過更改適配器單元接口即可進行電氣接口測試。

參考文獻：

[1]張茂善.具有通用標準接口系統的導彈自動測試系統[J].河南：航空兵器，1990(4).

[2]鄭志偉，陳加成.將漢城等.空空導彈概論[M].北京：兵器工業出版社，1997.

[3]曾天翔.電子設備測試性及診斷技術[M].北京：航空工業出版社，1996.