一種小型檢測儀器設計

潘增壽 胡建軍

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

關鍵詞：檢測儀;分離成器;輸入輸出接口;小型化

中圖分類號：TP216 ? ? ?文獻標識碼：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

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

1 ?設計要點與原理

1.1 ?設計要點

組合成臺：檢測儀可通過快裝快卸機構組合到總系統平臺，提供了專用測試資源，組成一套完整系統，測試能力可覆蓋所有被測機載設備。

分離成器：檢測儀可通過快裝快卸機構從總系統平臺分離出來，形成多個檢測工位，每個工位可獨立完成部分被測機載設備的自動檢測[2]。檢測儀如圖1所示。

檢測儀設計要點包括以下五個方面：

（1）兩種工作模式：

1）檢測儀對接系統平臺后，配合系統平臺完成測試任務;

2）檢測儀脫離系統平臺后，可獨立完成部分指定的測試任務。

（2）混合總線設計：

1）檢測儀內部采用PXI/PXIe）總線為主、RS485總線為輔的設計;

2）檢測儀通過LXI總線與系統平臺對接。

（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，實現了檢測儀與系統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（如信號升壓調理板等自研設備）的控制方式。系統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部測試資源[3]。

檢測儀可脫離系統平臺，單獨完成指定的測試任務。操作員通過外接鍵盤和鼠標向檢測儀內的測控計算機發送指令，在面向信號通用測試軟件平臺運行相應的測試程序（TP）、執行測試操作。測控計算機通過PXI/PXIe總線依據測試程序調用激勵或測量的相關測試資源，模擬被測機載設備的工作運行環境，完成自動測試[4]。檢測儀通用原理示意圖如圖2所示。

2 ?硬件設計

2.1 ?硬件組成

檢測儀1臺，自檢電纜1條，校準適配器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時，實現檢測儀和組合系統陣列接口的信號連接。人機交互界面在檢測儀單獨使用時提供操作界面[5]。

2.2 ?測試資源設計

檢測儀機箱內部的硬件包括機箱、零槽控制器、多協議通訊卡、以太網卡、AFDX卡、信號升壓調理板、任意波形發生器、矩陣卡、萬用表及相關電纜[5]。

已配PXIe/PXIe板卡資源電氣通用指標如下：

多協議通訊卡：1塊串口模塊;1塊429模塊;1塊1553B模塊。

以太網卡：4個RJ45網口。

AFDX：1路。

信號升壓調理板：

（1）28VDC調理成18VDC或30VDC;

（2）28VDC調理成-35VDC或0VDC或+35VDC;

（3）信號放大3倍，4.5V方波調理成13.5V方波;

（4）信號上加偏置8VDC，±5V正弦波調理成3～13V正弦波。

任意波形發生器：1路。

矩陣卡：64路。

萬用表：1路。

2.3 ?對外接口設計

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用于檢測儀脫離系統平臺進行獨立測試的場合。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，應用于檢測儀脫離系統平臺進行獨立測試的場合，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。矩形連接器作為數字信號、模擬信號的輸入輸出接口，用于實現檢測儀和組合系統陣列接口的電源、網絡和其他測試資源的快速拔插。

2.4 ?供電設計

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

3 ?軟件設計

軟件是檢測儀的核心，人機交互、測試設備的數據運算以及業務執行都需要通過軟件來執行。自動測試軟件主要用于離位性能檢測。其根據應用場景可分為組合串行測試、組合并行測試、單機測試。

檢測儀單獨使用：當檢測儀不裝入互聯互通機箱時，各檢測儀的自動測試軟件通過自動識別進入自動測試模式。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行自動測試、數據管理等操作。另外當檢測儀裝入互聯互通機箱時，能通過數據管理功能把測試數據上傳到組合系統的主控計算機的數據庫中，進行統一的數據管理[6]。

4 ?結構設計

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

檢測儀采用4U機箱形式，前面四邊和后面四角均有減震設計。

5 ?結 ?論

本文給出了一種檢測儀器設計方案，檢測儀所選用通用、專用測試儀器，均為符合國軍標的測試儀器，技術成熟、使用規范。操作系統所選用的Windows 7操作系統已成為測試系統的主流操作系統，具有穩定性高、可移植性好等特點。開發平臺可選用LabWindows/CVI或LabVIEW等成熟的商用應用開發軟件，已在測控領域得到了廣泛應用。

檢測儀軟件采用開放式體系框架結構，遵循IEEE 1641和IEEE 1671國際標準，上述標準已經正式發布且應用在國外下一代自動測試系統中，國內多個自動測試系統集成商已經開始研發符合上述標準的自動測試系統。

參考文獻：

[1] 張秋菊，劉珍陽.航空電子自動測試設備的開發與實現 [J].光電技術應用，2006（6）：45-49+58.

[2] 于勁松，李行善.下一代自動測試系統體系結構與關鍵技術 [J].計算機測量與控制，2005（1）：1-3+17.

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

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

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

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

[7] 劉浩，朱小平.ATLAS語言在自動測試設備ATE中的應用實踐 [J].計算機測量與控制，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，測試設備部測試室主任，畢業于華南理工大學，碩士，研究方向：自動測試設備。