一種多功能顯示器測試臺的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

戚素芳，董坤林

（國營蕪湖機(jī)械廠，安徽蕪湖 241007）

0 引言

航空飛行器座艙內(nèi)的多功能顯示器用于顯示飛行器航向、姿態(tài)、告警等信息，能使飛行員感知空中、地面和海面的態(tài)勢情況，提供控制和顯示接口，對各系統(tǒng)狀態(tài)和健康狀況進(jìn)行輔助監(jiān)控與管理，對出現(xiàn)的故障按照故障級別進(jìn)行顯示，提供應(yīng)急處置信息。多功能顯示器工作正常與否，直接影響到飛行器飛行過程中的安全。為實(shí)現(xiàn)對多功能顯示器產(chǎn)品的技術(shù)性能檢測，開展多功能顯示器測試平臺的設(shè)計(jì)，有利于快速地診斷多功能顯示器性能和排除故障，提高產(chǎn)品的使用可靠性，具有重要的意義。

1 設(shè)計(jì)需求

研制一種航空飛行器多功能顯示器自動(dòng)測試臺，滿足飛行器綜合顯示系統(tǒng)配套的多功能顯示器產(chǎn)品性能檢測需求，能夠按照有關(guān)控制接口的要求模擬飛行器提供顯示工作所需要的數(shù)據(jù)：向顯示器發(fā)送測試所需的數(shù)據(jù)，并能接收、處理和顯示顯示器發(fā)送給測試臺的數(shù)據(jù)。

測試臺具有自動(dòng)測試、手動(dòng)測試、實(shí)時(shí)采樣功能，可完成對被測多功能顯示器的自動(dòng)檢測、生成測試文件、查詢及打印測試報(bào)告等功能。同時(shí)，測試臺具備功能擴(kuò)展能力。

2 設(shè)計(jì)方案

2.1 總體設(shè)計(jì)

根據(jù)多功能顯示器測試臺總體設(shè)計(jì)需求，測試臺以計(jì)算機(jī)為控制中心，采用PXI 總線進(jìn)行硬件架構(gòu)設(shè)計(jì)，兼容采用RS422、RS429 總線通信的儀器資源。通過視頻信號發(fā)生器提供測試畫面。配合各類功能模塊和測試軟件，完成對被測產(chǎn)品各項(xiàng)功能和性能的測試和比對。系統(tǒng)可以對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄、存儲、回放、分析，測試結(jié)束時(shí)能生成測試報(bào)告，有傳輸、打印功能，測試報(bào)告的內(nèi)容包括各個(gè)模塊測試的結(jié)果以及測試人員、地點(diǎn)、時(shí)間等。

測試設(shè)備具有機(jī)內(nèi)自檢測功能，每次進(jìn)入系統(tǒng)測試軟件時(shí)對系統(tǒng)硬件進(jìn)行檢測，并依此判斷系統(tǒng)是否可以正常工作，其結(jié)果顯示在計(jì)算機(jī)上，并根據(jù)故障信息給出有關(guān)維修提示。

2.2 設(shè)備技術(shù)指標(biāo)

2.2.1 供電要求

（1）輸入電源：220 V±20 V，50 Hz，20 A。

（2）輸入AC 115 V，400 Hz，總功耗不大于250 W。

（3）輸出DC 28 V，功耗不小于300 W。

（4）輸出AC 115 V，400 Hz，總功耗不小于150 W。

2.2.2 機(jī)柜尺寸

機(jī)柜尺寸（高×寬×深）=1200 mm×500 mm×500mm（不含底座滾輪）。

2.2.3 環(huán)境適應(yīng)性要求

工作溫度：0～50 ℃；相對濕度：≤85%；氣壓：當(dāng)?shù)卮髿鈮骸?/p>

2.2.4 其他要求

（1）測試臺必需滿足有關(guān)設(shè)計(jì)依據(jù)文件提出的各項(xiàng)技術(shù)要求。

（2）測試臺具有防差錯(cuò)設(shè)計(jì)、電源監(jiān)測及過載保護(hù)功能，保證產(chǎn)品的可靠性、維修性、安全性和計(jì)量等要求，以免損壞設(shè)備本身及產(chǎn)品。

（3）在研制中考慮產(chǎn)品的通用性、模塊化要求。

（4）研制中采用成熟元器件、技術(shù)和工藝，提高產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平，滿足電磁兼容性要求，進(jìn)行規(guī)范化管理。

2.3 硬件設(shè)計(jì)

2.3.1 系統(tǒng)組成

綜合產(chǎn)品的功能、接口特性和測試要求，按照模塊化設(shè)計(jì)思路，將硬件部分劃分為多個(gè)模塊，測試平臺系統(tǒng)組成見圖1。

圖1 測試臺與被測多功能顯示器系統(tǒng)架構(gòu)

被測多功能顯示器通過專用測試電纜與測試臺相連接，信號經(jīng)適配接口連接到各個(gè)功能模塊。視頻信號發(fā)生模塊產(chǎn)生二路視頻信號分別模擬視頻信號，觀察在被測產(chǎn)品上顯示的畫面是否滿足要求，視頻監(jiān)視器用于觀察被測產(chǎn)品輸出的視頻信號是否合格。工控機(jī)與被測產(chǎn)品進(jìn)行RS422 及ARINC429 通信來模擬相應(yīng)的數(shù)據(jù)交換，用于測試被測產(chǎn)品的相應(yīng)端口是否正常。硬件模塊如下：

（1）電源模塊：產(chǎn)生滿足技術(shù)要求的電源：DC 28 V 電源、AC 115 V/400 Hz 中頻電源，電壓和交流電頻率的調(diào)節(jié)由面板上的電位器實(shí)現(xiàn)。

（2）視頻監(jiān)視器模塊：用于監(jiān)視多功能顯示器的視頻輸出信號。

（3）視頻信號產(chǎn)生模塊：產(chǎn)生1 路LVDS 視頻信號和1 路RGB信號，視頻輸出控制由計(jì)算計(jì)通過串口完成。

（4）1553B 總線模塊：模擬1 路雙余度1553B 總線接口。

（5）ARINC429 總線模塊：模擬2 路ARINC429 總線接口，每路總線的傳送速率可由軟件設(shè)定。

（6）RS422 總線模塊：模擬2 路RS422 總線接口，每路總線的波特率可由軟件設(shè)定。

（7）交流同步器信號模塊：模擬2 路交流同步器信號，采用數(shù)字式控制，角度給定調(diào)節(jié)由軟件完成。

（8）交流同步器激磁信號模塊：模擬1 路交流同步器激磁信號。

（9）直流模擬量模塊：模擬1 路無線電高度信號，通過面板上的調(diào)節(jié)電位器改變給定電壓。

（10）離散量模塊：模擬測試多功能顯示器所需要的開關(guān)量信號，用面板上的扭子開關(guān)實(shí)現(xiàn)。

（11）計(jì)量測試模塊：提供激勵(lì)輸出信號的計(jì)量測試接口，包括電源信號、總線、直流模擬量信號、交流同步器信號、離散量信號。

（12）適配接口與信號切換模塊：實(shí)現(xiàn)測試臺與被測產(chǎn)品的電氣連接。

（13）計(jì)算機(jī)模塊：實(shí)現(xiàn)測試任務(wù)的控制和調(diào)度。

2.3.2 功能模塊及機(jī)箱

測試臺所需的功能模塊被合理地分配安裝在不同的測試機(jī)箱中。

2.4 軟件設(shè)計(jì)

測試臺的軟件界面采用C++編寫，采用Windows XP 操作系統(tǒng)，按照模塊化的設(shè)計(jì)思想進(jìn)行設(shè)計(jì)。軟件包括用戶測試界面管理軟件、硬件接口驅(qū)動(dòng)軟件、通信軟件、測試數(shù)據(jù)管理軟件、測試報(bào)表生成和打印軟件等。主程序界面是軟件配置、校驗(yàn)校準(zhǔn)、自動(dòng)測試、手動(dòng)測試和幫助等模塊的公共接口平臺，每個(gè)子功能測試模塊相對獨(dú)立，主界面窗口按照Windows 界面標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，進(jìn)入各個(gè)子功能模塊時(shí)，先對系統(tǒng)硬件軟件環(huán)境進(jìn)行自檢，系統(tǒng)自檢是在測試軟件啟動(dòng)時(shí)對系統(tǒng)硬件進(jìn)行檢測，并依此判斷系統(tǒng)是否可以正常工作。如果自檢不通過，對應(yīng)的測試功能無法使用。軟件操作界面設(shè)計(jì)力求簡捷、方便操作。測試臺軟件流程如圖2 所示。

圖2 測試臺軟件流程

3 工程應(yīng)用

3.1 試驗(yàn)儀器及對象

試驗(yàn)儀器：多功能顯示器測試臺（一套）。

試驗(yàn)對象：某型多功能顯示器。

3.2 準(zhǔn)備工作

將多功能顯示器測試臺接220 V 電源、115 V/400 Hz 電源，被測多功能顯示器與設(shè)備對應(yīng)連接好；依次接通測試臺上的220 V 電源、115 V 電源開關(guān)，檢查電壓表顯示值是否符合要求。

3.3 產(chǎn)品測試

啟動(dòng)工控計(jì)算機(jī)后用鼠標(biāo)點(diǎn)擊桌面“多功能顯示器測試”快捷圖標(biāo)進(jìn)入測試系統(tǒng)，正確輸入用戶名和密碼，然后用鼠標(biāo)單擊系統(tǒng)登錄，系統(tǒng)首先將進(jìn)行設(shè)備自檢，主要是對設(shè)備中的通信板卡進(jìn)行檢測，以確保它們能夠正常工作。設(shè)備自檢各項(xiàng)正常通過以后，自檢對話框自動(dòng)關(guān)閉，測試軟件進(jìn)入測試主界面。

此時(shí)產(chǎn)品檢測選項(xiàng)按鈕被激活，接通對應(yīng)型號多功能顯示器檢測設(shè)備面板上“電源”開關(guān)，檢查“28 V”產(chǎn)品供電電源，若產(chǎn)品供電電源正常，即可打開產(chǎn)品上的電源開關(guān)。用鼠標(biāo)點(diǎn)擊某型多功能顯示器檢測圖標(biāo)，系統(tǒng)即進(jìn)入產(chǎn)品的檢測界面。按測試工藝要求依次對多功能顯示器的電源功耗、顯示質(zhì)量、導(dǎo)光板照明電路、亮度/對比度/字符調(diào)節(jié)功能、“白天/黑夜”模式切換功能、數(shù)據(jù)加載畫面顯示、告警畫面顯示、航向畫面顯示、姿態(tài)畫面顯示、故障清單畫面顯示以及自檢畫面顯示功能等進(jìn)行測試。

3.4 結(jié)束工作

關(guān)斷產(chǎn)品電源開關(guān)、系統(tǒng)工作開關(guān)，斷開地面電源，機(jī)上各控制機(jī)構(gòu)置于工作初始位置。

3.5 注意事項(xiàng)

多功能顯示器通電檢測時(shí)，應(yīng)增加烤機(jī)時(shí)間，持續(xù)通電1 h左右。

4 結(jié)束語

本測試臺能夠滿足飛行器綜合顯示系統(tǒng)配套的多功能顯示器產(chǎn)品性能測試，完成了工程應(yīng)用，制定了標(biāo)準(zhǔn)化測試流程，可廣泛應(yīng)用于多種型號多功能顯示器的地面檢測，以此形成多功能顯示器的測試能力和故障排查能力，保證飛行器顯示系統(tǒng)的修理質(zhì)量，提升飛行器修理產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益，具有一定的工程意義。