1 引言

伴隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，機(jī)載設(shè)備的自動化程度、綜合化水平和技術(shù)密度程度不斷提高，同時也使機(jī)載設(shè)備的測試系統(tǒng)及維修設(shè)備的研究受到高度重視。國外發(fā)達(dá)國家都先后制定了適應(yīng)本國要求的維修系統(tǒng)與維修設(shè)備的設(shè)計、類型選擇及模塊化、系列化標(biāo)準(zhǔn)，其主要目的是要以較低的測試成本、較短的研制周期、先進(jìn)的測試技術(shù)和便于靈活組合的軟硬件結(jié)構(gòu)，建立通用化、系列化和標(biāo)準(zhǔn)化的維修測試平臺，以適應(yīng)多個測試對象、多種測試環(huán)境和技術(shù)不斷發(fā)展的要求，這種維修測試平臺稱作自動測試設(shè)備（ATE，Automatic Testing Equipment）。

本文介紹的航向姿態(tài)系統(tǒng)自動測試設(shè)備正是基于ATE技術(shù)的自動測試設(shè)備，對某型飛行器機(jī)載航姿系統(tǒng)各部件進(jìn)行離位測試，完成部件的功能性能檢測、維護(hù)校準(zhǔn)和故障診斷。主要被測單元（UUT，Unit Under Test）包括磁傳感器、磁航向修正計算器、航向位置指示器、領(lǐng)航指示器、全姿態(tài)組合陀螺、綜合放大器、控制盒等。

2 自動測試設(shè)備硬件設(shè)計

2.1自動測試設(shè)備組成及測試原理

自動測試設(shè)備組成及測試原理如圖1所示，各部分功能如下、：

（1）測試系統(tǒng)采用GPIB總線和VXI總線混合模式。其中VXI總線為系統(tǒng)總線，負(fù)責(zé)全系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和測量命令的傳遞。系統(tǒng)總線連到中心計算機(jī)上，中心計算機(jī)管理全系統(tǒng)的檢測和故障診斷過程。

（2）VXI總線機(jī)箱是一個局部測量單元，主要負(fù)責(zé)高速數(shù)據(jù)采集、多路數(shù)據(jù)切換和專用信號的測量與模擬等。

（3）基于GPIB總線的數(shù)字測量儀器負(fù)責(zé)VXI機(jī)箱測量功能以外的來自UUT的信號測量，多功能信號發(fā)生器產(chǎn)生UUT測試中所需的信號，這些設(shè)備都是可編程數(shù)字測量儀器。

（4）基于GPIB總線的程控電源包括程控直流電源和程控交流電源，提供所有UUT獨(dú)立工作時需要的直流電和交流電。

（5）信號轉(zhuǎn)接中樞是信號連接機(jī)構(gòu)，采用ICA（系統(tǒng)陣列接口）結(jié)構(gòu)形式，負(fù)責(zé)完成VXI機(jī)箱、程控電源、信號發(fā)生器、數(shù)字測量儀器與UUT之間的信號中轉(zhuǎn)工作。

（6）接口適配器是UUT與測試系統(tǒng)之間的的連接機(jī)構(gòu)，其任務(wù)是將各個UUT專屬信號轉(zhuǎn)接成公共接口信號，并通過與ICA的連接輸送到測試系統(tǒng)。接口適配器是信號預(yù)處理電路，與UUT密切相關(guān)。

圖1 測試系統(tǒng)組成及測試原理

2.2 測試資源組成和結(jié)構(gòu)

根據(jù)航姿系統(tǒng)被測單元的測試需求分析配置自動測試資源。資源組成配置見表1。

表1 資源組成表

系統(tǒng)資源采用組合箱式連接方式，便于運(yùn)輸、轉(zhuǎn)場。

2.3 測試適配器和電纜設(shè)計

測試適配器主要由UUT信號接口部分、信號轉(zhuǎn)換與處理部分、陣列接口部分組成，如圖2所示。

圖2 適配器組成示意圖

UUT信號接口部分主要包括安裝在適配器前面板上的接插件，完成測試系統(tǒng)與UUT的物理信號連接。

信號轉(zhuǎn)換與處理部分包括激勵信號產(chǎn)生模塊、信號預(yù)處理電路模塊、被測設(shè)備負(fù)載電路、信號轉(zhuǎn)接線路等。激勵信號產(chǎn)生模塊產(chǎn)生部分特殊測試激勵信號，信號預(yù)處理模塊對被測信號進(jìn)行預(yù)處理，以適應(yīng)儀器測量，被測設(shè)備負(fù)載電路用于為被測設(shè)備提供必要的負(fù)載，以構(gòu)成一個完整的測試環(huán)路。

陣列接口部分采用國際航空領(lǐng)域通用的ARINC608A標(biāo)準(zhǔn)接口，主要完成測試適配器與被測航姿設(shè)備的信號交聯(lián)，完成檢測系統(tǒng)對被測設(shè)備進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控和自動檢測。

UUT與測試適配器的連接采用測試電纜連接方式，電纜兩端的連接器應(yīng)保證與適配器以及UUT的連接器配套，保證準(zhǔn)確可靠連接；導(dǎo)線應(yīng)根據(jù)信號特點(diǎn)選用合適導(dǎo)線類型、截面積、長度、是否屏蔽等。

3 自動測試設(shè)備軟件設(shè)計

3.1 軟件的層次結(jié)構(gòu)

測試軟件由格式化類測試資源驅(qū)動程序、測試運(yùn)行平臺程序、測試程序集等組成。格式化類測試資源驅(qū)動程序是一組面向各儀器類（數(shù)字多用表、開關(guān)類、電源類等），封裝了測試資源的VISA驅(qū)動功能，提高測試資源可互換性。測試運(yùn)行平臺程序主要完成測試資源配置、初始化、測試程序運(yùn)行支持、故障診斷、測試和故障診斷數(shù)據(jù)的存儲、瀏覽與打印等一系列工作；測試程序主要完成對所有被測設(shè)備的控制、測試資源控制、測試結(jié)果數(shù)據(jù)的處理與顯示以及整個測試過程的控制與管理等，軟件層次結(jié)構(gòu)如圖3所示［3］。

圖3 軟件層次結(jié)構(gòu)

3.2 測試程序設(shè)計

測試程序采用美國NI公司的虛擬儀器圖形化開發(fā)工具LabWindows/CVI8.0，采用ANSI C語言編程。

測試程序分功能測試和維修測試兩種運(yùn)行模式。對于功能測試，測試程序給出各被測單元的功能測試項(xiàng)目清單供操作員任意選擇。程序自動控制測試資源按照測試邏輯完成UUT的功能測試，測試數(shù)據(jù)可以作為UUT故障診斷的輸入數(shù)據(jù)。若需要和操作員交互則彈出對話框或虛擬儀器面板便于操作員參與設(shè)備交互，對需要操作員參與設(shè)備交互的設(shè)備采用虛擬儀器面板交互測試。對于維修測試，操作員通過虛擬儀器面板直接操作測試資源，完成UUT的維修測試。一般先運(yùn)行功能測試，若出現(xiàn)故障則運(yùn)行故障診斷程序隔離定位故障，然后進(jìn)行維修測試幫助維修，維修完成后再運(yùn)行功能測試驗(yàn)證UUT功能完好與否。

3.3 故障診斷程序設(shè)計

采用測試和故障診斷分開的模式。測試程序完成UUT功能測試項(xiàng)目并將測試結(jié)果數(shù)據(jù)輸出產(chǎn)生測試結(jié)果記錄文件；故障診斷程序?qū)收显\斷數(shù)據(jù)源－UUT測試結(jié)果記錄文件進(jìn)行分析，并結(jié)合故障字典完成對UUT的故障診斷及故障定位。測試程序的輸出即為故障診斷程序的輸入。故障字典是描述測試項(xiàng)目與SRU故障關(guān)聯(lián)特性的特征向量的集合，是“故障診斷程序”進(jìn)行故障判斷、故障定位及故障隔離的依據(jù)。故障字典由設(shè)計人員根據(jù)UUT的工作原理、測試項(xiàng)目與SRU故障的關(guān)聯(lián)特性等總結(jié)、推理出表征各SRU故障的特征向量，最后各特征向量的集合就形成了UUT的故障字典。故障詞典以數(shù)據(jù)庫文件形式存在供故障診斷程序調(diào)用［5］。

4 結(jié)論

航向姿態(tài)系統(tǒng)自動測試設(shè)備是一套總線式機(jī)載設(shè)備地面自動檢測系統(tǒng)，系統(tǒng)采用國際先進(jìn)的開放式ATE系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及陣列接口、VXI和GPIB總線接口、程控儀器、虛擬儀器控制和先進(jìn)的測試軟件等技術(shù)，完成了航向姿態(tài)系統(tǒng)的功能測試、故障診斷和維修，提高了航向姿態(tài)系統(tǒng)的測試維修能力。

系統(tǒng)采用圖形化測試界面和虛擬儀器控制技術(shù)，為用戶提供了直觀簡捷的檢測工作界面，使用鼠標(biāo)即可完成檢測操作。該系統(tǒng)交付用戶使用，經(jīng)過兩年多的使用證明，系統(tǒng)工作可靠，使用方便，測試精度高，工作效率高。

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