基于LabWindows／CVI的航電設(shè)備自動測試系統(tǒng)設(shè)計

       隨著航空電子設(shè)備技術(shù)的迅猛發(fā)展，先進的電子技術(shù)廣泛應(yīng)用到航空電子設(shè)備上，尤其是航空總線技術(shù)的應(yīng)用，使得航空電子設(shè)備綜合化程度越來越高，給維護檢測帶來了一定的難度

       然而隨著計算機技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展，軟件工具和操作系統(tǒng)功能強大，又為航空設(shè)備自動測試系統(tǒng)的研制提供了便利當今自動測試系統(tǒng)已成為維修測試系統(tǒng)發(fā)展的主流，他充分發(fā)揮了計算機的功能，選用功能強大的軟件平臺可方便地組建各類測試系統(tǒng)從20世紀50年代至今，自動測試系統(tǒng)研究已經(jīng)發(fā)展到與航空電子設(shè)備同等重要的階段，為確保測試系統(tǒng)精度必須與航空電子設(shè)備進行同步研制與開發(fā)，各個國家的軍事和民航部門都投入大量的人力、物力和財力，開發(fā)研究自動測試系統(tǒng)，并在維護工作中普遍使用，取得了較好的軍事和經(jīng)濟效益為滿足我國地勤維修保障工作的需要，我們采用自動測試技術(shù)研制航空電子設(shè)備自動測試系統(tǒng)

       1 測試系統(tǒng)簡介

       基于VXI總線的自動測試系統(tǒng)具備以下功能：

       (1)完成航空電子設(shè)備各部件性能測試、功能測試以及二級維護測試；

       (2)具有航空電子設(shè)備可更換LRU的性能和功能測試；

       (3)具有故障診斷能力，故障隔離到SRU；

       (4)具有自檢功能；

       (5)能自動生成測試結(jié)果報表，并能存檔和打??；

       (6)提供良好的人機界面

       測試系統(tǒng)的核心是測控計算機，與軟件一起完成對VXI機箱中測試儀器的控制和管理，完成測試數(shù)據(jù)采集、分析以及故障診斷VXI機箱中測試儀器產(chǎn)生航空電子設(shè)備各部件所需要的激勵信號，并接收被測部件的響應(yīng)信號，對這些信號進行調(diào)理，進而檢查和測試，達到故障定位的目的多功能接口和通用適配器將被測部件和VXI機箱完成電氣連接部件，在測控計算機的控制下，根據(jù)測試需求，完成激勵信號和響應(yīng)信號傳輸

       2 硬件設(shè)計

       航空電子設(shè)備自動測試系統(tǒng)硬件部分由測控計算機、VXI機箱(包括各類測試資源)、多功能接口、通用適配器、連接電纜、機柜等組成，硬件組成如圖1所示

       測控計算機由計算機主機、顯示器、打印機等外圍設(shè)備組成計算機主機內(nèi)含有MXI-2(或1394)總線接口卡、GPIB總線接口卡、顯卡等

       測控計算機的主要性能如下：

       處理器：Intel P4，主頻1 GHz以上；內(nèi)存256 MB；硬盤80 GB；軟盤驅(qū)動器；8倍速DVD驅(qū)動器；5個以上的PCI槽；17英寸純平顯示器(或平板顯示器)；顯存不小于32 MB；打印機分辨率不小于600 dpi

       VXI總線機箱：選用HP公司的C尺寸13槽機箱HPE8419A機箱內(nèi)包括E8491A零槽控制器、HP1441A激勵信號發(fā)生器(產(chǎn)生航空電子設(shè)備測試所需各種激勵信號)、HPE1428A數(shù)字示波器、HPE1420B通用計數(shù)器、HPE1412A數(shù)字多用表、RF多路轉(zhuǎn)換開關(guān)和矩陣開關(guān)、16路模擬量采集模塊、HPE1458A數(shù)字量I／O模塊(具有12個8位數(shù)據(jù)口的96路輸入／輸出通道)

       3 軟件設(shè)計

       目前，比較常用的測試軟件開發(fā)平臺有NI公司的LabWindows／CVI和HP公司的VEE，他們都是基于圖形化的用戶接口和開發(fā)環(huán)境HP公司的VEE為非標準化編程語言，在常用功能方面使用方便靈活，但對于復(fù)雜的測試系統(tǒng)實現(xiàn)起來功能上將受到限制，而且較大的圖形化程序修改起來也比較復(fù)雜，另外，其界面效果一般，且不能打包生成可執(zhí)行文件，源程序易被修改等因此，最終選用NI公司的LabWindows／CVI 6.0為開發(fā)平臺，該平臺是在C語言基礎(chǔ)上，綜合了圖形化測試開發(fā)平臺和標準化平臺的優(yōu)點，開發(fā)程序效率較高、可靠性好；軟件有大量成熟的數(shù)據(jù)分析處理模塊單元，界面設(shè)計比較靈活，滿足測試系統(tǒng)軟件的開發(fā)與研制的要求軟件系統(tǒng)設(shè)計從通用性要求出發(fā)，基于Windows環(huán)境的LabWindows／CVI 6.0軟件平臺上進行開發(fā)，具有友好的人機界面，軟件采用模塊式結(jié)構(gòu)，其組成如圖2所示

       軟件系統(tǒng)是測試系統(tǒng)進行模擬和測試正常、可靠運行的基礎(chǔ)根據(jù)測試系統(tǒng)功能要求，采用層次化、模塊化設(shè)計方法進行軟件系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)軟件的設(shè)計與開發(fā)應(yīng)采用成熟的技術(shù)，具有良好的可視化人機界面，使用方便操作系統(tǒng)選用Windows XP軟件開發(fā)環(huán)境為：模擬和測試軟件采用LabWindows／CVI 6.0

       軟件設(shè)計遵循以下原則：必須是基于Windows的應(yīng)用程序；各種模擬器融合在同一程序中，統(tǒng)一編程；模塊化設(shè)計，可靠性好，安全性強，注重代碼重用；人機界面友好，操作簡便，提供必要的在線幫助；能提供多種操作方式，即既可硬件操作，也可軟件虛擬操作

       自動測試軟件功能包括主控模塊、系統(tǒng)自檢模塊、測試項目選擇模塊、信號處理模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、故障診斷模塊、報表打印模塊、在線幫助模塊主控模塊主要完成各功能模塊的監(jiān)控與管理，在運行過程中若出現(xiàn)異常情況，能夠給出退出指示，便于用戶中途退出系統(tǒng)自檢模塊主要對測試系統(tǒng)本身的工作狀態(tài)進行檢查，以判別系統(tǒng)能否正常工作，便于用戶使用與維護測試項目選擇模塊用來選擇所要測試項目內(nèi)容

       信號處理模塊對所采集的信號的毛刺、抖動等現(xiàn)象進行平滑和過濾處理數(shù)據(jù)采集模塊主要驅(qū)動采集扳工作以及數(shù)據(jù)傳送故障診斷模塊主要完成采集信號與標準信號的比較，調(diào)用故障知識庫進行故障分析定位，將檢查結(jié)果顯示在顯示器的對話框中，并存儲于數(shù)據(jù)庫中，以便于查詢與打印報表自動生成模塊用來將檢查結(jié)果生成規(guī)范化報表形式，并送打印機輸出打印在線幫助模塊用來為用戶提供便捷的聯(lián)機幫助，并指導(dǎo)用戶正確操作及維護根據(jù)系統(tǒng)功能的總體要求，將各軟件功能模塊有效地連接起來，可實現(xiàn)航空電子設(shè)備的自動測試

       4 關(guān)鍵技術(shù)

       4.1 信號采集

       對于硬件設(shè)計，考慮到某些信號幅值較小，易受干擾信號的影響，采用光電隔離技術(shù)加以解決為保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目焖傩院蜏蚀_性，采用并行數(shù)據(jù)信號處理技術(shù)

       4.2 軟件可靠性

       軟件編制遵循快速性、適時性、可擴展性和易維護的原則測試的快速性要求程序簡練，盡量少用運行速度較慢的語句，循環(huán)體要綜合考慮，在滿足系統(tǒng)要求下盡量減少延遲時間可靠性和易維護性是采用模塊化、結(jié)構(gòu)化的編程方法，使程序維護簡便由于測試信號采集頻率較高(0.5 ms)，信號必然有毛刺和抖動現(xiàn)象，可采取軟件平滑技術(shù)進行處理由于需測試的項目和信號種類較多，信號標準值和實測值以及判據(jù)、測試結(jié)果已形成一個巨大的組織，稍有不慎就會出現(xiàn)錯亂，因此采用運行管理技術(shù)，對各節(jié)點運行過程進行管理、協(xié)調(diào)和調(diào)度為確保測試有序性和正確性，采用數(shù)據(jù)庫管理較為合適，同時也便于當前結(jié)果查詢和歷史資料保存考慮到用戶誤操作的可能，采用容錯性設(shè)計以預(yù)防系統(tǒng)死機，使用看門狗電路預(yù)防系統(tǒng)運行跑飛現(xiàn)象

       4.3 故障診斷

       故障診斷是該測試系統(tǒng)的主要功能，基于故障診斷解析模型并結(jié)合故障診斷技術(shù)進行故障分析定位，可信度和效率可以得到保證以測試的信息為故障診斷的依據(jù)，基于故障知識，借助解析模型實施故障診斷，為維護人員快速排除故障提供必要的技術(shù)幫助航空電子設(shè)備故障診斷技術(shù)將大大提高測試的智能化程度，縮短故障測試時間，提高工作效率

       5 結(jié) 語

       基于VXI總線技術(shù)和計算機測控技術(shù)的航空電子設(shè)備自動化測試，有效提高了航空電子設(shè)備的測試效率，減輕了維護保障人員的勞動強度同時，測試系統(tǒng)的自動化和智能化減小了人為因素對測試結(jié)果的影響，滿足了現(xiàn)代高技術(shù)航空裝備配套測試設(shè)備好用、管用、實用的要求分布式硬件結(jié)構(gòu)和模塊化軟件設(shè)計便于系統(tǒng)維護，良好的人機界面便于測試人員操作使用該成果相關(guān)技術(shù)可推廣到其他測試設(shè)備研制中