测试设备

测试设备（精选12篇）

测试设备 篇1

0 引言

下一代广播电视网(Next Generation Broadcast, NGB)目标是向用户提供高清、标清、数字视音频、高速数据接入和话音等三网融合服务，对于促进信息和文化产业发展和提高国民经济和社会信息化水平具有重要意义。而HINOC技术适用于有线电视体系楼宇内的无源同轴电缆网络，可在现有的分支分配器和同轴电缆线路上提供高速的数据接入，对户内现有的有线电视网络布线改动较小，因此是理想的三网融合“最后一公里”接入网的实现方案。

HINOC作为一种新提出的具有我国自主知识产权的接入技术，目前还没有相关的测试技术研究和测试设备。国内网络测试领域起步较晚，技术相对落后，大部分网络测试市场被国外一些知名的测试设备公司，如安捷伦、安立、福禄克等占领。因此，为促进HINOC技术研究的进一步深入，推动产业发展，对HINOC测试技术进行深入研究并研发测试设备势在必行。

1 HINOC技术原理简介

HINOC系统利用现有的有线电视同轴电缆网络，实现高性能的宽带双向数据传输。HINOC系统采用OFDM技术，将单个频率选择性衰落信道划分为若干个相互正交的平坦子信道，并在每个符号前插入循环前缀作为时域保护间隔[1]。HINOC系统的单信道带宽为16MHz，单信道速率可达112Mbps。在750MHz～1006MHz的频率范围内(在不干扰现有有线电视频段基础上，初步选择此频段，实际使用中，HINOC完全可向低频段兼容)支持16个子信道，物理层频带利用率高达7bit/s/Hz。HINOC系统支持自适应调制模式，有九种可选的数字调制方式，最高调制方式为1024QAM。它采用高编码效率的BCH截短码，可以达到10-9以下的误码性能[2]。HINOC系统的其它性能包括能够支持邻信道信号传输，信号可跨越分支分配器，传输距离大于100米等[3]。

2 HINOC测试指标分析

HINOC系统初步设计实现工作在750MHz～1006MHz的频率范围，因此射频指标的测试必不可少，射频参数测试指标主要包括：最大输出功率、最小输出功率、占用带宽(OBW, Occupied BandWidth)、频谱发射模板、相邻频道泄露功率比 (Adjacent Channel Leakage Ratio) 。其中占用带宽指在所分配的信道频率为中心的发射频谱内99%的积分功率所对应的频宽带宽，这个测试用于验证发射频谱是否集中在所要求的带宽内。相邻频道泄露功率比是指信道工作中心频率处的平均功率与相邻信道中心频率处平均功率的比值，是抑制信号在频域里对其他信道或用户干扰的重要指标。综合以上测试指标，易知射频参数的测试需要频率范围广、信号动态范围大、灵敏度高的测试仪器。

物理层参数指标测试一般包括：子载波信噪比测试、载波频率偏差测试、采样时钟频率偏差测试、信道幅频响应测试、信道相频响应测试、星座图误差矢量幅度(Error Vector Magnitude, EVM)测试、误码率测试。由于HINOC需要支持256QAM甚至1024QAM的调制方式，因此提出了较高的物理层参数指标。HINOC系统需要提供35d B以上的信噪比，可以克服-125k Hz～+125k Hz的载波频率偏差以及-200ppm～+200ppm的采样时钟频率偏差测试。因此物理层参数测试需要高信噪比、高频率精度的测试仪器。

3 基于NI的HINOC测试设备开发

3.1 NI虚拟仪器原理

NI (National Instruments，美国国家仪器)的基带数字采集卡具有14bit的量化位数，100MS/s的采集速度。射频板卡支持250k Hz～2.7GHz的变频范围，涵盖了整个HINOC通信频带，同时NI的各个板卡均具备40d B以上的高信噪比，为测试仪器的精度和性能提供了保证，因此HINOC的射频参数和物理层参数测试主要基于NI的板卡开发。

NI的虚拟仪器 (VI, Virtual Instrument) 设备是测控行业的专业级板卡，可以满足HINOC系统的各项指标，并且支持较灵活的创新开发。虚拟仪器技术就是利用高性能的模块化硬件，结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化的应用。只有同时拥有高效的软件、模块化I/O硬件和用于集成的软硬件平台这三大组成部分，才能充分发挥虚拟仪器技术性能高、扩展性强、集成出色的优势。

基于NI虚拟仪器开发的测试仪，主要用于支持研发的验证测试和支持检测的实验室认证测试。NI测试仪的实现原理如图1所示。HINOC的系统核心算法运行在Matlab或者Verilog平台，可编程性和移植性强且方便维护。程序的核心代码为虚拟仪器驱动语言，它既负责与算法核心接口，又负责驱动底层NI硬件，同时提供友好的图形化控制界面支持用户方便地进行测试操控。NI测试仪器的硬件结构框架如图2所示，由控制器模块、数字信号处理模块、上变频模块、下变频模块、时钟模块和显示模块所组成。

3.2 基于NI的HINOC标准信号源设计

HINOC标准信号源产生HINOC信号，该信号通过信道后，可以用来测试HINOC接收设备的解调性能。HINOC接收设备可以通过PC机观察内部寄存器的参数、通过示波器观察解调信号的特征，从而分析出HINOC接收设备的各项指标。测试场景如图3所示。

HINOC标准信号源可以配置：信号发射功率、信号载波中心频率、发送帧类型、发送帧间隔、数据帧的OFDM符号数、调制格式、BCH编码模式、载波频偏预纠正参数、采样时钟频率偏差预纠正参数、信道幅频响应预纠正参数、信道相频响应预纠正参数等参数。灵活的可配参数功能可以构建各种测试用例。

3.3 基于NI的HINOC信号分析仪设计

HINOC信号分析仪可以作为测试HINOC射频指标、物理层调制参数及信道响应的工具。测试场景如图4所示。

HINOC信号分析仪可以测量：信号功率、OBW、频谱发射模板、ACLR、子载波信噪比、载波频率偏差、采样时钟频率偏差、信道幅频响应、信道相频响应、星座图EVM等参数。

3.4 NI实现MAC一致性测试

MAC协议一致性测试利用一组测试例序列，在一定的测试环境下，对被测实现IUT (Implementation Under Test)进行黑盒测试，通过比较被测实现的实际输出与预期输出的异同，判定被测实现是否与协议描述相一致。如图5所示，MAC一致性协议分析仪负责测试例的生成以及MAC测试结果分析。NI测试仪负责提供一个物理层通道，承载MAC层数据。NI设备与MAC协议分析之间用网线连接，被测HINOC设备通过同轴电缆与NI测试仪相连接。

MAC一致性测试包括HB (HINOC Bridge)和HM (HINOC Modem)的一致性测试。HB的一致性测试内容包括：指定频率网络搜索测试、HB和NHM三次握手测试、HB到NHM方向的下行信道参数报告交互测试、NHM到HB方向的上行信道训练测试、NHM到HB方向的上行信道参数报告交互测试、稳态测试、广播信道参数发布测试、异常和差错处理的测试、处于稳态的HB对不期望帧的处理测试。HM的一致性测试内容包括：HM上电网络搜索测试、NHM三次握手测试、交互下行信道训练报告测试、上行信道训练测试、交互上行信道训练报告测试、处理拒绝帧的测试、异常和差错处理的测试、对不期望帧的处理。

MAC一致性协议分析仪采用了ISO(国际标准化组织)推荐，将同时也是在许多重要的系统协议(如GSM, 3G, DSL等)测试中都采用的TTCN (Tree Tabular Combine Notation，数表结合表示法)作为协议测试的通用描述语言和测试方法，并采用通用的TTCN开发和执行平台(TTworkbench)来进行HINOC测试设备的开发。

手持测试仪和工厂测试仪同样可以完成MAC的一致性测试，只不过物理层通道分别由HINOC芯片和FPGA芯片提供，MAC协议分析软件运行在嵌入式CPU上。

3.5 NI实现MAC互操作性测试

MAC互操作性测试是一致性测试的补充，目的在于进一步提高协议实现互操作性的置信度。互操作性测试是以验证同一协议的不同实现之间或同一类协议的不同实现间的互操作能力为目的的测试活动，它必须针对两个或两个以上的协议实现进行测试。

如图6所示，当HM与HB交互时，NI测试仪作为一个侦听器，将整个交互过程全部记录下来。然后将记录下的数据用TTCN进行协议分析，完成MAC层互操作性测试。

4 手持设备实现MAC性能测试

虽然NI测试仪器支持MAC的一致性测试、互操作性测试，但考虑到实际中使用的方便和便捷，更多的是使用手持测试仪和工厂测试仪进行MAC的测试。MAC的性能测试主要采用手持测试设备实现。

手持测试设备主要用于现网的安装调试测试以及设备验货测试，图7展示了手持测试设备的主界面。

MAC的性能测试通过对网络进行监控和测量，发现网络的物理连接和系统配置中的问题，确定网络瓶颈，发现其他网络问题。网络的吞吐量、丢包率等特性一般由MAC性能测试完成。图8展示了手持测试仪的硬件原型样机。

5 NI与手持测试设备联合实现抗干扰测试

抗干扰测试是通信系统测试中必不可少的一个环节。HINOC系统中主要考虑高斯白噪声干扰、单频干扰、脉冲干扰、邻带干扰对HINOC终端通信的影响。测试的方法为黑盒测试，如图9所示。手持测试设备作为HINOC HB或者HINOC HM与另外一个HINOC终端进行通信。NI测试设备作为一个干扰源在手持测试设备与HINOC终端之间的信道中加入干扰，手持测试设备在干扰通信情况下，统计系统的吞吐量、丢包率等参数，完成HINOC系统的抗干扰测试。

6 HINOC工厂测试设备

工厂测试设备的基本原理与手持测试仪相同。不同之处在于：手持测试设备使用HINOC的芯片进行集成开发，体积小、便携性高。工厂测试仪使用FPGA和嵌入式CPU实现，保证测试系统的升级方便，可移植性和可维护性高。

7 结论及展望

本文针对HINOC系统的射频参数测试、物理层参数测试、MAC一致性测试、MAC互操作性测试、MAC性能测试和系统抗干扰测试进行了研究和总结。设计了与测试需求相匹配的一系列HINOC测试设备，包括NI测试设备、手持测试设备、工厂测试设备，抛砖引玉地给出了HINOC系统测试的全套解决方案，对于自主研发与HINOC系统类似的通信测试设备具有较强的参考价值。

参考文献

[1]邱智亮.HINOC技术研究总体设计方案.

[2]高性能同轴电缆接入网 (HINOC) 物理层传输模式及媒质接入控制协议 (面向NGB电缆接入技术的建议方案) .2010.

[3]郎波等译.千兆以太网技术与应用.机械工业出版社, 2000.

[4]徐辉.HINOC系统MAC协议设计与性能仿真.西安电子科技大学, 2008 (1) .

测试设备 篇2

大气机综合测试设备的研制

本文给出了大气机综合测试设备的设计思想和原则,介绍了软件和硬件的`结构组成,详细分析了软硬件各个模块的功能和原理,解决了一些相关的技术同题.系统综合使用多种抗干扰措施,具有较强的自检测能力,可以进行全自动测量.程序采用模块化设计,易于维护和扩展.本测试系统具有很好的经济效益和推广前景.

作 者：唐吉祥  作者单位：空军第一航空学院,河南,信阳,464000 刊 名：计量与测试技术 英文刊名：METROLOGY & MEASUREMENT TECHNIQUE 年，卷(期)： 36(5) 分类号：P4 关键词：大气机   抗干扰   自检测   CVI  

测试设备 篇3

关键词：石油测试设备；虚拟仪器；测试系统

在石油工业中，虚拟仪器技术发挥了越来越重要的作用。上世纪50年代我国诞生了第一代模拟仪器，包括指针式万用表、晶体管电压表等，并得到了广泛的应用。上世纪70年代我国又诞生了第二代数字化仪器，包括数字电压表和数字频率计等，测试精度和响应速度都得到了很大的提高。随着科技的发展，虚拟仪器技术也得到长足的发展，并在石油测试设备中得到广泛的应用。

1 虚拟仪器技术及其优点

上世纪80年代我国已经开始运用智能仪器，结合计算机技术和电子仪器技术，实现了对数据的自动逻辑判断、运算、存储和自动测试的功能，测试准确度有了明显的提高。软件是虚拟仪器技术的核心，以计算机本身的数据处理存储、加工功能为依托。虚拟仪器，与传统仪器相比具有较多的优点。虚拟仪器作为集成测试系统能够有效地集成不同的测试仪器功能。一台虚拟仪器搭配专用硬件板卡，就能够将很多集成仪器的功能集成起来，代替很多复杂和分离的测试仪器。这样可以降低使用费用，而且操作也更加便利。与此同时，虚拟仪器技术具有更加灵活的功能，通过一些特制软件，用户的特殊需要也可以得到相应的满足。虚拟仪器的开发时间和开发费用均低于传统仪器，因此操作和维护都比较便利。不同的测试结果能够在同一面板上显示出来并且实现自动化操作，对控制的自动化进程进行了有效的优化。在投入完整的虚拟仪器之后就能够使用软件编码来进行相应的控制和测试，极大的降低了维护和开发的成本[1]。

2 虚拟仪器技术在石油测试设备中的具体应用

在石油测试系统设计中引入虚拟仪器的概念，开发以虚拟仪器技术为基础的石油测试系统。以计算机的处理能力和资源为依据，用软件对测井信号进行显示、记录和处理。该测试系统分为获取和采集信号、分析和处理信号、输出和显示结果三大部分。硬件主要负责获取和采集信号，并对信号进行转化。计算机软件能够对信号进行有效的处理，并由外围设备和计算机显示和输出信号处理的结果[2]。

2.1 系统的硬件电路

以虚拟仪器技术为基础的石油测试系统在对物理信号进行测量前，主要由传感器对物理信号进行转化，使其成为计算机可以识别和处理的电信号。电信号的特点在于对噪声敏感、幅度较低，需要进行滤波和调制，然后再转化为数字格式。当前数据采集卡已经具有比较完善的功能，考虑到测井仪器供电具有一定的特殊性，为了完成信号到合和分离还需要增加一些电路。保护电路和电脑分离会将测井仪器的信号送进多路选择器，各种信息都由脉冲信号进行记录。数字信号处理器会对脉冲信号进行计数，并采集当前值，或者进行时间采样。在处理之前，要对编码信号和模拟信号进行转化，使其成为数字信号。数字信号处理技术可以选择小波分析技术，应用软件模块来完成消噪、滤波，不再配备不同的硬件电路板。模拟信号能够对物理信息进行反应，或者直接记录。

实时采集是石油测井仪器的一个重要使用要求，为了满足传输率的要求，不能使用普通的串口通信，因此在本系统中运用了串行总线接口技术（USB）[3]。

2.2 系统的软件设计

作为虚拟仪器技术的核心内容，该系统的软件分为两个主要组成部分：I/O接口仪器驱动程序、应用程序。应用程序又分为测试功能流程图进行定义的软件程序，和对虚拟面板功能进行实现的软件程序，两个部分。I/O接口仪器驱动程序的主要作用在于，对外部硬件设备的通信、驱动和扩展功能进行实现。

在当前的技术条件下有两种虚拟仪器开发软件平台：图形化编辑语言、文本编辑语言，其各有优缺点。图形化编辑语言的优点在于开发效率高、直观性强、编程简单，文本编程语言的优点在于具有较强的灵活性、能够便利地添加功能。本系统处理模块和虚拟空间的设计中主要使用的是图形化语言开发平台中的LabVIEW。

该平台的编程环境比较复杂、功能强大，该开发平台具有较多的函数库和虚拟仪器，使用较为便利，开发效率较高。对石油测试系统的软件设计包括两个方面：设计应用程序、设计带有USB接口的驱动程序。

根据实际需要，应用程序可以分为频谱分析仪子系统1个、虚拟示波器系统1个、检测子系统4个。只需将需要测试的项目名称输入主面板就可以打开相应的测试面板进行测试。每个子系统都具有不同的功能，因此需要不同的软件流程。每个项目都具有基本类似的检测流程，但其使用的子VI不完全相同，VI指的是在虚拟仪器。对于系统中一些完全独立的过程，可以将其设计成为不同的子VI，从而使软件设计就更强的模块化和程式化，使程序的可读性得到增强。在这一时间段内，测试系统都能够及时的记录脉冲信号的计数值，然后进行曲线拟合，将其在屏幕上进行显示，具有很强的直观性。同时系统也能够精确地记录模拟信号的幅度，并对模拟信号进行有效的消噪、带通滤波、低通、高通处理，软件会有效地转化数字化后的信号，并对其进行图像显示。

带有USB接口的驱动程序主要是用来对用户界面和仪器进行连接，该开发平台可供用户使用的传统的GPIB函数、VI包括串口通信函数、标准VISA I/O函数等。该系统使用了CIN接口技术来编写驱动程序，驱动程序的所有功能函数都能够通过C语言得以实现。

3 结语

在石油测试设备中应用虚拟仪器技术，开发以虚拟仪器技术为基础的是要测试系统，能够对传统石油测试系统进行有效的优化，在一个硬件平台上对仪器的调试进行有效的集成，极大地简化了开发环节，也使硬件电路的重复设计得到了有效的减少。通过应用计算机的处理能力和计算能力，以及数字信号处理技术，能够使石油测试设备的集成度和智能化得到有效的提高，充分发挥虚拟仪器技术的优势，具有广阔的应用前景。

参考文献：

[1]韦秀瑜，马晓磊，刘桂莲.虚拟仪器技术在石油化工检测中的应用方式及前景分析[J].化工管理.2014（18）.

[2]耿卫江.基于计算机的虚拟仪器技术的设计与应用[J].信息技术与信息化.2015（07）.

天地对接遥控测试设备 篇4

遥控设备是天地对接测控上行信道中的关键设备,是执行上行遥控注数和直接指令控制的关键单元单机。要保证遥控设备的成功研制,除在方案,电路设计,元器件选用等方面的综合考虑外,对设备的功能和性能的全覆盖测试也是必不可少的。天地对接遥控设备的主要特点是通道多,接口多,数据种类多和高可靠。其功能主要包括解调、译码、解密、注数、直接指令控制、转发、明密切换等多种功能。为保证上述功能和多通道的全覆盖测试,遥控测试设备需模拟多种数据输出、各种执行工况和故障模式,同时接收遥控设备执行后的相应输出结果进行分析,以测试遥控设备功能正确性和性能的可靠性。保证飞船遥控设备的各项功能和性能指标符合飞行任务要求。

2 测试模式

遥控设备分为运输飞船遥控设备和目标飞行器遥控设备。前者的输入通道有应答机a/b、S中继和Ka中继;输出接口有直接指令,用户数据、空空转发和遥测数据。后者的输入通道有应答机a/b、S中继、空空和AOS;输出接口有直接指令,用户数据和遥测数据。每套遥控设备都各自有三台单机组成。因此除了上述通道接口外,单机间还存在接口即远置接口。为全面测试上述多通道和多接口,将遥控设备的测试分为以下四种测试模式。

2.1 单通道测试模式

单通道控制模式是空间飞行任务中对遥控设备最常态的控制模式,因此,单通道测试为遥控设备测试中最重要的测试之一。单通道测试模式即分别测试遥控设备中各个通道上行输入数据时,船上或器上遥控设备的功能和性能。主要包括: 容错功能、指令译码功能、数据注入功能、明密切换功能、自定义数据执行、密钥更换、空空数据转发等功能;和指令误码率, 数据误码率,指令干扰毛刺,空空强度等性能的测试。另外,为测试遥控设备对数据的相应时间和对同一通道上连续注入数据的相应情况,单通道测试模式下,模拟数据源的发送时间间隔需实时可控。如图2所示,遥控设备的执行情况通过后端接口输出,测试设备回收输出数据并分析,以此来判断遥控设备的功能和性能是否符合规定的要求。

2.2 多通道测试模式

对遥控设备的多通道控制为非常态的控制,一般发生在两个遥控区域的交叉区域或通过不同通道发送不同类型的数据等一些误操作。多通道测试主要测试遥控设备对正确控制模式下多通道输入数据的响应功能和性能,和在误操作模式下, 遥控设备可能出现的各种工作状态和执行情况的变化和对错误操作的提示,及错误操作后,遥控设备执行状况的恢复性和健壮性。

多通道测试通过遥控测试设备模拟并发送两个或多个通道向遥控设备同时或错时发送相同或不同类型数据,如指令、数据、密切明、密钥、自定义数据等。以测试遥控设备的各种响应情况。以保证遥控设备在各种正确或错误操作模式下的可测、可复现、可控制。保证遥控设备的正常工作。同时为更精 确地控制各个通道上数据的发送时间,遥控测试设备需保证各通道上时间可实时精确控制。

2.3 自动化测试模式

遥控设备在执行空间飞行任务时,保证上行链路的畅通是至关重要的,对各个通道输入的不同类型的数据遥控设备必须在保证指标的情况下成功执行。鉴于这样的实际要求,测试设备要能够对遥控设备提供长时间、无人看守的自动化测试。以保证在持续不断的激励下遥控设备仍然能够正常工作,以保证其健壮性。

自动化测试还能保证遥控设备在进行力学试验、热学试验、综合应力试验、电磁兼容式样等各种长时间试验过程中,进行长时间、自动化的测试和验证,能够保证各项单机试验任务的顺利完成。

此外,在测试误指令,漏指令概率和注入数据误码率时,自动测试模式可以保证持续的数据源的发送和自动接收、比对遥控设备的执行结果,自动计算出出错和遗漏的概率。因此,自动化测试模式对遥控设备的试验和性能测试是必不可少的。

通过下行遥测实时监视遥控指令执行情况或数据注入是否成功,并能对所有遥控指令或注入数据均进行实时显示和归档,归档信息包括指令/数据帧内容、发送时间信息(记录到毫秒级)、自环比对结果及遥测验证结果等。对遥控设备长时间高可靠性指令与数据遍历试验提供了全自动化的测试手段,大大缩减了产品的设计周期,提高遥控产品的可靠性。

2.4 远置单元测试模式

运输飞船遥控设备和目标飞行器遥控设备都包含三台单机即一台遥控解调器和两台指令译码单元。遥控解调器对指令译码单元具有控制接口。在远置单元测试模式下可对该接口进行测试。

遥控解调器将无法译码执行的指令输出送远置单元译码执行。测试设备可通过接收和解析遥控解调器的转发指令源码,以测试遥控解调器的指令译码功能是否符合要求。此外, 测试设备可模拟遥控解调器对指令译码单元的激励,以测试指令译码单元的指令译码和执行情况及验证其误指令和漏指令指标是否符合技术要求。

3 测试数据源

3.1 数据源种类

在以上的四种测试模式中,测试设备都要模拟激励数据源。需要模拟的数据源有明指令、密指令(包含加密序列)、密切明指令、注入数据、初始密钥、更换密钥、逃逸指令、自主指令和自定义数据。在交会对接中,运输飞船遥控设备除了能执行自己的指令、数据和明密状态操作外,还要能识别和转发目标飞行器的遥控指令、数据和明密状态操作数据。在测试这一功能时,除分别发送运输飞船遥控设备自己的数据和转发数据外,还要测试两个设备的组合数据发送时,对遥控设备的空空转发强度进行测试,如图3所示。考虑到组合模式有十多种, 将该种数据源用自定义数据模拟。

密指令数据中的加密序列、初始密钥和更换密钥数据都需要加密机实时提供,其他数据可以预注到遥控测试设备中,如图4所示。因此模拟数据源可分为实时数据源和可预注数据源。实时数据源在逻辑控制上对实时性的要求更强,因此逻辑的控制比预注数据更为复杂。

3.2 数据源可靠性保证

完成对遥控设备的可靠测试,首先需保证遥控测试设备的数据源的可靠性。遥控测试设备的数据源通过测试电脑生成,测试电脑将数据源和控制参数加载到遥控测试设备中,测试设备根据控制参数完成对模拟数据源的控制发送。控制参数包括:测试遥控设备选择(运输飞船遥控设备和目标飞行器遥控设备选择)、发送通道选择、发送数据类型选择、发送时间间隔设置,发送频率设置(2k HZ、4k HZ、8k HZ、16k HZ、32k HZ)、发送方式选择(循环发送、单次发送、单个数据发送、多个数据级联发送)。

保证发送出数据的正确性,在遥控测试设备中设计了回收电路,如图5所示。回收电路在测试设备受控发送的同时从发送通道回收还原发送的数据,将回收的数据与要求发送的数据源比较。将比较结果、回收数据和回收的通道信息等回发至测试电脑保存和显示,通过查看显示或保存内容可以判定发送数据的具体内容,从而保证了发送的数据源的可靠性。

4 测试设备的实现

遥控测试设备的数据类型多,数据交互频繁,实时要求较高等特点,硬件的控制部分采用FPGA逻辑控制,数据源由测试计算机生产,测试计算机与控制逻辑之间使用数据传输速度较高的通用串口总线USB。如图6所示,遥控测试设备受控于控制计算机,所有的控制和测试结果的显示、分析都通过控制计算机的应用软件完成。应用软件用面向对象对象的C语言编写完成。与控制计算机协同工作的由加密机,USB接口逻辑, FPGA逻辑和接口电路。加密机由具有相应密级资质的单位单独设计生产。USB接口芯片采用CYPRESS的FX2系列的68013芯片实现,该芯片内嵌USB总线控制逻辑和优化的8051单片机CPU,USB的接口逻辑由C51语言编写完成。FPGA的逻辑由硬件描述语言Verilog编写完成。上述四个模块协同工作可完成对遥控设备的功能和性能的全覆盖测试。

在接口的实现上,应答机a/b采用PSK相位调制的信号形式,采用DDS数字调制将信息调制至副载波,再用D/A转换器平滑波形。在回收比对时,采用遥控中的关键技术,同步锁相解调,提取信息。中继、AOS和空空接收采用RS422标准接口, 在实现上采用专用芯片26C31和26C32实现信号的驱动发送和回收。指令和数据接口为OC电路采用5V电压上拉接收,用带斯密特触发器功能的芯片滤除可能的毛刺并整形。遥测量是典型的四线制接口,采用54125总线缓存控制隔离芯片实现。远置单元接口采用OC门电路,OC门信号驱动芯片采用SG2003芯片实现,接收采用采用5V电压上拉接收,用带斯密特触发器功能的芯片滤除可能的毛刺并整形。

此外对于遥控设备接口波形,电流,跨接电阻等电性能的测试还要借助于专用的测试仪器仪表,有时对于精度要求较高的测试,还需要借助特殊的测量仪器。然而,遥控测试设备在遥控设备的研制、生产、调试和试验的过程中起到了不可替代的作用,保证了空间飞行任务的顺利圆满完成。

5 结论

测试设备 篇5

军用飞机专用测试设备计量问题研究与探讨

介绍了军用飞机专用测试设备的特点,研究探讨了其检定/校准方法和专用测试设备不确定度评定,并展望了军用飞机专用测试设备的发展方向.

作 者：卢钧 杨钰 刘建 徐华  作者单位：卢钧(空军第一航空学院,河南,信阳,464000)

杨钰,刘建,徐华(空军第一航空学院,信阳,464000)

刊 名：计量与测试技术 英文刊名：METROLOGY & MEASUREMENT TECHNIQUE 年，卷(期)：2007 34(11) 分类号：V2 关键词：专用测试设备   计量   不确定度  

浅谈软件测试中回归测试 篇6

关键词：软件测试；回归测试

中图分类号：TP311.52文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 03-0000-01

Regression Testing of Software Testing

Fan Xuedong

(Xi'an Foreign Affairs University,Xi'an710077,China)

Abstract:Regression testing despite the tedious,repetitive,but it must do the test,whether to take automated testing tools,or other test method is the problem discussed in this article.In this paper,the nature of regression testing,discusses the key,importance and testing methods,have their academic and practical significance.

Keywords:Software testing;Regression testing

一、概述

所谓回归测试就是当軟件发生改变时，重新测试已经通过测试的测试区域，以验证修改的正确性及其影响。在软件开发生命周期中，软件发生改变，就会带来问题。改变可能是源于发现了错误并做了修改，也有可能是因为集成或维护阶段加入了新模块。错误跟踪与管理系统不完善；对错误的理解不透彻，只修正了错误的外在表现，从而造成修改失败；修改还有可能产生副作用，从而导致软件未被修改的部分产生新的问题；新加入代码还有可能对原有代码带来影响。因此，我们就必须重新测试，以便确定修改是否达到了预期的目的。同时，为了验证修改的正确性及其影响就需要进行回归测试。

回归测试作为软件生命周期的一个组成部分，在整个软件测试过程中占有很大的工作量比重，软件开发的各个阶段都会进行多次回归测试。在渐进和快速迭代开发中，新版本的连续发布使回归测试进行的更加频繁，而在极端编程方法中，更是要求每天都进行若干次回归测试。因此，通过选择正确的回归测试策略来改进回归测试的效率和有效性是非常有意义的。

二、测试的大部分工作是做回归测试，软件一旦作了修改就必须进行

项目的测试组在实施测试的过程中会将所开发的测试用例保存到“测试用例库”中，并对其进行维护和管理。当得到一个软件的基线版本时，用于基线版本测试的所有测试用例就形成了基线测试用例库。在需要进行回归测试的时候，就可以根据所选择的回归测试策略，从基线测试用例库中提取合适的测试用例组成回归测试包，通过运行回归测试包来实现回归测试。保存在基线测试用例库中的测试用例可能是自动测试脚本，也有可能是测试用例的手工实现过程。回归测试需要时间、经费和人力来计划、实施和管理。在给定的预算和进度下，需要对测试用例库进行维护并依据一定的策略选择相应的回归测试包。

（一）首先必须有个管理良好的测试用例库，用例库中的所有用例必须有效，达到足够的覆盖率。这需要有良好的测试管理工具，并有相应的资源（时间与人力）去维护这个测试用例库，使其中没有过时，冗余的测试用例。如何管理组织好测试用例库是一个值得深入研究的课题，要做好回归测试，组织管理良好的测试用例库是前提。测试用例库的维护为了最大限度地满足客户的需要和适应应用的要求，软件在其生命周期中会频繁地被修改和不断推出新的版本，修改后的或新版本软件会添加新的功能或者变化。同时，被修改的或新增添的软件功能，仅靠重新运行以前的测试用例不行，必须追加新的测试用例来测试。

测试用例库维护是一个连续的过程，通常可以将软件开发的基线作为基准，维护的主要内容包括：（1）删除过时的测试用例。因为需求的改变等原因可能会使一个基线测试用例不再适合被测试系统，这些测试用例就会过时。（2）改进不受控制的测试用例。随着软件项目进展，库中的用例会不断增加，会出现对输入或运行状态十分敏感的测试用例。这些测试不容易重复且结果难以控制，影响测试效率。（3）删除冗余的测试用例。冗余测试用例的存在降低了回归测试的效率。所以需要定期的整理测试用例库，并将冗余的用例删除掉。（4）增添新的测试用例。程序段、构件或关键的接口在现有的测试中没有被测试，就应该开发新测试用例。不仅改善了测试用例的可用性，而且也提高了测试库的可信性，同时还可以将一个基线测试用例库的效率和效用保持在一个较高的级别上。

（二）回归测试的实质在于它是一个能够检测到回归错误的受控实验。回归测试包的选择在软件生命周期中，即使一个得到良好维护的测试用例库，也可能变得相当大，这使每次回归测试都重新运行完整的测试包变得不切实际。当测试组选择缩减的回归测试时，有可能删除了将揭示回归错误的测试用例，消除了发现回归错误的机会。然而，如果采用了代码相依性分析等安全缩减技术，就可决定哪些测试用例可以被删除而不会让回归测试的意图遭到破坏。选择回归测试策略应该兼顾效率和有效性两个方面。常用的选择回归测试的方式包括：（1）再测试全部用例。选择基线测试用例库中的全部测试用例组成回归测试包，这是比较安全的方法，它具有最低遗漏和风险，但测试成本最高。往往超出我们的预算和进度。（2）基于风险选择测试。可以基于一定的风险标准来从基线测试用例库中选择回归测试包。首先运行最重要的、关键的和可疑的测试，而跳过那些非关键的、优先级别低的或者高稳定的测试用例，这些用例即便可能测试到缺陷，其严重性也仅有三级或四级。（3）基于操作剖面选择测试。若基线测试用例库的测试用例是基于软件操作剖面开发的，测试用例的分布情况反映了系统的实际使用情况。回归测试所使用的测试用例个数可由测试预算确定，优先选择针对最重要或最频繁使用功能的测试用例，释放和缓解最高级别风险，有助于尽早发现那些对可靠性有最大影响的故障。（4）再测试修改的部分。当测试者对修改的局部化有足够的信心时，可以通过相依性分析识别软件的修改情况并分析修改的影响，将回归测试局限于被改变的模块和它的接口上。通常，一个回归错误一定涉及一个新的、修改的或删除的代码段。在允许的条件下，回归测试尽可能覆盖受到影响的部分。

再测试全部用例的策略是最安全的策略，但过时回归测试不太可能揭示新的错误，而且由于时间、人员、设备和经费的原因，不允许选择再测试全部用例的回归测试策略，此时，可选择适当的策略进行缩减的回归测试。

（三）实际工作中，回归测试需要反复进行，回归测试的基本过程有了测试用例库的维护方法和回归测试包的选择策略。回归测试可遵循下述基本过程进行：（1）识别软件中被修改的部分；（2）从原基线测试用例库中，排除所有不再适用的测试用例，确定那些对新的软件版本依然有效的测试用例，其结果是建立一个新的基线测试用例库T。（3）依据一定的策略从T中选择测试用例测试被修改的软件。（4）若必要可生成新的测试用例集T1，用于测试T无法充分测试的软件部分。（5）用T1修改后的软件。第b和第c步测试验证修改是否破坏了现有的功能，第d和第e步测试验证修改工作本身。

三、结论

（一）无论采取何种策略，回归测试是必须的一种测试。回归测试时我们必须采取一些较为有效的方法。例如安排新的测试者完成手工回归测试，让更有经验的测试者开发新的测试用例，做一些探索性的测试。但最重要的就是基于实际可行的引进自动化测试，因为机器不会累。实际中，回归测试的重复将非常令人厌烦，因此，需要通过自动测试来实现重复的和一致的回归测试，提高回归测试效率。

（二）在测试软件时，应用多种测试技术是常见的。测试时，测试者希望采用多于一种回归测试策略来增加修改软件的信心。如果回归测试包不能达到所需的覆盖要求，必须补充新的测试用例。回归测试是重复性较多的活动，容易使测试者感到疲劳和厌倦，降低测试效率，在实际中可以采用一些策略减轻这些问题。可以在不影响测试目标的情况下，鼓励测试者创造性地执行测试用例，变化输入、按键和配置能够有助于激励测试者又能揭示新的错误。

（三）回归测试需要根据项目、测试资源等实际情况采取有效计划和组织。其中需要注意的是必须重视回归测试，在测试计划中有很好的进度安排及选择相应的回归，重视测试用例的维护，借助于自动化工具。在组织测试时需注意：首先是各测试阶段的修改一定要在本测试阶段内完成回归，以免将错误遗留到下一测试阶段。其次，测试期间应对软件版本冻结，将测试发现的问题集中修改，集中回归。建议将回归测试与兼容性测试结合起来。在新的配置条件下运行旧的测试可以发现兼容性问题，同时也可以揭示编码在回归方面的错误。

参考文献：

[1]贺平.软件测试教程.电子工业出版社,2010,1

测试设备 篇7

FC网络通信技术作为新一代飞机普遍应用的高速通信技术，在提供高速数据通信能力的同时，对于保证数据通信的正确性和完整性的要求也越来越高[1]。在机载应用环境下，如何实时捕获网络数据，并为通信的正确性和流程的合理性进行事后分析，以及为故障排查、网络优化提供相应的能力也是应用FC网络普遍存在的一个需求。FC网路监控设备就是面向这种需求，实时捕获网络数据并提供数据记录功能的一种设备。

FC网络监控设备功能的正确性直接影响到监控数据的正确性。目前，随着产品研制工作的推进，以及FC网络监控设备的逐步推广应用，需要一种可以满足批生产交付时可以批量完成产品环境应力试验测试的相应设备，以保证产品的交付进度要求。同时，该测试设备可以有效的缩短交付周期，提高FC网络监控设备的验证可靠性和完整性，因此，开展对FC网络监控设备集成测试设备研究具有重要意义。

根据当前的系统要求，需要在常温及环境应力条件下对FC网络监控设备以下功能进行验证测试：

网络数据监控捕获功能；

FC接口通信；

PCIe主机接口。

2 总体思路

为了满足FC网络监控设备的交付时批量进行环境应力试验以及测试验证的要求，所设计的测试设备应满足以下需求：

a.可以批量完成多块设备的测试验证和试验工作；

b.可以实现测试产品和实验环境的分离工作，提高测试、试验的可靠性；

c.能够在环境应力实验环境中，实现自动化测试，降低人力资源要求，同时避免手工操作的失误；

d.能够满足高低温、温度冲击、振动等应力试验条件。

依据该需求，研制的测试设备拟采用如图1所示的架构。

从图1可以看出，该思路是将测试设备分为三个部分，一部分为FC网络监控设备机箱、激励源机箱以及连接电缆。其中FC网络监控设备机箱用于承载受试设备，提供受试设备的供电、加固安装以及接口引出；激励源机箱提供测试数据激励、测试控制以及各类测试相关接口的引出；测试电缆用于连接两个机箱，提供FC链路、PCIe链路的物理通路，实现数据源和FC监控测试设备机箱的远程连接，以满足测试产品和实验环境的分离工作的目标，提高整体试验和测试的可靠性，提供良好的维护性和可用性。

3 详细设计

为了满足机载抗恶劣环境以及高速信号传输要求，本文采用VPX标准3U结构来实现激励源和FC网络监控设备机箱的设计。

3.1 激励源设计

激励源为FC网络监控设备提供FC数据源以及对FC网络监控设备的控制功能。激励源处于实验环境之外，为了支持多个FC网络监控设备同时测试，按如下原则设计：

a.尽量采用现有产品设计，减小研发风险，减少研发成本及研发周期；

b.采用传导散热方式，无需对激励源进行加固；

c.具有FC网络监控设备控制器，避免多次试验损耗；

d.可以输出多个数据激励，以支持多个设备批量测试。

激励源主要由CPU模块，FC通信节点，数据交换模块和母板组成。激励源的系统结构如图2所示：

图2激励源系统结构（参见右栏）

CPU模块作为主控模块控制FC通信节点和FC网络监控设备的运行，FC通信节点作为数据源，通信节点通过高速连接器安装在母板上并通过FC接口发送数据给交换机，数据交换模块将数据通过8个FC端口转发给FC网络监控设备。CPU模块采用+5V供电，对外提供2个标准4X PCIe接口。FC通信节点采用+5V供电，对外提供通信速率为1.0625Gbps的FC接口，具备1个标准4X PCIe接口，可以线速发送FC-AE-ASM消息以及ELS帧。数据交换模块采用+5V供电，对外提供9个通信速率为1.0625Gbps的FC接口，支持FC-AE-ASM消息和ELS帧转发。母板提供+28V转+5V电源转换，提供3个VPX插座用于安装模块，对外通过高速PCIe线缆引出FC接口以及PCIe接口。

3.2 FC网络监控设备机箱设计

FC网络监控设备机箱用于安装FC网络监控设备，并随同受试产品同步进行各类环境应力试验，包含母板、受试产品接口转接板、机箱等三部分。因为所设计的机箱要频繁的进行各项环境试验，所以在设计中遵循如下原则：

a.尽量减少器件种类，以提高设计可靠性；

b.便于维护、维修，能够有效降低后期使用维护成本；

c.可以支持多路FC网络监控设备同时进行测试，可以实现批量测试；

d.具备良好的散热和抗振能力，能够满足一般军用环境试验的要求。

根据该原则，机箱的设计以考虑散热和振动为主要指标，采用通用航空机箱的设计方法进行设计和生产，并使用加厚的机箱壁和外部翅片设计，以增加热容量和散热能力。

模板采用有源设计，集成28V-5V直流大功率电源，以减少低电压供电带来的压降和干扰，并降低外部供电设备的使用要求。为了保证多个可同时测试多个模块，在母板设计中采用PCIe交换开关来扩展可用于连接FC网络监控设备的PCIe端口数量，实现单一主机对多个设备的连接和控制。因为FC以及PCIe均为高速串行信号，连接应采用可支持高速差分的型号，以保证信号传输质量，本设计中采用遵循工业VPX的军用高速连接器，实现受试产品接口转接板的连接。对外的接口设计采用标贴接线方式，将高速线缆焊接到模板实现，并通过点胶、安装加固件的方式确保连接可靠。

受试产品接口转接板采用标准VPX结构，使用符合VPX规范要求的军用连接器，并集成和FC网络监控设备相匹配的高速连接器件，实现FC网络监控设备的集成和安装，并实现散热和加固架构，保证受试产品能够实现良好的散热和抗振能力。

机箱的组成如图3所示。

4 关键技术

4.1 集成化

测试设备中通过数据交换模块来产生多路FC数据，使用PCIe交换开关来扩展CPU模块的PCIe接口数量，实现对多个FC网络监控设备的访问控制，监控多路FC数据。测试设备集成化设计提高了产品的产量，缩短了研制周期，节约了成本。以测试8个FC网络监控设备为例，集成测试设备和传统测试设备优缺点比较如表1所示。从表1的分析可以看出，采用集成测试设备需要1个数据交换模块，设计虽然复杂但属于成熟设计，且作为激励源处于试验环境之外，无损耗，相比传统的通信对监控的一对一测试模式具有很大的优势。

4.2 高速信号远距离传输技术

该测试设备设计过程中必须要解决高速信号在激励源和FC网络监控设备机箱之间的传输问题。通常有光传输和电传输两种方法。两种方法的优缺点如下：

a.光传输优点是传输损耗低，传输速率高，抗干扰强，传输距离远[2]。缺点是需要设计光电收发器，而处于FC网络监控设备机箱中的光电收发器是损耗品，不利于批量测试，成本高。

b.电传输优点是可以批量测试，成本低。缺点是传输距离不及光传输。

测试设备选用电传输方式进行高速信号传输。为了满足FC网络监控设备在环境试验条件下的测试要求，选用2m长的PCIe专用线缆，该线缆可支持FC和PCIe信号传输，且具有良好的抗干扰能力，满足测试设备设计要求。

高速信号经过印制板，连接器以及线缆传输时，信号会产生损耗，由线缆，印制板走线以及ISI(码间干扰)抖动和将使眼图塌陷。如果眼图的塌陷程度大于接收端的噪声容限，误码率将增加从而产生错误[3]。测试设备通过设计驱动电路将发送端信号进行去加重处理，在接收端将接收信号进行均衡，用来补偿信号经过线缆传输以及印制板走线高频信号损失，保证高速信号的远距离可靠传输[4]。

4.3 自动化测试

为了保证产品的生产和研发进度，节省人力和物力成本，采用自动化测试完成整个测试过程。自动化测试软件由CPU模块作为主控模块，CPU模块通过对外的两个PCIe接口分别控制FC通信节点，配置PCIe交换开关，通过PCIe交换开关控制FC网络监控设备，数据交换模块负责将FC通信节点的数据通过FC接口转发给FC网络监控设备，CPU模块无需对数据交换模块进行访问控制。自动化测试软件由通信配置数据加载模块，FC通信节点控制模块，FC网络监控设备控制模块，测试用例配置模块，测试用例执行模块和测试报告生成模块组成。自动化测试软件的工作流程如图4所示。

图4自动化测试软件工作流程（参见下页）

5 测试验证

该测试设备经过常温调试和测试，在该环境下各项功能指标满足要求，并按照FC网络监控设备的环境应力试验要求，进行了如表2所示的环境应力试验验证工作，测试设备功能和性能满足设计指标要求，可满足模块批量生产交付。

通过表2可以看出，本文描述的测试设备可以满足军用产品研制过程中对于产品进行环境应力试验的要求，符合设计预期要求。

6 结束语

该测试设备可同时满足8个模块同时进行环境应力试验的要求，且可以做到自动化测试，同时激励源依靠数据交换模块的多播模式，大量减少了FC数据源的使用数量，有效降低了生产成本。同时，因为激励源和受试产品分离的结构，大大减少了试验过程的非受试件的损伤和试验故障率，为产品的批量生产和交付起到了良好的保证作用。根据该思路，已推广设计了多种类似的测试设备，解决了传统测试设备损坏率高、通过量小、成本高以及故障不易定位的弊端，因而，有着较好的应用和推广前景。

参考文献

[1]李键,李敏,邓发俊.机载光纤通道数据采集系统研究与设计[J].电子设计工程,2014(5):8-10.

[2]纪雄飞,曲艺海.光纤传输技术在数据链中的应用[J].光通信技术,2013(5):17-19.

[3][美]Eric Bogatin著.李玉山,李丽平等译.信号完整性分析[M].北京:电子工业出版社,2005.233-234.

基于光纤耦合的激光引信测试设备 篇8

激光引信是随着现代作战环境的变化和激光技术的迅猛发展而出现的一种近炸引信, 目前已广泛应用于空空、地空等导弹中[1,2]。为了能够测量激光引信激光发射功率和对激光回波的响应能力, 要求激光引信测试设备能够实时模拟激光回波, 并对激光回波的功率和引信的响应进行测量, 激光回波应能满足激光引信时序要求。

目前, 激光引信测试设备采用的是发射机和接收机分别测量的方法。当前实用化的激光光束参数测量仪基本采用图像式设计, 即用CCD图像传感器采集光斑图像, 通过图像采集卡送入PC机, 并通过对光斑图像光强分布的分析得出各种参数值[3]。接收机测量系统则是由标准辐射源产生标准信号, 接收机接收辐射信号, 输出信号经放大后输入到示波器及其他相关仪器中进行数据分析。这种方法需要较大的光学平台, 而平台价格昂贵, 同时又不能很好地模拟激光引信的回波信号。

本研究设计的激光引信测试设备采用基于光纤耦合半实物仿真方案, 将激光引信输出激光耦合到光纤中, 经过处理后再送入激光引信的接收机;最后, 对该系统进行试验以验, 证优化的光纤耦合设计能够达到较高的测试精度。

1 激光引信原理及测试方法选择

激光引信是利用激光束探测目标的引信, 一般激光引信的组成包括激光发射机、激光接收机、信号处理电路和执行级电路组成[4]。空空导弹上使用的激光引信的激光发射机一般采用一定重复频率的脉冲激光。当目标被激光发射机照射, 并位于接收机视场内时, 激光接收机的探测器接收到部分目标漫发射光, 经光电转换, 将其转换为电信号。接收机的放大电路对电信号进行放大后、将其转换为数字信号送给信号处理系统。信号处理系统根据回波信号进行目标识别和干扰识别, 当符合近炸引炸条件后, 系统给出引炸信号给执行级;执行级进行功率驱动后, 输出战斗部点火信号[5]。

1.1 激光发射机

空空导弹激光引信通常采用主动发射接收系统、窄脉冲激光体制和周视近炸方式。主动发射接收方式容易实现。窄脉冲方式能够实现较大脉冲峰值功率, 而平均功率不会增加, 可以有效地提高探测距离, 增加激光器的使用寿命;同时采用窄脉冲方式可以方便地对激光进行编码, 利于实现抗干扰和目标识别算法[6]。

发射机主要参数就是发射光功率, 表征激光引信输出的激光能量大小。目前采用的测试方法有平均光功率计法和峰值功率检测法。

平均光功率计测量光功率后, 再通过转换公式得到脉冲光功率。其优点是可以采集到精度较高的平均光功率计;缺点是平均光功率计无法直接测量峰值光功率, 需要进行转换, 其测试精度受到脉宽和重复频率的精度影响。

峰值检测法使用光电传感器接收激光信号, 并将其转换为相应的电流信号;利用前置放大器完成电流信号到电压信号的转换;主放将其放大到合适幅度, 输出到A/D或示波器等测量装置来测量信号幅度。其优点是可以实时对峰值光功率进行测量, 同时能够对脉冲宽度和脉冲频率进行测量;缺点是其测试结果受光电转换效率、光学系统衰减和放大电路增益的影响, 适用于测量精度要求较低的系统。

随着激光引信技术的发展, 激光引信输出的脉冲宽度和频率稳定性较高, 发射光峰值功率采用直接测量法, 能够达到较高的测量精度。

1.2 激光接收机

激光引信接收机系统一般包括探测器、前放、接收光学系统、主放电路等组成。

探测器接收目标的漫发射激光后, 通过光电转换将其转换为电信号, 主放电路对信号进行放大后送到比较器, 对信号幅度进行判别, 并将其转换为数字信号后送信号处理电路[7]。

激光接收机主要参数为激光引信灵敏度, 表征激光引信能够判定的最小接收光功率值。目前主要的实现途径有以下两种。

(1) 直接测量法。通过外加的可调光源, 输入到激光引信的输入窗口, 通过调节光源的功率来测量激光引信的灵敏度。这种方法的优点是光束准直性好、光功率调节简单、一致性和可靠性高。缺点是激光引信要求对输入的光信号宽度、波长、调制频率与激光引信的发射时钟同步, 且满足判别系统的要求。激光器电源设计难度大, 系统时钟同步难度大。

(2) 激光耦合半实物仿真测量。通过光学系统将激光引信发射出来的激光经过衰减后, 送入接收窗口[8]。这种方法的优点是光信号的特征满足判决系统的要求, 而且产品较为成熟, 减少了设计风险, 能最好地模仿实际的目标回波特性。但这种方法的测试精度受到激光耦合光纤的效率和光学系统衰减的影响, 要想提高测试精度, 必须要提高激光耦合光纤的效率。

2 设计方案

发射功率和接收灵敏度测试方法确定后, 总体的设备框图如图1所示。

设备由光学平台、电动旋转台、控制系统、发射光功率光学测试单元和灵敏度光学单元组成。

发射光功率测量采用将光功率探头通过对准机构对准引信的发射窗口的方法进行测量。

灵敏度的测量采用半实物仿真的方法, 通过分光棱镜得到输送到引信接收窗口的准确光功率值。通过调整可调衰减器, 得到激光引信能够正常反应的最小输入光功率值, 从而完成灵敏度的测量。

电信号的测量通过控制系统将信号切换到示波器的不同通道进行电压和频率的测量。

电动旋转台实现引信多个窗口的切换。

2.1 发射光功率测量单元

激光引信输出激光的位置精度由装配位置保证, 其精度不高。激光光功率探头的光敏面一般较小, 激光信号不能完全汇聚到探头的光敏面上。为提高测试精度, 本研究将功率探头放置在3个轴向的调整机构上。Z轴调整探头与发射窗口的距离, 在测试时紧贴产品;X、Y轴调整偏转方向和位置, 保证激光全部落入光功率探头中。

2.2 灵敏度测量单元

灵敏度测量单元的系统图如图2所示。发射耦合透镜将发射激光耦合到光纤中, 并在两者之间加上两片衰减片来进行定量衰减。光纤输出的激光通过分束棱镜分为两束, 一束经过准直物镜将激光束进行准直后, 送入产品接收窗口;另一束通过准直物镜和聚光镜将激光汇聚到光功率探头的光感面上。

这套系统的难点在于如何提高将发射激光耦合到光纤的耦合效率和如何实现准确的衰减。

2.2.1 激光耦合光纤设计

当光由空气传输至光纤时, 根据全反射的条件, 只有当入射角超过临界角时, 才会发生全反射, 只有满足这一条件, 光才能在光纤中传播。根据文献记载, 要求最大的入射角应满足[9]:

式中:amax—最大的入射角度, n1—纤芯的折射率, n2—包层的折射率。

定义数值孔径NA=sin amax, 以表征光纤收集光纤的能力。定义孔径角为2amax, 只有在孔径角的圆锥内的光线才能在光纤中传播。

激光引信采用半导体激光器输出激光, 输出光不是均匀的平面波, 而是一种曲率半径和曲率中心都发生改变的非均匀球面波, 通常称为高斯光束[10], 其传播特性符合[11]:

式中:E (x, y, z) —点 (x, y, z) 处的电矢量, W (z) —z点处的光斑半径, R (z) —z处的波阵面曲率半径, φ (z) —与z有关的相位因子。

其中:

式中:W0—高斯光束的束腰, 是高斯光束的特性参数。

当W0确定后, R (z) 和W (z) 等参数按z值变化并呈特定的函数关系, 因此当高斯光束的束腰确定后, 其高斯光束的传播特性就确定了。

光束在束腰处的光斑半径W0最小, W (z) 随z值的增大而增大, 这表示光束逐渐发散。

当z=πW0/λ时, 则近场发射角为:

通常z=0到此的距离称为高斯光束的准直距离, 在此范围内光束发散角最小。

要想提高激光引信输出激光光纤耦合的效率, 需要将聚光镜放置在激光引信的输出激光束腰处, 聚焦后的光束腰斑应落于光纤端面上, 且入射激光束、耦合透镜和光纤三者的光轴必须同轴。

耦合光路设计如图3所示。

激光引信光学系统受结构限制, 激光管芯位置安装精度较低, 为提高耦合效率, 将激光耦合放置在一个六维调整平台上。

两维位移X、Y实现了水平两维调整, 上面放置高度位移台, 进行Z方向的调整, X、Y、Z都具有非常高的调整精度, 以保证聚焦后的光束腰斑落在光纤端面上。转台和水平调整台位于高度位移台上方, 通过调节其上的细纹螺杆, 实现镜筒的空间角度旋转 (θX、θY、θZ) , 以保证入射激光束和耦合装置以及光纤三者同轴, 从而保证光纤耦合效率的最大, 调整平台的仿真图如图4所示。

2.2.2 衰减设计

整个光路的衰减由衰减器的值、光纤耦合效率、光纤传输损耗、光学器件损耗组成。整个衰减应满足灵敏度测试需要。

光路不带衰减器的传输效率要求高于10%, 为实现对调整精度的控制, 本研究采用衰减片组合的方式来实现衰减调整, 采用单片或多片衰减片调节光强。

2.3 控制系统设计

控制系统主要由:示波器、光功率计、信号控制器、步进电机控制器和工控机组成。

工控机通过通讯接口控制步进电机控制器进行产品测试窗口切换。信号测试控制器将需要的测试信号切换到示波器的测试通道, 示波器将测试结果返回到工控机。光功率计测试激光信号, 将测试结果返回到工控机。工控机采用不同的总线接口与通用设备通讯:

(1) RS232接口。用于步进电机运转的通讯接口;

(2) USB接口。用于将采集到的光功率计读数显示在软件界面上的通讯接口;

(3) GPIB接口。用于将示波器采集到的信号显示在软件界面上的通讯接口。

测控软件采用虚拟仪器开发平台Lab VIEW进行设计, 并采用基于NI Vl SA的仪器驱动。

VISA函数可以通用于基于Ethernet、GPIB、PXI和串口等多种总线的测试系统, 使用者不必再研究各个接口总线特定的API。作为仪器I/O函数库, VISA编程与传统的I/O软件编程基本相同, 主要是通过设备的端口读写操作和属性控制, 实现与仪器的命令及数据的交换。软件流程如图5所示。

3 结果验证

为验证系统的可靠性, 本研究对系统测量结果进行了分析, 并用设备对经过校准的多个激光引信进行测试。发射光功率测试结果与真实值之间的差值小于0.025 m W, 测量精度达到测试要求。

灵敏度测试结果与真实值之间的差值都小于0.6μW, 测试精度达到要求。

接收灵敏度测试时需要进行反复调整, 本研究采用Gage R&R测量系统分析法对测试仪器重复性误差和测试者误差进行评估。具体的方法是:不同操作者对同一发产品进行反复测量, 和同一操作者对不同的产品进行测量, 以此验证测试设备的可靠性和精度。当Gage R&R小于30%, 可区分数大于4时, 表明测量系统可以接受。

本研究采用分析软件minitab对测试结果进行了测量系统分析, 得到的激光引信测试设备接收灵敏度的Gage R&R为16.71%, 可区分数为5, 表明该系统的测量结果是可信的。

分析得到的Xbar图和R极差图如图6所示。

Xbar图上控制线以外的点表示操作者始终能够区别不同的部件。R极差图表示超出在控制上、下限值为非常规值, 通常用这个图了解某些操作者是否比其他人更具有重复性。从图6中可以看出, 测量系统能够区分不同的部件, 而操作者2比操作者1更具备重复性。

从以上的分析来看, 整个系统的测试精度已经达到了设备的技术要求, 但也能看出不同的操作者进行测试时, 测试结果存在一定的差异。其主要原因是测试时需要反复调整耦合单元, 对操作者的水平和熟练程度有较高要求。

4 结束语

本研究提出了基于光纤耦合的激光引信测试设备设计方案。实验结果表明, 通过优化的激光耦合设计, 采取较小的光学测量平台和较少的测量设备, 能够达到较高的光学测量精度。

同时, 笔者发现测试设备对操作者的操作水平有较高要求, 后续研究中需要加强对操作者的培训, 收集和分析测试结果, 减少调整环节, 改善测试方法, 最终将其测试难度降低。

参考文献

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[10]Optical Reseach Associates.CODEV Reference Manual[Z].Cali2fornia:Optical Reseach Associates, California, 1995.

测试设备 篇9

众所周知, 不论是传统制造, 还是现代制造, 测试设备的稳定性、可靠性、可操作性、可维护性对产品的制造质量, 生产效率, 良品率和成本都有直接的影响。不论在改进现有产品或开发新产品中花费在测试设备的设计, 制造, 维护时间, 在生产周期中都占有很大的比重, 随着制造业的全球化, 竞争也空前激烈。

PCBA测试设备分很多种, 气动结构的PCBA测试设备是其中的一种, 它采用气动结构、省力、快捷、气缸行程大, 能够满足测试过程中各部分的功能要求, 并且气动测试设备使用的工作介质是空气, 有清洁, 无污染, 工作环境适应性好等有优点, 采用的气动驱动元器件, 使得测试设备的结构简单, 可靠, 这样可以缩短测试设备设计制造时间, 提高测试设备的可靠性, 从而提高产品的市场竞争力。

二、气动系统组成及测试流程图

该测试设备主要由气源过滤调压系统, 气动安全系统, 气动控制系统, 气动驱动系统、测试信号处理系统及气缸运动位置检测系统组成, 测试设备如下图1所示。由于本文主要介绍气动结构设计, 故对测试信号处理系统略过。

测试设备主要的任务是将PCBA手工放置在测试设备上, 手动按下连接按钮控制PCBA与测试设备连接, 进行检测, 当检测完成后退出连接, 取下PCBA。具体的测试连接及断开流程图如下图2、图3所示。

三、气动结构设计

气源过滤调压系统提供给整个测试设备清洁, 可控的气源, 因此该系统由机械控制阀, 过滤器, 气压表, 调压阀等组成。可以供给设备最大气压为0.8MPa气源。

气动安全系统主要由紧停按钮V12, 复位按钮V11、气控软启动控制阀等组成, 当出现紧急情况和设备进行检修时, 按下紧停按钮就可以使T (A0) 停止供气, 让设备停止运转, 从而保护操作人员免受伤害。排除紧急情况后, 只要旋转紧停按钮V12, 再按下复位按钮V11, 就可使设备继续进行运转。具体的气路图如下图4所示。

气动控制系统由连接控制, 退出连接控制按钮, 双手控制阀等组成。采用双手控制阀的目的是预防操作人员随意把手放在测试设备上, 防止被夹伤。当双手按在连接按钮上时, 驱动夹紧气缸、主气缸运动。反之, 当手按在断开连接按钮上, PCBA与测试设备断开连接。气动驱动系统由夹紧及连接两部分组成, 气动夹紧系统是当把PCBA放置在测试设备上, 气动夹把要测试PCBA压紧固定, 防止电路板在连接时松动对不准连接器, 而发生损坏。PCBA与设备在测试前需要连接, 测试连接头的接触和分离主要靠主气缸驱动完成。

气缸运动位置检测系统由两个行程开关传感器组成, 当夹紧PCBA后, 行程开关接通, 从而驱动控制阀来驱动主气缸运动。当主气缸把PCBA与测试设备连接好后, 另一个行程开关接通, 表明PCBA与测试设备连接完成, 可以开始测试。

四、结束语

随着电子技术的迅速发展, PCBA测试系统是PCBA工业生产中至关重要的一环, PCBA测试系统应具有良好的使用性, 可靠性高, 操作简单并且成本低。对设计制作出来的测试设备进行试验, 其试验结果达到预期设想、该气动控制系统完全能够满足生产要求, 对企业的产品提高质量, 提高生产率和降低生产成本, 减少损失具有重要意义。

摘要：为了适应PCBA的快速生产检测, 有必要研制一套PCBA测试设备, 实现这种PCBA系列化、大批量的测试, 来提高PCBA的生产测试效率。本文介绍了一种PCBA测试设备的气动结构设计, 阐述了如何通过气动元器件控制PCBA夹紧、与接口板连接, 气动安全设计, 通过这种气动测试设备的使用, 可以大幅降低由于人工连接带来测试的不稳定性, 减少产品测试连接的时间, 提高了产品测试的速度和可靠性。

关键词：气缸,传感器,双手控制阀,PCBA

参考文献

[1]气压传动与控制[C]//机械设计手册.

测试设备 篇10

一、汽车电器测试设备的基本概念和特点

1. 现代很多带有微机控制的测试设备和仪器正在被广泛地应用在汽车电器的研发中, 例如:

设计验证、批量生产和维修。虽然我国科学技术有了很大的进步, 但是目前汽车电器测试设备的精度还存在很多问题, 例如:数据采集、硬件级滤波、量程的选择、误差分析、传感器应用和合理的屏蔽与隔离等很多环节都存在着各种不同的问题, 影响着汽车电器测试精度的提高。

2. 由于微机控制测试方法给汽车电器测试设备带来了变革,

相对人力来说还极大地改善了劳动的强大, 因此在汽车电器测试设备中属微机控制的测试方法最为广泛, 除此之外微机控制方法还具有以下优点: (1) 可靠性能好。微机控制的可靠性好表现在微机控制在进行测试大量全性能多项目的时候不仅不容易出错而且重复性好。 (2) 自动化。微机控制不仅能够实现自动显示输出打印, 而且还可以装置在生产检验流水线上, 实现自动完成所需测试的工作。 (3) 速度快而有效。微机控制能够在毫秒中完成对汽车电器精度的测量。 (4) 精度高。以前很多汽车电器测试的仪器不仅测试精度一般都为0.5~0.2级, 而且还只是手工操作, 这样会带来很多误差。而微处理器 (MPU) 如配上8位A/D接口测试模拟电压信号, 精度可以达到0.4级, 如果是使用12为A/D接口的话, 那么精度就可达到0.024%, 若使用的是16位A/D接口, 此时的精度可达到0.001 5%。

其实, 不论是使用什么样的汽车电器测试设备, 首先都必须全面的认识汽车电器测试设备的所有操作与理论知识, 其次, 认识测试设备与仪器共性的框架结构, 并且掌握所有有关的要点和技巧, 才能有效地使测试设备做到最高精度。

二、汽车电器测试设备的测量精度的要点

在汽车电器行业中, 如:发电机、玻璃升降机、启动机、刮水机、电动燃油泵等各电器, 都已经运用了微机控制的测试设备。

1. 合理的精度要求。

合理的精度要求是指: (1) 汽车电器测试的装置必须要求简单、实用、可靠、低成本并且维护操作要方便。 (2) 必须在符合国家相应的精度标准的同时满足企业实际情况的需求, 要符合国家相应的精度标准, 用微机控制的8位微处理器就可达到国家的标准。

2. 汽车电器测试设备的测量精度的要点。

合理的精度要求是安全的保障之一, 那么要想做到合理的精度要求, 就要在研发和测试工作人员中注意以下几点:

(1) 汽车电器测试设备是确保企业产品品质得到有效监控的关键, 所以必须做到专人专机使用维护, 永远要保持良好的状态。所以汽车电器测试设备必须安装在良好的电源环境下, 也就是说, 首先, 要有较低的湿度和避免过高或过低的环境温度, 并且要安装在尘埃较少的环境里。其次, 要做好仪器的安全防护, 预防电击和机械的伤害。

(2) 要想提高测量的精度, 就要先深入地了解测试装置的基本原理和结构, 并且认真学好相关的专业知识, 熟悉系统内置的各种系统管理软件。现代我国企业很多都是利用微机控制测试装置来测试汽车电器的精度, 我们就拿微机控制测试装置来举例简单的解说专业知识。

微机控制的测试装置是集合了软件和硬件的技术, 还有传感器技术、网络技术等很多先进科学技术。微机控制测试装置的理论是集合了控制论、系统工程论、信息论等各项理论的成果[3]。微机控制测试装置还能够实时地绘制出需要的特性曲线, 也就是说它能够实时与测试的结果进行对比, 快速地判断出被测对象的是否合格, 最后显示并且打印出测试报告, 这样就完成了智能测试。

(3) 适时的维护设备。作为计量的设备必须适时地对汽车电器测试设备进行校准, 确保测试设备在计量标定的时间内有效地工作, 避免误差的产生。应不断地提高测试设备的专业知识, 尽量减少不够专业而引起的人为的误差。

3. 提高精度的技巧。提高汽车电器测试设备的测量精度的技巧大致可以分为以下几点:

(1) 正确认识和使用传感器。由于在汽车电器测试设备中, 性能的精度取决于传感器, 因此严格要求传感器的灵敏度和精度要高, 其稳定性、可靠性和重复性要好, 滞后和漂移要较小, 测量范围和工作范围固定且寿命长。在操作使用中应注意若传感器偏离线性工作或者降低精度甚至失效, 那么要及时的校正或者更换, 不能有差错。正确的使用传感器是提高测试精度的有效措施之一。

(2) 信号隔离技术。隔离和软件级滤波是在传输通道上的抗干扰的重要手段, 而在这些隔离电器中, 其中光电耦合器是最常用的一种给力器件。光电耦合器是将两种器件封装在一起的组合器件, 这两种器件分别为:发光器件和光敏器件。所谓光电耦合器的信息交换是以光线为媒介的, 这样就可以做到完全隔离前后通道, 具有很好的电磁隔离效果。

(3) 正确地接线, 减小接触电阻。地接线是指被测试对象和测试设备的电路连接, 线路元件间的一系列连接端。在这些电路中如果出现例如:表面氧化、压接不紧、腐蚀等这些接触不良的端子, 导致回路的电阻增大, 致使精度下降。正确的地接线减小电阻是提高测试精度的有效措施之一。

总之, 只要掌握了提高精度的要点和技巧, 在工作时遵守设备操作规则, 注重正确的传感器使用方法, 做好测试工作, 那么就能够提高汽车电器测试设备的测量精度。

参考文献

[1]杨胜兵等.新型耐压测试系统研究[J].仪器仪表标准化与计量, 2005, (1) :9-12.

[2]陈天殷.汽车电器电磁兼容性及电磁干扰的抑制[J].汽车电器, 2007, (1) :57-59.

测试设备 篇11

主要零部件整修

印刷设备的主要零部件一般包括各滚筒组、滚筒齿轮、滚筒轴承、关键凸轮、精密传动链条、导轨等。维修人员应结合前期的检查、检测工序，及时对这些主要零部件进行必要的修复或更换。

1.滚筒组的修复或更换

滚筒组是印刷设备的核心零部件，在设备整修中，维修人员应着重检查各滚筒表面有无明显损伤或锈蚀，检测其尺寸、形位偏差是否符合原设计要求。一般，压印滚筒表面应保护良好，滚筒整体无明显变形；印版滚筒、橡皮滚筒表面允许有细微的缺陷存在，但滚筒整体不允许出现明显变形，且筒身表面径向全跳动误差应控制在±0.015mm范围内。

若在印版滚筒的工作区域内存在可能影响网点还原效果的缺陷，如压痕、锈蚀、涂层剥落或磨损等，则可采用冷焊、填补、磨、镀、喷涂等工艺进行修复，若滚筒整体变形已超出原设计要求，则应对其进行重新更换。

2.滚筒齿轮的处理

在长期磨损下，滚筒齿轮的运动精度明显下降，会直接影响印刷设备的生产能力，对于性能要求较高的印刷设备来说，采取一般的维修方法难以恢复滚筒齿轮的运动精度，此时应考虑更换新的滚筒齿轮。

3.滚筒轴承的处理

滚筒轴承分为滑动轴承和滚动轴承两种。对于使用滑动轴承的印刷设备来说，如果其滚筒组的径向跳动误差明显超出原设计的许可范围，且经检查后确定为轴承的问题，则应及时更换滑动轴承。对于使用滚动轴承的印刷设备来说，如果其滚筒组的径向跳动误差在原设计的许可范围内，且仅轴向串动出现偏差，直接调整滚动轴承即可解决。

4.凸轮的更换

凸轮机构属于高副机构，其接触应力集中，运动时磨损程度较为严重，特别是凸轮的高点位置。可见，凸轮也是印刷设备中的易损件，尤其是印刷设备中规矩、摆动器、离合压等关键部件使用的凸轮极易损坏。根据凸轮的工作要求，凸轮工作表面往往要求具有较高的硬度和精度，在设备整修时，一旦发现凸轮的工作表面出现破坏性的磨损，应及时予以更换。

5.精密传动链条、导轨的处理

精密传动链条、导轨在运转中属于高度摩擦部件，印刷设备运转一段时间后，精密传动链条的传动精度往往会下降，导轨上的接触摩擦表面也会出现比较明显的磨损，不仅会影响印刷设备收纸的精确度，还会使印刷设备工作时的噪声明显增大。因此，在设备整修时，对于传动精度明显下降的精密传动链应予以更换；对于接触摩擦表面仍然光滑、平整的导轨，经检测后若磨损程度不明显或无磨损，则可继续使用，否则也应进行更换。

6.胶辊、水辊的修复

印刷设备的胶辊、水辊也属于易磨损件，在设备整修时，对于出现磨损的胶辊一般采取重新包胶的方法，对于出现磨损的水辊采取重新镀铬的方法，胶辊、水辊修复再用的前提是辊体的形位误差应符合要求。

7.叼纸牙排的处理

叼纸牙排的精度直接影响印品质量，在设备整修时，维修人员须重视对叼纸牙排的处理，做好以下工作：清理叼纸牙排表面的积粉，检查牙垫的完整性并予以修补，调整牙排的叼合力和配合间隙。若出现因某些配件失效而无法实现准确叼纸的现象，须更换相关零部件。

8.电气系统的检查修复

现代印刷设备不断向着高精度、高速度和自动化的方向发展，电气系统的性能和作用越来越强大，其性能稳定与否直接影响到印刷设备能否顺利运转。在设备整修时，应对大型重要电气元件的各项功能进行检查，确定其性能良好且稳定，确认合格后方可继续使用，否则应做相应更换。对于使用频率较高的按钮类电气元件，若无法确定其性能是否完好，且其使用时间已超过6个月，则应予以更换。若此次设备整修时间距上次超过5年以上，所有的电气布线须予以更新；若处于5年之内，须对电气布线进行仔细观察、检测，更换和修补损坏的线路，最终应保证线路正常、连接牢固且接触良好。

重装设备和试车

印刷设备经过整修后，其精度和功能基本已得以恢复，需要维修和更换的零部件也已齐全，整个印刷设备已经面目一新，下一步便可重装设备了，在重装设备过程中，应特别注意各零部件之间的装配关系，要严格按照原先的配合基准并根据设备说明书的安装顺序进行重装。

印刷设备组装完成后，应进行空运转试车，也称为“跑合试验”，目的是在运动摩擦下使修复或新配零部件之间找到更佳配合度，使各零部件配合面得以强化。另外，通过空运转试车还可以检查修复或新配零部件之间的配合状态、运动状态是否完好，是否需要做进一步的调整等。

正式印刷试验

印刷设备的整修、组装和试车是恢复其性能的前提，正式印刷试验才是最终验证印刷设备性能的保障。一般，正式印刷试验项目有两个：套准试验和网点试验。

印刷彩色图文时需要完成多色套印，印刷设备的套印性能是否良好，决定其准确印刷彩色图文的能力。套准试验就是使用整修后的印刷设备来印刷含有特定套准标记的印刷品，通过检查印刷样张的套准精度，来检验印刷设备的套准性能。一般来说，性能精良的印刷设备的套准误差应控制在±0.022mm以内，对于经过整修后的印刷设备来说，其最大印刷套准误差值控制在±0.025mm以内，才能保证其套准性能满足生产要求。

网点试验是使用整修后的印刷设备来印刷带有大面积图案的印刷品，通过检查印刷样张上图案色彩是否真实还原、均匀，来检验印刷设备的性能，若印刷样张能达到网点清晰、色彩真实、无明显缺陷（如墨杠、水杠）的效果，说明印刷设备整修后性能恢复良好。

测试设备 篇12

对于电源瞬态特性参数，目前没有相应的测量设备，从而需研制专用的瞬态电源动态特性参数测量设备对其进行测试，以满足民机适航性试飞要求。

本设备是一种专用测试设备，主要用于飞机交、直流电网参数采集测试，捕获飞机电源系统的负荷突变、电压突变，然后提供给地面数据卸载及预处理系统，以评估被测飞机电网络供电特性是否满足相关国军标或设计规范的要求。

（一）飞机电源特性参数

飞机电源系统是飞机上电能产生、调节、控制和电能变换部分的总称。飞机电源系统由交流电源系统和直流电源系统组成，交流电源系统向机上交流电网提供115/200V, 400Hz三相交流电。直流电源系统向机上直流网路提供27V低压直流电[2]。

根据飞行科目要求，设备需测量飞机交流电源系统、直流电源系统的稳态参数和瞬态参数，包括稳态交流电压、瞬态交流电压、稳态交流电流、瞬态交流电流、稳态频率、瞬态频率、电压相位差、畸变频谱幅值、直流畸变等46种参数。

电源参数的测试准确度遵照GJB5189-2003的规定[3]：稳态交、直流电压测量在电压为额定值时相对误差在0.2%范围内，瞬态交、直流电压测量在电压为最大极限时相对误差在0.5%范围内，交、直流电流测量在电流为额定值时相对误差在0.8%范围内。

（二）总体设计

飞机电源瞬态特性参数测试设备主要由嵌入式CPCIE/CPCI计算机、4块12通道数据采集卡、IRIG-B时码卡、ARINC429总线板卡、以及前端电压、电流测量传感器组成一个集成化、标准化的飞行电源动态特性参数测量设备[4,5]。

该设备面向试飞工程师、数据处理工程师以及其它相关人员，为他们提供电源动态特性参数测试数据。

2.1总体结构

电源瞬态特性参数测试设备包括传感器、信号调理设备、信号采集记录器、编程加载装置等。其中信号采集记录器由采集机箱、控制器板卡、ARINC429总线板卡、时码板卡、高速数据采集板卡、可拆卸固态记录器、显示器及键盘等组成，如图1所示：

本设备的输入信号包括：电压、电流信号，IRIG-B时码信号和429总线信号。其中，机载电源的电压、电流信号，通过传感器、信号调理设备将实际的电压电流信号转成适合板卡的电压信号。整套设备与机载电源隔离，不会对飞机干扰飞机正常工作。

2.2硬件组成

传感器主要用于交直流电流的变换，本测试设备的被测试信号包括电压信号和电流信号，电压信号直接分压后进入测试设备，以增加系统的带宽，改善系统的动态性能;电流信号由电流传感器变换后进入测试设备。

为了提高抗干扰性能和动态性能，选用霍尔电流传感器，将交直流电流转换成200mA以下的交直流小电流输入到信号调理设备。

信号调理设备完成信号的调理，主要包括电压信号的衰减、电流-电压信号的转换、交、直流电压畸变信号和交流电压直流分量的调理等功能。调理后的模拟信号送入数据采集设备进行采样。

采集器为3U CPCIE机载计算机，主要包括CPU卡、电源数据采集卡、IRIG-B时码卡、429总线卡、以及SATA扩展口，其组成如图2所示：

本采集设备主要用于捕获飞机电源系统的负荷突变、电压突变，属于偶发现象，电源突变频谱成分高，需要非常高的采样率。

CPCI电源数据采集卡是本设备的核心关键部分。选用16位高精度数据采集卡，板卡有12个同步采样通道，每个通道有独立8档程控增益放大器、抗混迭滤波器、过零比较器、16位A/D转换器和12通道共享的内置192核DSP的FPGA芯片组成。有效提高了带宽，满足板上所有通道同步采集的数据传输的需求。主要功能框图如图3所示：

信号经过滤波放大之后，通过A/D采集;采集结果进入FPGA, FPGA完成大部分的数据处理，将半成品数据的结果通过高速接口PCIE总线上传给上位机，上位机完成最后的数据处理。FPGA的主要功能包括：光纤通道(FC)数据接收、时统功能、背板ASB总线提供100MHz的时间标记、数据分析处理(过零点发现、数字滤波、数字信号处理)、PCI-E接口控制。

系统采用IRIG-B时码同步机制，通过以太网或PCM数据将电源数据、异常事件信息发送到测试以太网上供地面数据预处理系统使用。

3.传感器设计

交流、直流电压测量传感器设计成统一通用的传感器。传感器输入采样两个4芯航空插头，每个航空插头可接一组三相交流电压或三路直流电压。传感器采用28V直流供电。

传感器信号输出采用光纤与采集器连接。光纤为2.5G高速光纤2根。1根用于采集器向传感器发送同步信号，另一根用于传感器向采集器发送数据。传感器通过3个按钮开关进行设置，开关带锁住功能，防止误动作。传感器的设置状态随测试数据一起发送给采集器，连接图如图4所示：

（三）结束语

飞机电源瞬态特性参数测试设备是对飞机供电系统性能参数测试的主要手段，是保证飞机电气系统正常运行的重要环节。本测试设备不仅实现了测量GJB5189-2003中规定的一些需采用特殊数据采集和分析方法才能测量的参数，还可以实时纪录多个通道的信号波形，在飞机供电特性测试时可以代替示波器、万用表和频谱分析仪等仪器、仪表的功能，形成了具有自动化、开放、灵活的综合检测试验设备。

摘要：根据某型飞机电源系统飞行试验需要, 提出了一种基于FPGA的飞机电源参数测试设备, 用于采集测试飞机电源参数。传感器采集电源参数, 通过光纤传输到数据采集卡, 经过FPGA数据处理后传送到上位机, 供用户进行数据分析和监控。该设备的测试准确度符合GJB5189-2003的规定。

关键词：FPGA,测试设备,飞机电源参数

参考文献

[1]雷涛, 张晓斌.基于VXI总线的飞机供电系统特性参数综合测试系统的设计与实现[J].测控技术, 2003, (22) :63-65.

[2]张晓斌, 等.国外飞机供电特性标准汇编[Z].西北工业大学飞机电气系统研究所, 2000.

[3]GJB5189-2003, 中华人民共和国国家军用标准[S].2003.

[4]许斯亮, 吴小华, 郑先成.飞机供电系统的网络化分布式测试系统设计与实现[J].测控技术, 2006, (25) :72-77.