测试工装（精选3篇）
测试工装 篇1
0 引言
LIN总线属于低速串行总线,其总线帧的各组成场基本结构仍属于RS232标准结构,但由于LIN总线帧增加了标识符场、数据场和校验和场等结构,使其具备了在多机间进行低速高可靠性通信的能力,因此LIN总线和CAN总线构成的系统在汽车领域得到了应用广泛[1]。目前LIN总线电控单元的测试工装采用人工施加信号,采用相应的指示LED灯代表LIN总线电控单元的输出,当出现故障时,测试工装无法界定故障位置,无法断定是电控单元的硬件故障还是软件故障[2]。本文提出了基于虚拟测试模式的LIN总线电控单元无线测试工装的设计,工装主体由测试接口和上位机测试软件构成,测试接口采用CC2530作为主控芯片,完成LIN总线协议数据的传输及驱动;工控机软件采用C++进行设计,完成总线帧数据分析和故障界定,同时控制整个虚拟测试的流程。
1 测试工装基本原理
LIN总线电控系统由单主控节点和多从控节点构成,主控节点内包括主任务程序和从任务程序,主任务根据用户程序发起通信任务,向物理总线发送帧头,指定本次串行通信的收发节点,通信可以在主从节点之间进行,也可以在指定的从节点间进行。所有从任务识别帧头后,根据帧头中的标识符场数据,明确相应的发送节点,将若干个数据场送至指定的接收节点,数据场数据可为控制信号或状态信号等。系统通信原理及帧结构如图1所示。
测试工装由总线数据采集单元、工控机无线数据接口单元和工控机分析测试软件三部分构成,其基本结构如图2所示[3]。
测试工装设计两种工作模式:主电控单元测试模式和从电控单元测试模式。工装处于主电控单元测试模式时,测试工装虚拟为从电控节点。启动测试时,被测主电控单元发送帧头和数据场数据至LIN物理总线,测试工装数据接口单元接收帧头和数据场数据,工控机测试分析软件通过MSComm控件接收全部数据,并在分析数据后触发相应的控件,显示相应的状态结果,如转向灯工作状态、远光灯工作状态、近光灯工作状态等等;同时将接收的数据显示在LIN总线帧列表框,由于测试工装接收了主电控单元发送的符合LIN总线物理层规范的数据,如果出现故障,则界定为软件故障。如数据接口单元在[(10×NDATA+44)+1]×1.4Tbit时间内未接收到总线帧头数据,则可界定为主电控单元存在硬件故障。
测试工装处于从电控单元测试模式时,测试工装虚拟为主电控节点,将帧头和数据场数据通过接口单元送至LIN物理总线,从电控节点接收数据后在相应的引脚产生高低电平,测试工装数据接口单元采集相应引脚电平并传送至工控机测试分析软件,其后采用测试主电控单元的方式进行状态显示和故障界定。
2 测试工装的设计
测试工装的硬件部分分为总线数据采集单元和工控机无线数据接口单元两部分,每部分基于CC2530中的51内核构成最小系统,总线数据接口单元采用微芯MCP201作为驱动接口芯片,测试座相关引脚连接在CC2530-A的P0口、P1口和P2口I/O引脚,工控机无线数据接口单元采用MAX232进行电平转换,连接工控机串口的2、3引脚,外围射频电路采用推荐平衡电路[4]。
测试工装中工控机软件采用C++语言进行设计,采用MSComm控件进行串口控制,测试界面包括网络描述文件的输入,通信端口设定,前车灯、转弯灯以及车窗的控制设定。测试帧显示则包括测试时间、ID场、类型、帧名称、长度、帧校验和等。测试界面如图3所示。
测试工装启动后,工控机软件运行,进行系统设置,包括测试模式以及测试对象的设定,测试模式设定测试主电控单元或从电控单元,测试对象设定包括转向灯、远/近光灯、雨刮控制电控单元等。设定完成后,工控机软件根据相应的测试流程调用相应的子程序进行测试。
3 结语
在相关车载总线产品的设计及生产中,测试工作占据了重要地位,测试工装的设计为相关产品的研发及生产提供了良好的开发测试环境,对提高相关车载电控系统的可靠性具有重要意义。
参考文献
[1]LIN Consortium.LIN Specification Package Revision2.1[S],2006.
[2]彭忆强.基于模型的汽车电控单元仿真测试技术研究[J].中国测试技术,2006,32(6):15.
[3]薛晓军,姚维,章玮,等.基于PSo C技术的LIN总线数据分析仪[J].电子产品世界,2007(12):133.
[4]李俊斌,胡永忠.基于CC2530的Zig Bee通信网络的应用设计[J].电子设计工程,2011,19(16):109-110.
测试工装 篇2
呼吸机、麻醉机都属于风险性高的Ⅲ类医疗器械,2006年以来,国家标准化管理委员会和国家食品药品监督管理局先后颁布实施了一系列关于医用呼吸机和吸入式麻醉系统的国家标准和行业标准。由于现有的检测仪器中尚没有专门针对这一系列新标准新方法的部分内容研制的设备,我们就需要按照标准提出的测试条件,规范试验方法,研制一些测试工装,满足检测共性和个性需要。
针对呼麻设备的重点和难点检测项目,我中心部分技术人员设计和试制了集成度高、使用便捷和能够覆盖标准要求的一系列的呼麻设备检测工装,主要包括正弦波模拟流量发生器、麻醉气体净化系统(AGSS)溢出测试装置、麻醉蒸发器测试装置和综合流量测试工装。这些自我研发的工装经整合到一起,形成自动化的高效检测平台,用较低的成本满足检测的需要,并与中心现有的呼吸机测试设备相配合,组成一套测试系统,满足各种呼麻产品的性能和安全指标测试的要求,使检测方法更趋于科学、准确和便捷。
1. 综合流量测试工装研制背景
呼吸机和麻醉机的测试中大量使用正负流量气源,需要在一个较大的调节范围内,对压力和流速进行控制和监测,有时需要非常精确的调节和监测,有时需要高压条件下的低流量监测,有时需要恒定的大流量。在呼麻的标准中也多次涉及到使用稳定的外部气源,而非呼吸机或麻醉系统本身作为气源来进行的试验,如以下内容:
(1)急救呼吸机YY 0600.3-2007中56.103条“吸气和呼气阻力”要求,在出气口(吸气口)串接气源,产生足够大的稳定的正(负)流量输出为30L/min和60L/min的恒定流量测试呼吸机的自主呼吸阻力。
(2)治疗呼吸机安全标准GB 9706.28-2006中56.3aa)条“连接处的气体泄漏”要求,测量在呼吸机的正常状态下,回流气流从气体输入口流至同种气体供气系统的泄漏量,以及在正常状态和单一故障状态下,不同气体高压输入口之间交叉气流的流量。这个泄漏量都限值在100ml/min以下,属于极微流量,测试位置均为呼吸机的高压气源端,需要在高压管路中串接精密微流量计,普通的流量计精度难以满足要求,且通常的管路和接头均无法承受气源端的高压条件。
(3)麻醉机安全标准GB 9706.29-2006中106.2条“气体流量计”要求,麻醉系统流量计或流量控制系统满刻度的10%~100%之间的测量精度刻度在指示值的±10%之内。因此测试用气源流量不仅应稳定,且流量检测设备还要完成计量和校准。
(4)GB 9706.28-2006和GB 9706.29-2006标准中10.101条“气动动力供应”中要求,测量呼吸机和麻醉机在气源压力为280kPa时气源的时间加权平均输入流量和峰值流量,这就要求在高压气源端连接流量计,并能够连续监测流量和进行时间加权平均计算。
(5)呼吸机性能检测中,部分呼吸机和麻醉机呼吸机具有压力触发和流量触发功能,应对其触发精度进行验证。此时只有在出气口(吸气口)串接输出精确的正、负微流量,并准确监测输出的流量大小,同时观察呼吸机触发时的压力或流量,才能解决压力和流量触发信号的测试控制的技术难题。
(6)麻醉气体净化系统传递和收集系统YY0635.2-2009中4.2.3条“溢出”的测量试验,测试需用校准气体为100mL/min标准流量注入,其校准气体我们多选用二氧化碳。
(7)YY 0461-2003中4.5.2条“气流阻力”要求,使用制造商标定的额定流量测试呼吸管路的阻抗。
(8)此外,各生产商的产品标准中可能制定的不同的流量测试项目和气源压力测试项目(如报警等),均需要一个外部的独立的气源输出进行测试。
2. 综合流量测试工装的设计和主要功能
综合流量测试工装由两台独立的设备组成,一台是用于输出正负流量包括微流量的正负流量发生器,一台是用于监测和分析流量数据的流量测试仪。
(1)正负流量发生器(如图1所示):
无需供电,在压力为0.4MPa~0.6MPa的气源(该气源可用普通的医用无油空气压缩机)下供给工作,气源接口为Φ8mm×6mm快接口。发生器出气口为M16×1.5标准接头,可接标准的气瓶连接管接口,直接给呼吸机或麻醉机供气,也可通过软管转接至呼吸机和麻醉机常用的气体管路;吸气口可连接标准呼吸管路,便于测量呼吸管路的吸气阻力等。
发生器的输出流量范围为-100L/min~+150L/min,输出微流量范围为0~200mL/min,涵盖了呼吸机和麻醉机测试中常用的流量范围。吸/出气开关控制正负流量的选择,大/微流量开关可以预置预期输出流量的大致范围,调压阀可根据所需流量相应调节。
(2)流量测试仪(如图2所示):
用交流220V供电,前面板有启动开关、出气口、串口、流量切换器、液晶屏、减压阀、流量调节阀等。需连接压力为0.4MPa~0.6MPa的气源,气源接口与出气口和正负流量发生器的设计是一致的。测试仪的核心技术是内部集成了三种量程的ALICAT质量流量计及在出气口处的一个压力变送器。通过控制面板上的液晶屏显示流量计的测量值和出气口的压力值,或者通过面板上的串口连接至电脑,用专用软件显示并记录测量曲线、进行数据分析。减压阀可对出气压力进行调节,如在进行标准中规定的加权平均流量测试时,就要求气源的供气压力是280kPa。流量调节阀可对出气流量进行调节。
ALICAT质量流量计的测量范围:200mL/min、20L/min、250L/min,用流量切换器按键控制,另外一个按键为空档键,按下后内部各流量计及配套的电磁阀不供电,无气体输出。流量测量精度均能满足±(0.8%读数+0.02%满量程),压力测量范围为0~1200kPa;压力测量精度约±6.9kPa。
连接电脑和流量测试仪串口,通过ALICAT质量流量计所配软件,可以对ALICAT质量流量计进行各种设置,包括气体种类选择、流量类型(体积流量、质量流量)、读值间隔时间(0.1s~1h)、归零处理等。进行加权平均流量测量时,需要借助该软件的数据导出功能,将读值输出到EXCEL表中,以便进行加权平均流量计算。
3. 综合流量测试工装优势
在以往的检测工作中,使用空气压缩机和真空泵作为气源,其劣势是压力和流量都不易精确调节,需要在试验气路中串接各种调压阀或截流阀,尤其在需要监测压力和流量具体数值的时候还需要在气路中串接不同量程的压力表和流量计使得试验气路极为复杂,试验准备过程延长,效率降低。随着气路复杂性的增加,其气密性和牢固程度都大打折扣,泄漏的可能性和高压条件下的危险性也随之增加了。此次我们设计的综合流量测试工装的优势如下:
(1)满足多元化气源需求。将正、负压气源、不同量程的压力表、流量计和多用途的调压阀、截流阀高度集成在一起,仅用单一的正压气源(0.4MPa~0.6MPa的空气压缩机)即可实现正压、负压、大流量、微流量的输出。
(2)提高流量测量的种类和精度。ALICAT质量流量计可以测试不同气体的流量,包括空气、氧气、笑气等呼吸麻醉产品中常用的各种气体,在呼吸机和麻醉机各项性能和安全指标的测试中,用途极为广泛,极大地提高了检测的便利性。
(3)减少测量误差和提高测试安全性。该工装气源接口为通用快接口,出气口按照呼吸机和麻醉机常用管路接口进行设计,为M16×1.5标准接头,可接标准的气瓶连接管接口,直接给呼吸机或麻醉机供气,也可通过软管转接至呼吸机和麻醉机常用的气体管路,在测试中避免了多次使用转换接头的麻烦,降低了由于管路变径而导致的压力变化带来的安全隐患和流量的变化带来的测量误差。
4.总结
综合流量测试工装的设计完全基于现行的呼吸麻醉产品相关标准的需求,根据实际检测经验,在细节方面进行了优化设计,高度集成化,增加了检测的便利性。经过最终的验证试验,完全符合设计的初衷,并且在试制过程中对标准方法的理解有了新的提高,检测技能得到了锻炼,提高了检测部门对呼吸麻醉相关产品的检测能力。希望能为生产企业和其他检验机构的检验工作提供一定的借鉴和帮助,不足之处,也恳请同行指导。
摘要：本文介绍了呼吸麻醉测试设备检测用的综合流量测试工装。该工装适用范围广泛、简单易用,可以满足多个呼吸麻醉设备相关标准的测试要求,有利于检测机构对呼吸机和麻醉机进行科学、快速、便捷的检测。
关键词：呼吸机,麻醉系统,压力,流量发生,流量监测
参考文献
[1]YY 0600.3-2007医用呼吸机基本安全和主要性能专用要求第3部分:急救和转运用呼吸机
[2]YY 0635.1-2008吸入式麻醉系统第1部分:成人麻醉呼吸系统
[3]YY 0635.2-2009吸入式麻醉系统第2部分:麻醉气体净化系统传递和收集系统
[4]YY 0461-2003麻醉机和呼吸机用呼吸管路
[5]GB 9706.28-2006医用电气设备第2部分:呼吸机安全专用要求治疗呼吸机
测试工装 篇3
随着我国铁路建设的快速发展,为了保证列车行车安全,铁路电务系统对信号设备的需求和依赖程度日渐增多,与此同时对信号设备的质量、和可靠性、稳定性的要求也日益严苛。因此保证产品质量,实现产品“零缺陷”是企业发展的重中之重。
DS6系列动态驱动单元盒由两种产品组成,分别为DS6-DTH2型动态驱动单元盒和DS6-DTH2-TW型驼峰动态驱动单元盒,两种动态驱动单元盒工作机制相同,只在控制信号输入和公共信号的端子定义上不同。两种动态驱动单元盒分别适用于DS6-11型联锁系统和TW2型驼峰控制系统接口设备,负责接收控制系统动态驱动信息,驱动JPXC-1000型偏极继电器,控制相关设备动作(道岔、转辙机等),每台驱动单元盒可完成4组偏极继电器的控制工作。为了保证动态驱动单元盒的可靠输出和产品质量,使产品在出厂前能够顺利完成相应功能的电气性能测试,因此开发设计了基于ARM技术的DS6系列动态驱动单元盒测试工装,并完成了下位机软件和上位机软件的开发调试工作。
该套测试工装通过上位机读取产品条码,选择被测试产品类型,ARM芯片接收上位机的控制命令后,通过控制机制的选择,切换单元盒控制信号输入和公共信号端的选择,使一套工装可以满足两种产品的测试需求。
2 系统硬件设计
2.1 测试电路原理
以DS6-DTH2-TW型驼峰动态驱动单元盒的硬件测试电路为例进行介绍,测试电路原理如图1所示。该电路主要由信号发生器、偏极1000继电器、驱动单元盒、数字秒表、A/B倒机电源及A/B机024V公共信号端等组成。驱动单元盒可接收8路控制输入信号(A组4路、B组4路),输出4组驱动信号,可控制4台偏极1000继电器动作。驱动单元盒的工作指标主要表现在驱动单元盒的驱动下偏极1000继电器的缓吸缓放时间的长短及驱动单元盒输出电压峰值的大小上,驱动单元盒的工作指标如表1所示。
2.2 测试工装硬件组成
按照测试电路工作原理,以ARM芯片为核心设计了驱动单元盒测试工装,该设备由电源输入及电压转换电路、控制信号输出电路、驱动输出电路、ARM控制执行电路及ARM外围电路和上位机通信电路等组成。设计需要解决两类单元盒测试信号切换、A/B路工作电源切换、测试工装下位机与上位机通信、控制信号驱动、采集等问题。测试工装硬件工作原理框图如图2所示。
(1)电源输入及电压转换电路。该模块主要用于为整个测试工装提供电源支持,电路设计时增加了测试柱,便于工作电压的测量及调整,其工作原理如图3所示。
(2)控制信号公共端切换电路。该模块用于完成两类动态驱动单元盒公共信号的选择切换,ARM通过控制TLP627光耦的导通,来驱动DS2YS-DC5V继电器动作,完成对两类驱动单元盒公共信号选择,其工作原理如4所示。
(3)驱动电源盒A/B路工作电源切换电路。该模块主要完成驱动单元盒A/B路工作电源切换功能,用于检测驱动单元盒在联锁或驼峰系统的A/B机倒机时,能否完成A/B控制信号的输出,驱动偏极继电器。
(4)ARM外围电路。外围电路主要由电源输入端、232通信接口、看门狗复位信号等组成,其工作原理如图6所示。
3 软件设计
3.1 ARM程序设计
驼峰驱动单元盒测试工装下位机程序完成的主要功能为:测量上位机指定通道的缓吸时间、缓放时间、输出电压参数,并将测量结果发送给上位机。
主函数流程如图7所示,程序在初始化和与上位机通信之后,进入中断模式,在串口中断响应函数中,对接收到的上位机命令信息进行判断识别,根据识别的结果来执行相应的程序,执行完函数之后重新进入中断模式,等待上位机的下一次命令信息。
下位机软件主要子函数的功能介绍如下。
(1)串口功能(中断)。LPC2214提供了2个uart串口,本程序仅用uart0,中断为串口接收中断。串口uart0主要实现的功能为接收上位机发送的信息,并且依据已经定义好的通信协议进行判断。如判定结果为真,向上位机发送正确标志并跳转至相应的执行函数,如判定结果为假,则向上位机发送错误标志而并不执行任何操作。
(2)通信函数在初始化函数之后,执行通信函数。通信函数的功能为:依据既定通信协议,与上位机按既定顺序收发数据,由于通信函数收发的数据具有先后顺序,所以用查询方式来应用串口。除通信函数外,串口一律采用中断方式。
(3)两类单元盒测试切换函数。由于两类单元盒在动态脉冲信号公共端、输出端口管脚等有一些不同,所以在测试之前,需要上位机指定板卡的类型。程序流程图如图8所示。
(4)电压、缓吸时间测试函数。电压、缓吸时间测试函数是本程序的核心,本函数根据上位机发送的通道信息(A1-A4、B1-B4)来执行相应的通道测试函数,执行程序流程图如图9所示。
3.2 上位机程序设计
上位机软件在设计上使用VB语言进行编程和建立函数调用关系,软件在设计中解决了VB程序与下位机的CAN通信和excel表格的数据交互问题。软件向用户提供扫描枪扫描产品条形码编号的功能、根据产品编号自动生成测试流程、用户可以点击测试界面上测试流程中的测试项来完成测试项的测试、根据测试结果自动生成电子报表,保存测试记录,并对测试记录的版本进行控制。软件设计流程如图10所示,测试界面如图11所示。
4 结论