??? 摘 要：針對(duì)多種不同型號(hào)定時(shí)機(jī)構(gòu)的測試問題,，研制了通用的自動(dòng)測試系統(tǒng)" title="自動(dòng)測試系統(tǒng)">自動(dòng)測試系統(tǒng),。采用PCI、GPIB和RS-232等多種總線儀器設(shè)計(jì)了具有標(biāo)準(zhǔn)化,、模塊化結(jié)構(gòu)的硬件平臺(tái),。在滿足測試技術(shù)指標(biāo)的前提下,，能夠完成對(duì)13種定時(shí)機(jī)構(gòu)產(chǎn)品的電壓,、電流,、時(shí)間和絕緣阻抗等性能的測試，取代了原有的13個(gè)不同的測試儀器,。
??? 關(guān)鍵詞：定時(shí)機(jī)構(gòu)? 自動(dòng)測試系統(tǒng)? 絕緣阻抗

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??? 定時(shí)機(jī)構(gòu)是飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)系統(tǒng)的控制核心,。飛機(jī)按照定時(shí)機(jī)構(gòu)規(guī)定的時(shí)間控制發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)系統(tǒng)的工作,，其時(shí)間是否準(zhǔn)確直接影響到飛機(jī)的啟動(dòng),，因而需要定時(shí)對(duì)定時(shí)機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢測，以便于及時(shí)進(jìn)行時(shí)間校準(zhǔn),。目前軍航及民航主要利用電秒表進(jìn)行檢測,，每一個(gè)定時(shí)機(jī)構(gòu)產(chǎn)品各需一個(gè)測試操縱箱，并且由工人純手工操作,，檢測誤差較大且操作不方便,，因此，需要一種操作簡單,、測量精度高,、可靠性高、并且通用的自動(dòng)測試系統(tǒng),。本文介紹針對(duì)多種型號(hào)定時(shí)機(jī)構(gòu)的通用測試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn),。
??? 系統(tǒng)采用PCI總線、GPIB總線和RS-232總線儀器設(shè)計(jì)具有模塊化結(jié)構(gòu)的硬件測試系統(tǒng)平臺(tái),，以VISA,、DLL技術(shù)設(shè)計(jì)層次化的軟件底層結(jié)構(gòu),，采用VC++開發(fā)具有方便集成、可操作性好的應(yīng)用程序,。系統(tǒng)可完成對(duì)13種產(chǎn)品的自動(dòng)測試,，并可以方便地對(duì)其他類似產(chǎn)品進(jìn)行擴(kuò)展。
1 系統(tǒng)功能及設(shè)計(jì)
1.1?系統(tǒng)功能
??? 在滿足各種類型自動(dòng)定時(shí)機(jī)構(gòu)的技術(shù)條件下,，完成對(duì)各產(chǎn)品的電壓,、電流、時(shí)間,、絕緣阻抗等性能的測試工作,。系統(tǒng)具有以下功能：
??? (1)工作電壓" title="工作電壓">工作電壓可程控調(diào)節(jié), 工作電壓電流的實(shí)時(shí)監(jiān)控, 電壓的超限保護(hù)；
??? (2)各時(shí)間輸出觸點(diǎn)時(shí)序測試,時(shí)間的實(shí)時(shí)監(jiān)控, 絕緣阻抗測試,測試時(shí)間間隔的調(diào)整,；
??? (3)測試數(shù)據(jù)的保存,、打印,測試波形的顯示、打印, 系統(tǒng)的自檢和修正,系統(tǒng)自校接口,。
1.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
??? 系統(tǒng)根據(jù)指定自動(dòng)定時(shí)裝置的測試需要,，遵循相關(guān)國軍標(biāo)和先進(jìn)的檢測設(shè)" title="測設(shè)">測設(shè)計(jì)思路，按照可靠性,、適用性,、先進(jìn)性、通用性的設(shè)計(jì)原則,，研制自動(dòng)測試系統(tǒng),。使系統(tǒng)滿足自動(dòng)定時(shí)設(shè)備的檢測，提高檢測的效率和可靠性,。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示,。

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??? 自動(dòng)測試系統(tǒng)由硬件子系統(tǒng)和軟件子系統(tǒng)兩大部分組成。
??? 硬件子系統(tǒng)由PCI計(jì)算機(jī)系統(tǒng),、電源系統(tǒng),、測試儀器、開關(guān)模塊" title="開關(guān)模塊">開關(guān)模塊和系統(tǒng)接口五部分組成,。
??? (1)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)：包括PCI機(jī)箱,、顯示器。主要提供PCI模塊硬件平臺(tái),，運(yùn)行系統(tǒng)軟件,。
??? (2)電源系統(tǒng)：提供被測設(shè)備需要的電源，并可以通過總線進(jìn)行程控,。
??? (3)測試儀器：包括基于PCI總線的數(shù)字I/O,、A/D" title="A/D">A/D卡、D/A卡,、數(shù)字多用表等卡式儀器和基于RS-232的絕緣阻抗測試儀,，用來完成時(shí)間,、電壓、電流,、阻抗等參數(shù)的測量,。
??? (4)開關(guān)模塊：包括小電流開關(guān)模塊和大電流開關(guān)模塊。小電流開關(guān)模塊用來完成測量點(diǎn)不同測量參數(shù)的切換,；大電流開關(guān)模塊用來為被測設(shè)備提供激勵(lì)電流,。
??? (5)系統(tǒng)接口：提供系統(tǒng)的公共測試端口和被測設(shè)備接口的互聯(lián)，包括接口連接適配器ICA(Interface Connect Adapter)設(shè)計(jì)和接口測試適配器ITA(Interface Test? Adapter)設(shè)計(jì),。
??? 軟件子系統(tǒng)包括系統(tǒng)人機(jī)接口軟件,、自動(dòng)定時(shí)設(shè)備工作規(guī)范測試軟件、系統(tǒng)管理軟件,、系統(tǒng)自檢自校軟件四部分,。
??? (1)人機(jī)接口軟件：為系統(tǒng)操作提供可視化的操作界面，實(shí)現(xiàn)測試數(shù)據(jù)圖形的可視化及測試數(shù)據(jù)的管理(保存,、打開和打印),。
??? (2)工作規(guī)范測試軟件：完成自動(dòng)定時(shí)設(shè)備在不同工作電壓下的工作流程的控制和各被測點(diǎn)時(shí)間的采集、處理,。
??? (3)系統(tǒng)管理軟件：包括用戶權(quán)限管理和自動(dòng)定時(shí)設(shè)備參數(shù)添加,、保存和修改等。
??? (4)系統(tǒng)自檢自校軟件：為系統(tǒng)提供自檢和自校的操作程序和相應(yīng)的接口,，保證系統(tǒng)測試的精度和系統(tǒng)的故障定位,。
2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
??? 在要求自動(dòng)檢測系統(tǒng)測量的13種自動(dòng)定時(shí)機(jī)構(gòu)產(chǎn)品中，有些需要工作在不同電壓模式下,，考慮到實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測的方便性,，這里采用程控電源模塊為自動(dòng)定時(shí)機(jī)構(gòu)提供啟動(dòng)和工作電壓。這樣不同工作電壓的切換完全由系統(tǒng)的程控軟件實(shí)現(xiàn),，避免了測試人員手動(dòng)改變的麻煩,，大大加強(qiáng)了該自動(dòng)測試儀器的可操作性。
2.1 硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)
??? 通過對(duì)自動(dòng)定時(shí)設(shè)備,、測試功能需求及自動(dòng)測試技術(shù)的研究，綜合考慮各個(gè)因素,，設(shè)計(jì)出如圖2所示的自動(dòng)測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu),。

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??? 通用的硬件平臺(tái)主要由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、絕緣阻抗測試儀,、適配器組成,。
??? (1)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)：包括計(jì)算機(jī)主機(jī)、打印機(jī),、顯示器等外設(shè),。計(jì)算機(jī)主機(jī)內(nèi)插有A/D采集卡,、D/A變換器、多路開關(guān),、數(shù)字I/O卡,，完成對(duì)測試控制箱內(nèi)的通道轉(zhuǎn)換、通道控制,、數(shù)據(jù)采集,、并行通訊等功能；串口與控制箱內(nèi)系統(tǒng)進(jìn)行通訊,，控制測試箱動(dòng)作,，將測試數(shù)據(jù)傳入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
??? (2)絕緣阻抗測試儀：對(duì)產(chǎn)品的絕緣阻抗進(jìn)行測試,。
??? (3)ICA/適配器：ICA是所有儀器資源接口的集合,，為被測設(shè)備提供所有系統(tǒng)資源，實(shí)現(xiàn)通用性,；適配器是完成不同被測設(shè)備與ICA之間的連接,、阻抗匹配、電壓電流匹配等功能,，針對(duì)被測的13種產(chǎn)品,，考慮其通用性，采用同一適配器,，可以同時(shí)兼容多種產(chǎn)品的適配功能,。
2.2 測試功能的硬件實(shí)現(xiàn)
??? 硬件系統(tǒng)完成的主要功能有：不同工作電壓下工作規(guī)范的測試、絕緣阻抗測試,。
2.2.1 工作規(guī)范測試
??? 完成短時(shí)重復(fù)工作的電源加載和被測設(shè)備各個(gè)接口點(diǎn)的時(shí)間,、電壓測試。需完成的測試過程有：
??? (1)額定工作規(guī)范：供電電壓為被測設(shè)備的額定電壓,，周圍介質(zhì)溫度為20±5℃條件下的一個(gè)循環(huán)的總時(shí)間,；高壓可欠壓條件下的測試：在額定電壓×125％～額定電壓×75％范圍內(nèi)，周圍介質(zhì)溫度為-10℃～＋100℃條件下的一個(gè)循環(huán)的總時(shí)間,。
??? (2)自動(dòng)定時(shí)機(jī)構(gòu)的啟動(dòng)：使用程控開關(guān)仿真自動(dòng)定時(shí)機(jī)構(gòu)的啟動(dòng)按鈕,，啟動(dòng)自動(dòng)定時(shí)機(jī)構(gòu)；系統(tǒng)由程控電源提供自動(dòng)定時(shí)機(jī)構(gòu)的啟動(dòng)電壓,，選用Good Will公司PSH-3620型號(hào)的程控電源,。
??? (3)不同的工作方式控制：使用程控開關(guān)和D/A變換器完成左發(fā)動(dòng)機(jī)單臺(tái)啟動(dòng)、右發(fā)動(dòng)機(jī)單臺(tái)啟動(dòng),、雙發(fā)動(dòng)機(jī)同時(shí)啟動(dòng)的不同狀態(tài)的工作,；對(duì)于電源的切換開關(guān)，由于電流比較大，系統(tǒng)中選用功率足夠大的繼電器開關(guān),。
??? (4)時(shí)間的測試：包括自動(dòng)定時(shí)機(jī)構(gòu)總時(shí)間的測試和不同電壓,、不同工作方式下，各個(gè)時(shí)間點(diǎn)的測試,。時(shí)間的測試使用高速I/O和A/D采集卡配合完成,。通過具有PCI擴(kuò)展插槽的30路高速串行A/D采集卡，將被測自動(dòng)定時(shí)機(jī)構(gòu)的各個(gè)需要測量的端點(diǎn)的電壓值傳送給計(jì)算機(jī),，經(jīng)軟件處理得到各個(gè)端點(diǎn)電平跳變時(shí)間,，并且繪制出自動(dòng)定時(shí)機(jī)構(gòu)的各個(gè)端點(diǎn)的時(shí)序圖，讓檢測人員很方便地獲得所需要的數(shù)據(jù),。時(shí)間波形采集連接示意圖如圖3所示,。

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??? (5)工作狀態(tài)的監(jiān)控：通過矩陣開關(guān)和數(shù)字多用表選擇自動(dòng)定時(shí)機(jī)構(gòu)不同的接口，進(jìn)行電壓,、電流的監(jiān)控,，保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定地運(yùn)行。
2.2.2? 絕緣阻抗測試
??? 完成不同工作狀態(tài)下的自動(dòng)定時(shí)機(jī)構(gòu)接口的各個(gè)點(diǎn)和機(jī)殼之間絕緣阻抗的測試,，本系統(tǒng)由RS232總線控制的程控絕緣阻抗測試儀和開關(guān)板卡組成,，通過開關(guān)選擇不同的測點(diǎn)，利用程控絕緣阻抗測試儀完成相應(yīng)阻抗的測試,。測試過程連接如圖4所示,。

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??? 這種方式的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了通用檢測模塊、激勵(lì)模塊和被測設(shè)備信號(hào)的靈活連接,，具有硬件功能的通用性,。
??? 系統(tǒng)需完成的絕緣阻抗的測試狀態(tài)包括：
??? (1)冷態(tài)下絕緣阻抗的測試；
??? (2)額定工作規(guī)范后絕緣阻抗的測試,；
??? (3)耐潮試驗(yàn)后絕緣阻抗的測試,。
2.3 自檢自校硬件設(shè)計(jì)
??? 系統(tǒng)的自檢、自校以校驗(yàn)的方式分類有以下3種情況：
??? (1)儀器的自檢：通過儀器本身的上電自檢,、相應(yīng)的校驗(yàn)驅(qū)動(dòng)函數(shù),、標(biāo)準(zhǔn)電纜進(jìn)行自檢、自校,；
??? (2)互連互校：利用激勵(lì)源和測量儀器之間的互連對(duì)儀器的基本功能和基本精度進(jìn)行校驗(yàn),；
??? (3)外部基準(zhǔn)源校正：利用比系統(tǒng)儀器精度高的外部基準(zhǔn)源進(jìn)行校準(zhǔn)。
??? 系統(tǒng)自檢原理如圖5所示,。

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3 系統(tǒng)軟件平臺(tái)的設(shè)計(jì)
??? 軟件系統(tǒng)在Windows2000系統(tǒng)下運(yùn)行,；軟件平臺(tái)開發(fā)在Visual C++下運(yùn)行。軟件平臺(tái)系統(tǒng)主要包括測試軟件,、數(shù)據(jù)處理軟件、系統(tǒng)管理軟件、界面管理軟件,、自檢/自校軟件,、打印報(bào)表軟件。系統(tǒng)軟件層次結(jié)構(gòu)如圖6所示,。

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??? 測試軟件主要完成對(duì)硬件的控制和數(shù)據(jù)的采集,，包括：PCI卡驅(qū)動(dòng)軟件（A/D采集卡、D/A轉(zhuǎn)換器,、數(shù)字I/O卡,、多路開關(guān)）；串口通訊軟件,，負(fù)責(zé)PCI系統(tǒng)與測試控制箱通訊,，將測試數(shù)據(jù)采集入PCI計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；控制箱控制軟件,，完成對(duì)測試控制箱的狀態(tài)轉(zhuǎn)換,、狀態(tài)檢測等。
數(shù)據(jù)處理軟件完成對(duì)采集數(shù)據(jù)的后續(xù)處理,，得到所需參數(shù),，并存儲(chǔ)處理得到的參數(shù)，包括參數(shù)計(jì)算軟件和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)軟件,。
??? 系統(tǒng)管理軟件完成對(duì)測試系統(tǒng)數(shù)據(jù),、硬件、軟件等的管理,。
??? 界面管理軟件對(duì)配置,、校驗(yàn)、數(shù)據(jù),、圖形等進(jìn)行顯示,，包括數(shù)據(jù)顯示軟件、圖形顯示軟件,、執(zhí)行過程顯示軟件,。自檢自校軟件對(duì)自檢自校的方法、過程,、結(jié)果,、修正參數(shù)等進(jìn)行管理。打印報(bào)表軟件完成對(duì)測試數(shù)據(jù)的打印,。
??? 該系統(tǒng)已在實(shí)際中應(yīng)用,，能夠?qū)?3種定時(shí)機(jī)構(gòu)進(jìn)行不同工作電壓和啟動(dòng)方式下的時(shí)間測試、絕緣阻抗測試,，符合測試規(guī)范,，并且在軟硬件上都做了防止誤操作的設(shè)計(jì),。本系統(tǒng)的成功研制，使原有的手工測試變?yōu)樽詣?dòng)化測試,，用一臺(tái)儀器完成了原來13臺(tái)操縱箱所完成的工作,，測試誤差由原來的0.1s降低到1ms以下。實(shí)踐表明此自動(dòng)測試系統(tǒng)可靠性高,，通用性強(qiáng),，操作方便，大大節(jié)約了人力資源和測試成本,，并具有對(duì)類似產(chǎn)品的較強(qiáng)擴(kuò)展能力,。
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