無(wú)源干擾設備二線(xiàn)檢測維修的測試診斷系統

摘要：基于PXI總線(xiàn)和LabVIEW技術(shù)，構建了無(wú)源干擾設備測試診斷系統，可完成無(wú)源干擾設備各種功能、性能參數快速、準確地測試，并依據測試結果，進(jìn)行故障診斷，給出維修策略。硬件平臺基于高性?xún)r(jià)比的PXI，測試程序采用LabVIEW開(kāi)發(fā)，故障診斷程序采用INCON 2.O開(kāi)發(fā)，用戶(hù)只需鍵盤(pán)、鼠標操作即可完成復雜的測試和故障診斷。結果表明，該系統具有通用性、開(kāi)放性，用戶(hù)界面友好、操作方便，測試和排故障效率高，有效節省了測試成本和維護保障費用。

0 引言

隨著(zhù)多種新型電子器件的應用，無(wú)源干擾設備的發(fā)展已進(jìn)入了以總線(xiàn)技術(shù)為主的第三階段，使得其功能越來(lái)越強，自動(dòng)化程度越來(lái)越高，結構越來(lái)越復雜而緊湊，大大加重了測試和故障診斷的難度。而在設備的實(shí)際使用中，為保證安全性和有效性，要求能對無(wú)源干擾設備進(jìn)行以性能測試和故障診斷為主的技術(shù)保障。要求既要快速、精確地完成無(wú)源干擾設備整機各功能、性能參數的測試，又要單獨對分機進(jìn)行測試和故障診斷并排除故障。因此，研制和開(kāi)發(fā)適合新一代無(wú)源干擾設備技術(shù)保障要求的測試診斷系統具有重要意義。

本文采用PXI總線(xiàn)和LabVIEW技術(shù)組建了一個(gè)用于無(wú)源干擾設備二線(xiàn)檢測維修的測試診斷系統。該系統利用NI公司的PXI模塊化產(chǎn)品，配合自研的適配器，完成所需測量和控制信號的獲取和產(chǎn)生，通過(guò)程序計算分析所得數據，最終由智能分析系統完成無(wú)源干擾設備的故障診斷，具有測試診斷快、機動(dòng)性強、使用方便的特點(diǎn)。

1 系統結構

自動(dòng)測試和智能故障診斷平臺主要由控制器、儀器資源、開(kāi)關(guān)系統、信號接口裝置等硬件和安裝在控制器內的測試診斷軟件組成。本測試診斷系統具體結構如圖1所示。

1.1 系統硬件設計

測試診斷系統硬件由自動(dòng)測試設備(ATE)和接口適配器(TUA)等組成。其原理組成框圖如圖2所示。

ATE主要提供各被測件所需的硬件測試資源和系統自身運行所需的硬件資源。按目前的測控技術(shù)環(huán)境，設計者選擇基于VXI，PXI等標準總線(xiàn)技術(shù)的貨架產(chǎn)品是構建ATE高效、快捷的最優(yōu)途徑?；趯w積、重量、機動(dòng)性等的考慮，本系統采用PXI+GPIB總線(xiàn)的混合結構，由PXI總線(xiàn)儀器、GPIB總線(xiàn)程控直流電源等組成。

1.1.1 PXI總線(xiàn)儀器

PXI(PCI Extensions for Instrumentation，面向儀器系統的PCI擴展)是一種高性?xún)r(jià)比的基于PC的自動(dòng)化測量平臺。系統選用3U尺寸的大功率14槽機箱N(xiāo)I PXI-1044，該機箱集成了PXI規范要求的冷卻系統;控制計算機采用嵌入式控制器NI PXI-8105作為整個(gè)測試診斷系統的主控機，它內含2.0 GHz的Inetel雙核處理器、2 GB內存、60 GB硬盤(pán)、1個(gè)RS 232接口、4個(gè)USB接口、1個(gè)GPIB接口。儀器模塊包括ACX1553，PXI-2503，PXI-4055，PXI-6254，PXI 5509，PXI-6514。

雙通道MIL-STD-1553B PXI模塊ACX1553用于模擬和測試機上多功能顯示器和控制器間通信的MIL-STD-1553B數據;兩塊48×1線(xiàn)矩陣開(kāi)關(guān)PXI-2503用于切換各種測量信號;d.jpg位數字多用表PXI-4065用于測量各種電壓、電阻;3塊32通道、16位數據采集模塊PXI-6254用于72路箔條或36路紅外點(diǎn)火脈沖幅度、寬度的采集;96通道數字I/O模塊PXI-6509用于模擬彈種識別等TTL電平信號;64通道工業(yè)數字I/OPXI-6514用于模擬干擾彈投放28 V電平信號。

1.1.2 GPIB總線(xiàn)儀器

本系統采用AglientN5766大功率直流電源，以提供被測件整機及各分機所需各種直流電源。

1.1.3 接口適配器

接口適配器是被測無(wú)源干擾設備信號的預處理和轉接裝置，完成所有被測件與PXI總線(xiàn)儀器、大功率直流電源接口的機械、電氣連接。接口適配器主要由信號調理板、資源分配板、繼電器控制板等組成。信號調理板主要完成各種PXI模塊資源信號和被測件所需信號的匹配、調理;資源分配板將各PXI模塊資源分配至適配器前面板的被測件接口及信號調理板中;繼電器控制板主要完成對4種外場(chǎng)可更換單元(IRU)的電源供給控制。

1.1.4 連接電纜

連接電纜有4種：第一種是PXI模塊、大功率直流電源和接口適配器間的輸入/輸出電纜;第二種是連接適配器和被測件的測試電纜;第三種是系統自檢電纜;第四種是系統計量電纜。

1.1.5 容箱

為了滿(mǎn)足用戶(hù)的機動(dòng)性需求，本系統采用2個(gè)進(jìn)口防震機箱，選用ECS公司7000系列10U高度的產(chǎn)品，儀器安裝標準為19英寸，機箱深度為910 mm。

1.1.6 被測件

在本系統中，被測件(UUT)是一套無(wú)源干擾設備，它包括電磁濾波器、控制器、順序器、發(fā)射器等4種類(lèi)別的9個(gè)LRU。

1.2 系統軟件設計

軟件是測試診斷系統的運行核心。無(wú)源干擾設備測試診斷系統軟件部分以Windows XP為操作系統、以基于“圖形”的集成化程序開(kāi)發(fā)環(huán)境LabVIEW為測試程序開(kāi)發(fā)平臺、以基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )、模糊邏輯、專(zhuān)家系統的INCON 2.0為故障診斷推理平臺進(jìn)行設計，負責完成測試流程的控制、測試數據的分析、測試結果的記錄等功能。它采用模塊化設計，主要包括：系統管理模塊、儀器驅動(dòng)模塊、系統自檢模塊、系統計量模塊、設備測試模塊、故障診斷模塊、數據管理模塊等，其軟件結構如圖3所示。

系統管理模塊：負責進(jìn)行系統狀態(tài)的設置、測試項目管理、身份驗證、用戶(hù)管理等，是系統各個(gè)功能模塊的管理中心。

儀器驅動(dòng)模塊：它是測試程序與系統儀器的橋梁，每一個(gè)儀器都有相應的驅動(dòng)程序。

系統自檢模塊：負責完成系統自檢。自檢不通過(guò)時(shí)，自動(dòng)對儀器進(jìn)行軟件校準。

系統計量模塊：用于完成各種待計量信號的產(chǎn)生，它和計量電纜、計量?jì)x器配合，完成對系統儀器的計量和校準。

設備測試模塊：用于完成無(wú)源干擾設備整機和各LRU性能、功能的測試，它是決定能否完成測試，保證測試結果準確可靠的重要因素。

故障診斷模塊：用于完成無(wú)源干擾設備各LRU的故障診斷和定位，它是決定完成故障診斷功能，保證故障診斷結果準確的重要因素。

數據管理模塊：用于管理軟件中用到的各種數據，包括專(zhuān)家知識庫、測量結果數據庫、診斷結果數據庫、用戶(hù)權限數據庫、系統日志數據庫等。

系統幫助模塊：包括系統功能介紹和操作指南，用于用戶(hù)自我培訓、鞏固性學(xué)習、信息查詢(xún)。

2 系統功能實(shí)現

無(wú)源干擾設備測試診斷系統的主要功能如下：

(1)實(shí)現無(wú)源干擾設備整機指標的測試;

(2)實(shí)現無(wú)源干擾設備各LRU全部功能和性能指標的定期檢測;

(3)具有故障診斷功能，故障定位到內場(chǎng)可更換單元SRU，個(gè)別定位到功能電路或關(guān)鍵元器件;

(4)具有測試數據及故障診斷結果的存儲、記錄、分析、打印功能;

(5)具有自檢功能;

(6)留有計量接口，與計量?jì)x器配合，可完成系統儀器的計量和校準。

3 測試診斷流程

根據無(wú)源干擾設備的特點(diǎn)和用戶(hù)需求，本系統采用了并行分級的測試思想。用戶(hù)可根據需要選擇進(jìn)行整機測試還是分機測試。第一級對整機測試;第二級對分機進(jìn)行功能、性能測試和診斷，故障定位到SRU，LRU接口信息豐富，可定位至功能電路，個(gè)別可定位至元件級。圖4示意了無(wú)源干擾設備的測試診斷流程。

測試診斷步驟如下：

(1)開(kāi)機，用戶(hù)身份驗證后，進(jìn)行系統自檢。

(2)系統自檢通過(guò)后，進(jìn)入無(wú)源干擾設備測試環(huán)境，用戶(hù)可選擇進(jìn)行整機指標測試還是分機測試。若系統自檢失敗，可啟動(dòng)系統自校功能對系統進(jìn)行軟件校準。校準完成后，再次進(jìn)行系統自檢。

(3)若用戶(hù)選擇整機測試，則可測量設備履歷本要求的所有指標。用戶(hù)可按項目選擇測試內容和測試次數，設定后系統自動(dòng)逐一進(jìn)行測量。若指標正常，輸出測試結果，測試結束;若指標不正常，則進(jìn)行分機測試。

(4)若用戶(hù)選擇分機測試，可選擇LRU進(jìn)行測試。

(5)具體LRU測試時(shí)，用戶(hù)亦可按項目選擇測試內容和測試次數，設定后系統自動(dòng)逐一進(jìn)行測量。若指標正常，給出正常的結論，輸出測試結果，測試結束;若指標不正常，則調入相應故障診斷軟件進(jìn)行故障診斷，給出診斷結果和進(jìn)行維修的專(zhuān)家建議。

4 結論

基于PXI總線(xiàn)和LabVIEW技術(shù)的無(wú)源干擾設備測試診斷系統的設計，從技術(shù)方案的確立、硬件集成到軟件開(kāi)發(fā)等方面都遵從了標準化、模塊化的設計思想，它具有很強的通用性、開(kāi)放性，用戶(hù)可根據需要擴展，使其可對其他同類(lèi)被測對象進(jìn)行測試和故障診斷。擴展時(shí)只需設計相應的測試電纜、編寫(xiě)相應的測試和故障診斷程序。實(shí)踐表明，該系統用戶(hù)界面友好，操作方便，可滿(mǎn)足用戶(hù)對無(wú)源干擾設備二線(xiàn)保障的要求，測試和排故障效率高，有效節省了測試成本和維護保障費用，具有較高的軍事和經(jīng)濟價(jià)值。