多路三軸光纖陀螺自動(dòng)化測試系統設計與實(shí)現

摘要 因三軸光纖陀螺的測試過(guò)程復雜、耗時(shí)長(cháng)、測試效率低。提出了一種多路三軸光纖陀螺自動(dòng)測試系統實(shí)現方案。敘述了測試系統的硬件設計思想并給出了完成自動(dòng)化測試、軟件設計方法及組建方案。測試結果表明，該系統能夠實(shí)現三軸光纖陀螺測試全程自動(dòng)化，節約了成本，提高了測試效率。
關(guān)鍵詞 光纖陀螺；自動(dòng)化測試系統；多通道；多線(xiàn)程

三軸光纖陀螺是基于Sagnac效應的光學(xué)角速率傳感器，能同時(shí)敏感空間3個(gè)正交方向的角速率。具有靈敏度高、功耗小、精度高、體積小、質(zhì)量輕及成本低等優(yōu)點(diǎn)。因而被廣泛應用于空對空導彈、衛星、飛機、輪船等方面。在國內，三軸光纖陀螺的研究已成熟；但由于三軸光纖陀螺的產(chǎn)量多、測試過(guò)程又相對復雜，因此快速可靠、機動(dòng)靈活、高效低費的自動(dòng)化測試設備，對提高測試效率有著(zhù)重要意義。本設計介紹了測試設備的硬件平臺的搭建、軟件測試流程的編寫(xiě)；靈活運用LabWindows／CVI的消息傳遞機制和多線(xiàn)程技術(shù)，可以同時(shí)實(shí)現4套三軸光纖陀螺的自動(dòng)化測試。

1 測試系統的設計要求與硬件組成
1．1 自動(dòng)化測試系統的設計要求
(1)實(shí)現自動(dòng)化。測試系統實(shí)現測試設備的自身檢測和產(chǎn)品檢測；其中，設備自動(dòng)檢測包括設備的供電電壓檢測和自動(dòng)通斷點(diǎn)檢測；產(chǎn)品檢測包括產(chǎn)品通斷電壓和電流的檢測。如果電壓電流超過(guò)正常范圍，則切斷相應通道產(chǎn)品的電源，防止產(chǎn)品損壞，并記錄在案；自動(dòng)進(jìn)行各種環(huán)境實(shí)驗，實(shí)現所有的測試流程無(wú)人值守。
(2)實(shí)現環(huán)境實(shí)驗。自動(dòng)控制溫箱并且準確實(shí)現老練前、老練中、老練后、溫循前、溫循中和溫循后等測試所需要的實(shí)驗環(huán)境。
(3)實(shí)現系統參數設置及數據采集?？梢栽O置PC與采集卡的通信協(xié)議、產(chǎn)品名、溫度因子等。能夠同步采集三軸光纖陀螺的422數據、電流和電壓；能夠實(shí)步顯示采集到x軸、y軸和z軸零偏數據、溫度、脈沖數和溫箱的工作狀態(tài)。
(4)實(shí)現數據自動(dòng)處理及報表生成。實(shí)現對各路數據的自動(dòng)處理，并顯示處理結果，生成相應的報表。
1．2 自動(dòng)化測試系統的硬件實(shí)現
三軸光纖陀螺在測試過(guò)程中，需要進(jìn)行老練測試和溫循測試；通過(guò)ESPEC公司的溫箱模擬外部實(shí)驗環(huán)境。測試設備的硬件組成主要包括：供電系統、工控機、數據采集卡、信號分離及通斷電控制箱和溫箱等。
系統硬件框架結構如圖1所示。

(1)工控機，主要負責整個(gè)測試過(guò)程的監控，控制溫箱，控制陀螺通斷電，測試數據的接收、處理、存儲，實(shí)現自動(dòng)化控制等。
(2)數據采集部分，主要包括PCI數據采集控制卡和4串口Moxa卡(422信號)。其中PCI數據采集控制卡采集電流和電壓，4串口Moxa卡傳輸三軸光纖陀螺產(chǎn)生的422信號。
(3)信號分離調理及通斷電控制箱，處理4套三軸光纖陀螺的輸出信號，實(shí)現各路產(chǎn)品通斷電的自動(dòng)化控制。
(4)ESPEC溫箱，接收工控機串口發(fā)來(lái)的控制命令模擬所需的外部環(huán)境。
(5)供電系統，提供設備所需要的各種電壓。

2 自動(dòng)化測試程序設計實(shí)現
虛擬儀器技術(shù)為數據采集提供了便利條件，主要由數據采集的硬件部分和數據分析處理的軟件部分組成。硬件部分將采集到的信號轉換成計算機能處理的信號，然后輸入到計算機中；計算機通過(guò)軟件實(shí)現數據的讀取及分析處理，并將處理結果反饋到用戶(hù)界面。設計采用NI公司的LabWindows／CVI開(kāi)發(fā)環(huán)境進(jìn)行測試軟件設計。LabWindows／CVI是交互式C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)環(huán)境，不僅提供豐富的界面資源和各種控件，方便軟件開(kāi)發(fā)者根據具體需要編輯用戶(hù)界面；而且，LabWindows／CVI消息傳遞機制便于測試的自動(dòng)化。另外，多線(xiàn)程技術(shù)用于實(shí)時(shí)多任務(wù)系統可以實(shí)現更高的效率，便于系統資源的調度與數據傳輸?？梢允共僮飨到y在完成多個(gè)任務(wù)時(shí)，均勻地分配系統時(shí)間，使應用程序獲得更快的響應和最小的阻塞。
2．1 測試界面的設計實(shí)現
系統測試軟件界面，如圖2所示。測試界面主要包括：4通道實(shí)時(shí)xyz三軸脈沖曲線(xiàn)、溫度曲線(xiàn)顯示模塊，xyz三軸實(shí)時(shí)脈沖值溫度值顯示框，數據處理模塊、系統參數設置模塊、各通道通信參數設置模塊、測試狀態(tài)顯示模塊；數據處理主要包括：曲線(xiàn)顯示模塊、處理數據顯示模塊、處理曲線(xiàn)選擇模塊等。