無源干擾設備二線檢測維修的測試診斷系統(tǒng)

摘要：基于PXI總線和LabVIEW技術，構建了無源干擾設備測試診斷系統(tǒng)，可完成無源干擾設備各種功能、性能參數(shù)快速、準確地測試，并依據(jù)測試結果，進行故障診斷，給出維修策略。硬件平臺基于高性價比的PXI，測試程序采用LabVIEW開發(fā)，故障診斷程序采用INCON 2.O開發(fā)，用戶只需鍵盤、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(tǒng)具有通用性、開放性，用戶界面友好、操作方便，測試和排故障效率高，有效節(jié)省了測試成本和維護保障費用。

0 引言

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

本文采用PXI總線和LabVIEW技術組建了一個用于無源干擾設備二線檢測維修的測試診斷系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用NI公司的PXI模塊化產品，配合自研的適配器，完成所需測量和控制信號的獲取和產生，通過程序計算分析所得數(shù)據(jù)，最終由智能分析系統(tǒng)完成無源干擾設備的故障診斷，具有測試診斷快、機動性強、使用方便的特點。

1 系統(tǒng)結構

自動測試和智能故障診斷平臺主要由控制器、儀器資源、開關系統(tǒng)、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(tǒng)具體結構如圖1所示。

1.1 系統(tǒng)硬件設計

測試診斷系統(tǒng)硬件由自動測試設備(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(tǒng)自身運行所需的硬件資源。按目前的測控技術環(huán)境，設計者選擇基于VXI，PXI等標準總線技術的貨架產品是構建ATE高效、快捷的最優(yōu)途徑?；趯w積、重量、機動性等的考慮，本系統(tǒng)采用PXI+GPIB總線的混合結構，由PXI總線儀器、GPIB總線程控直流電源等組成。

1.1.1 PXI總線儀器

PXI(PCI Extensions for Instrumentation，面向儀器系統(tǒng)的PCI擴展)是一種高性價比的基于PC的自動化測量平臺。系統(tǒng)選用3U尺寸的大功率14槽機箱NI PXI-1044，該機箱集成了PXI規(guī)范要求的冷卻系統(tǒng);控制計算機采用嵌入式控制器NI PXI-8105作為整個測試診斷系統(tǒng)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、1個RS 232接口、4個USB接口、1個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(shù)據(jù);兩塊48×1線矩陣開關PXI-2503用于切換各種測量信號;d.jpg位數(shù)字多用表PXI-4065用于測量各種電壓、電阻;3塊32通道、16位數(shù)據(jù)采集模塊PXI-6254用于72路箔條或36路紅外點火脈沖幅度、寬度的采集;96通道數(shù)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(shù)字I/OPXI-6514用于模擬干擾彈投放28 V電平信號。

1.1.2 GPIB總線儀器

本系統(tǒng)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(tǒng)自檢電纜;第四種是系統(tǒng)計量電纜。

1.1.5 容箱

為了滿足用戶的機動性需求，本系統(tǒng)采用2個進口防震機箱，選用ECS公司7000系列10U高度的產品，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(tǒng)中，被測件(UUT)是一套無源干擾設備，它包括電磁濾波器、控制器、順序器、發(fā)射器等4種類別的9個LRU。

1.2 系統(tǒng)軟件設計

軟件是測試診斷系統(tǒng)的運行核心。無源干擾設備測試診斷系統(tǒng)軟件部分以Windows XP為操作系統(tǒng)、以基于“圖形”的集成化程序開發(fā)環(huán)境LabVIEW為測試程序開發(fā)平臺、以基于神經網絡、模糊邏輯、專家系統(tǒng)的INCON 2.0為故障診斷推理平臺進行設計，負責完成測試流程的控制、測試數(shù)據(jù)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(tǒng)管理模塊、儀器驅動模塊、系統(tǒng)自檢模塊、系統(tǒng)計量模塊、設備測試模塊、故障診斷模塊、數(shù)據(jù)管理模塊等，其軟件結構如圖3所示。

系統(tǒng)管理模塊：負責進行系統(tǒng)狀態(tài)的設置、測試項目管理、身份驗證、用戶管理等，是系統(tǒng)各個功能模塊的管理中心。

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

系統(tǒng)自檢模塊：負責完成系統(tǒng)自檢。自檢不通過時，自動對儀器進行軟件校準。

系統(tǒng)計量模塊：用于完成各種待計量信號的產生，它和計量電纜、計量儀器配合，完成對系統(tǒng)儀器的計量和校準。

設備測試模塊：用于完成無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(shù)據(jù)管理模塊：用于管理軟件中用到的各種數(shù)據(jù)，包括專家知識庫、測量結果數(shù)據(jù)庫、診斷結果數(shù)據(jù)庫、用戶權限數(shù)據(jù)庫、系統(tǒng)日志數(shù)據(jù)庫等。

系統(tǒng)幫助模塊：包括系統(tǒng)功能介紹和操作指南，用于用戶自我培訓、鞏固性學習、信息查詢。

2 系統(tǒng)功能實現(xiàn)

無源干擾設備測試診斷系統(tǒng)的主要功能如下：

(1)實現(xiàn)無源干擾設備整機指標的測試;

(2)實現(xiàn)無源干擾設備各LRU全部功能和性能指標的定期檢測;

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

(4)具有測試數(shù)據(jù)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，與計量儀器配合，可完成系統(tǒng)儀器的計量和校準。

3 測試診斷流程

根據(jù)無源干擾設備的特點和用戶需求，本系統(tǒng)采用了并行分級的測試思想。用戶可根據(jù)需要選擇進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，個別可定位至元件級。圖4示意了無源干擾設備的測試診斷流程。

測試診斷步驟如下：

(1)開機，用戶身份驗證后，進行系統(tǒng)自檢。

(2)系統(tǒng)自檢通過后，進入無源干擾設備測試環(huán)境，用戶可選擇進行整機指標測試還是分機測試。若系統(tǒng)自檢失敗，可啟動系統(tǒng)自校功能對系統(tǒng)進行軟件校準。校準完成后，再次進行系統(tǒng)自檢。

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

(4)若用戶選擇分機測試，可選擇LRU進行測試。

(5)具體LRU測試時，用戶亦可按項目選擇測試內容和測試次數(shù)，設定后系統(tǒng)自動逐一進行測量。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行故障診斷，給出診斷結果和進行維修的專家建議。

4 結論

基于PXI總線和LabVIEW技術的無源干擾設備測試診斷系統(tǒng)的設計，從技術方案的確立、硬件集成到軟件開發(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、開放性，用戶可根據(jù)需要擴展，使其可對其他同類被測對象進行測試和故障診斷。擴展時只需設計相應的測試電纜、編寫相應的測試和故障診斷程序。實踐表明，該系統(tǒng)用戶界面友好，操作方便，可滿足用戶對無源干擾設備二線保障的要求，測試和排故障效率高，有效節(jié)省了測試成本和維護保障費用，具有較高的軍事和經濟價值。