NI TestStand處理用于航空電子的老化測試模型
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Author(s):
Nick Martin BSc Hons. MIEE. - Serco Systems Engineering Business Group
Robin Lord BEng Hons. - Serco Systems Engineering Business Group
Industry:
Aerospace/Avionics
The Challenge:
為軍用航空電子系統(tǒng)老化提供緊湊的基于商業(yè)現(xiàn)貨的測試方案。
The Solution:
通過NI TestStand設(shè)計(jì)并創(chuàng)建老化測試裝置。
通過修改SPM可應(yīng)對更復(fù)雜的測試序列問題。將這個(gè)組件與最新NI TestStand特性結(jié)合，我們能夠針對各類測試要求實(shí)現(xiàn)獨(dú)特、靈活的解決方案。
老化測試的對象及策略
Serco測試系統(tǒng)公司需要開發(fā)一種老化測試系統(tǒng)，它能夠在生產(chǎn)過程中誘導(dǎo)缺陷元件在時(shí)間及壓力方面失效，以防止致命問題的征兆在現(xiàn)場出現(xiàn)。使用最初，系統(tǒng)由于固有缺陷或生產(chǎn)相關(guān)因素導(dǎo)致的失效率很高，接下來一段時(shí)間失效率較低，直到產(chǎn)品接近使用壽命時(shí)失效率又會(huì)回升。老化過程就是熱應(yīng)力及功能性電子測試的重復(fù)循環(huán)應(yīng)用。我們將被測單元放入熱處理室，然后連接這些單元以測試設(shè)備。循環(huán)測試從加熱循環(huán)開始，在熱處理室降溫并給被測單元斷電后暫停。
圖1. Serco 公司的老化測試裝置
NI TestStand 應(yīng)對挑戰(zhàn)
航空電子要求通過老化測試檢測僅在極限溫度下出現(xiàn)的問題。老化測試循環(huán)時(shí)間較長，并需要重復(fù)測試，由此可以發(fā)現(xiàn)問題并反饋給測試方案提供者。Serco 測試系統(tǒng)公司可以采用NI TestStand 來應(yīng)對挑戰(zhàn)：
● 保證被測單元在老化測試過程中不會(huì)處于過應(yīng)力狀態(tài)，在整個(gè)溫度范圍內(nèi)進(jìn)行足夠的測試
● 提供多個(gè)單元并行測試，從而充分利用熱處理室工作時(shí)間，最大化產(chǎn)品吞吐量
● 能夠在測試進(jìn)行中取下單個(gè)測試單元，同時(shí)不影響正在進(jìn)行的測試
NI TestStand 順序過程模型
我們將NI TestStand 默認(rèn)的順序模型分為兩個(gè)模塊——自動(dòng)化測試程序（ATP），包含用戶自定義的離散測試步驟；順序過程模型（SPM）封裝。封裝處理每個(gè)產(chǎn)品測試的標(biāo)準(zhǔn)操作，包括測試開始/停止、結(jié)果記錄、及測試報(bào)告生成。我們可以有效地在封裝與用戶定義的ATP之間傳遞控制。SPM被設(shè)計(jì)成每次測試一個(gè)被測單元，隨后進(jìn)入下一階段。航空電子老化要求對同一被測單元進(jìn)行多個(gè)測試循環(huán)，并且多個(gè)被測單元能夠在同一處理室中進(jìn)行測試。因此，最佳方案是改進(jìn)SPM，以創(chuàng)建老化過程模型（BPM）。
航空電子老化測試
為充分利用，處理室必須能夠容納不同被測單元類型。通過允許用戶決定在運(yùn)行階段的ATP 序列，使得我們開發(fā)的BPM能夠滿足多種被測單元類型。
被測單元預(yù)設(shè)置
在測試循環(huán)的第一階段，我們通過設(shè)置變量來控制ATP流。測試類型及循環(huán)狀態(tài)指示器分別設(shè)置為“pretemperature”和“cold”。由被測單元數(shù)據(jù)入口面板提供顯示，其外觀取決于被測單元類型。通過該面板，操作人員能夠得到每個(gè)被測單元的細(xì)節(jié)，從而提高在同一個(gè)處理室中有多個(gè)或不同類型的幾個(gè)被測單元時(shí)的吞吐量。狀態(tài)面板在每個(gè)被測單元初始化后加載，它能顯示被測單元位置及執(zhí)行的ATP 類型。
有標(biāo)號的方塊代表每個(gè)被測單元，它們根據(jù)執(zhí)行程序中當(dāng)前狀態(tài)進(jìn)行顏色編碼。操作人員可以選擇“修正細(xì)節(jié)”按鈕來修改之前輸入的信息。這就便于在測試階段加載或卸載被測單元，以充分利用處理室資源。
老化ATP 主要順序
設(shè)備的初始化及操作人員的連接指令都因新加載被測單元的類型不同而不同。
溫度測試之前的測試
每個(gè)被測單元的測試都要確保所有測試項(xiàng)目都優(yōu)先于熱循環(huán)測試。在測試失效時(shí)，系統(tǒng)會(huì)提供替換選項(xiàng)。測試系統(tǒng)為每個(gè)成功完成測試的被測單元生成報(bào)告。
熱循環(huán)溫度測試
當(dāng)處理室進(jìn)入熱循環(huán)狀態(tài)后，序列將“測試類型”改為“溫度”測試，并調(diào)用ATP 主序列。該階段對每個(gè)被測元件執(zhí)行完整測試，并編譯獨(dú)立報(bào)告、顯示狀態(tài)面板、監(jiān)測處理室。
冷循環(huán)－測試中斷
當(dāng)處理室狀態(tài)進(jìn)入冷循環(huán)后，所有單元都斷電，序列回到被測單元預(yù)設(shè)置階段，并更新狀態(tài)面板，監(jiān)測處理室。
測試終止
為了避免由于單個(gè)被測單元失效而造成整個(gè)測試循環(huán)終止，BPM包含了兩個(gè)不同的終止程序。在溫度測試之前的測試階段及熱循環(huán)測試階段，操作人員可以選擇“終止當(dāng)前被測單元”。序列退出ATP，返回“操作終止”子程序，這樣就能將所選被測單元斷電。BPM 隨后修改控制變量停止該被測單元位置的進(jìn)一步測試，并在報(bào)告中插入結(jié)果。操作人員還能選擇“終止所有”選項(xiàng)。該選項(xiàng)將立刻將所有被測單元斷電，完成報(bào)告并終止測試。
完成測試
循環(huán)測試持續(xù)進(jìn)行直到測試類型被設(shè)置為“完成”狀態(tài)。測試將在以下情況下終止：
● 完成所有處理室循環(huán)測試
● 測試過程中停止供電，迫使序列終止
● 序列被終止
BPM有超過16 個(gè)測試項(xiàng)目及4 種被測單元變量，它被成功應(yīng)用到多種航空電子老化測試中。
圖2. 操作界面狀態(tài)板處理多達(dá)16 個(gè)不同被測元件類型
開發(fā)靈活的解決方案
通過修改SPM 可應(yīng)對更復(fù)雜的測試序列問題。將這個(gè)組件與最新NI TestStand特性結(jié)合，我們能夠針對各類測試要求實(shí)現(xiàn)獨(dú)特、靈活的解決方案。
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