自動檢測系統(tǒng)原理應用及其發(fā)展狀況

　　3 自動檢測系統(tǒng)的組建及其關(guān)鍵技術(shù)

　　計算機技術(shù)的發(fā)展為自動檢測系統(tǒng)（ATS）的組建提供了多種可能，典型的自動檢測系統(tǒng)主要由自動化檢測設(shè)備（ATE），檢測程序集（TPS）和檢測環(huán)境三部分組成。ATE由檢測和測量儀器、主計算機、矩陣開關(guān)、通訊總線、接收器和系統(tǒng)軟件組成。典型自動檢測系統(tǒng)的組建如圖2所示。主計算機控制檢測和測量儀器以及TPS的運行。系統(tǒng)軟件（如操作系統(tǒng)、編譯器及實驗運行程序等）控制檢測工作站的工作狀態(tài)，對TPS進行開發(fā)并執(zhí)行。TPS由檢測、診斷程序，連接被測單元（UUT）和ATE的適配器及操作手冊等組成。檢測環(huán)境包括ATS的結(jié)構(gòu)描述、編程和檢測規(guī)范語言、編譯器、開發(fā)工具以及描述對象設(shè)計需求、檢測策略信息的標準格式等。

3.1 現(xiàn)代自動檢測系統(tǒng)組建的關(guān)鍵技術(shù)

　　由于現(xiàn)代微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，檢測技術(shù)與計算機深層次的結(jié)合引起了檢測儀器領(lǐng)域的革命，全新的儀器結(jié)構(gòu)概念和檢測設(shè)備組建方式不斷更新。現(xiàn)代檢測設(shè)備組建的關(guān)鍵技術(shù)主要集中在以下幾點。

　　一、程控接口技術(shù)

　　如何實現(xiàn)檢測系統(tǒng)與被測設(shè)備間的自動連接，是實現(xiàn)檢測過程自動化的關(guān)鍵。用計算機程序控制的接口單元（PIU）是解決這一問題的重要手段。這種程控接口（PIU）包括一組通用的連接點，并配有所需的緩沖器和多路分配器，用于完成三項基本任務。

　　1、發(fā)生、調(diào)理（如衰減、緩沖、變換等）模擬與數(shù)字激勵，并將激勵引導到相應的被測裝置；

　　2、把從相應的被測裝置引線來的測量數(shù)據(jù)進行調(diào)理并引導到自動檢測系統(tǒng)；

　　3、將程控負載加到相應的被測裝置引線上。

　　簡言之，程控接口在程序控制下，能夠把任何檢測系統(tǒng)功能引導到任何被測設(shè)備，并能完成檢測。

　　二、虛擬儀器技術(shù)

　　80年代末期，美國NI（National Instrument）公司提出了虛擬儀器的概念：在一定的硬件平臺下，利用軟件在屏幕上生成虛擬面板，在軟件導引下進行信號采集、運算、分析和處理，實現(xiàn)傳統(tǒng)儀器的各種功能。

　　虛擬儀器是計算機技術(shù)同儀器技術(shù)深層次結(jié)合產(chǎn)生的全新概念的儀器，是對傳統(tǒng)儀器概念的重大突破。傳統(tǒng)儀器的主要功能模塊都是以硬件（或固化的軟件）的形式存在的，而虛擬儀器是具有儀器功能的軟硬件組合體。虛擬儀器系統(tǒng)的功能可根據(jù)軟件模塊的功能及其不同組合而靈活配置，因而得以實現(xiàn)并擴充傳統(tǒng)儀器的功能。

　　三、專家系統(tǒng)

　　自動檢測技術(shù)與專家系統(tǒng)的結(jié)合也是自動檢測領(lǐng)域的一個重要發(fā)展趨勢。專家系統(tǒng)作為人工智能的重要組成部分，于五十年代產(chǎn)生，到八十年代形成人工智能這一完整的學科體系。美國在八十年代中期就率先將專家系統(tǒng)引入航空機載設(shè)備的檢測，效果良好。專家系統(tǒng)與典型自動檢測設(shè)備的結(jié)合，將大大提高故障分析判斷能力，提高設(shè)備維修保障效率。

　　四、現(xiàn)場故障檢測技術(shù)

　　現(xiàn)代機載設(shè)備的發(fā)展趨勢是微處理器和大規(guī)模集成電路的應用日益普遍，現(xiàn)場故障檢測也就越加顯得重要。為了便于現(xiàn)場維修，正在開發(fā)、研究諸如特征分析、邏輯分析、電路模擬、內(nèi)在診斷等現(xiàn)場故障檢測技術(shù)。例如，采用“特征分析技術(shù)”，在電路圖的有關(guān)節(jié)點，標明“特征”，由設(shè)備本身產(chǎn)生激勵，用一種簡單的、無源的檢測儀器—特征分析儀，就能迅速地在現(xiàn)場找出故障，定位到元器件，從而大大地簡化了維修現(xiàn)場的故障診斷，有效地提高了設(shè)備的戰(zhàn)備率。

　　五、開放、可互操作的ATS實現(xiàn)技術(shù)

　　所謂ATS的可互操作性是指兩個以上的系統(tǒng)或部件可以直接、有效地共用數(shù)據(jù)和信息。就一般的ATS結(jié)構(gòu)來說，其互操作性主要體現(xiàn)在可以共用TPS和ATE的資源，可以共用一個底層的診斷子系統(tǒng)，可以支持多種運行環(huán)境和語言。所謂系統(tǒng)的開放性是指：其功能部件采用廣泛使用的標準或協(xié)議，從而可在不同的系統(tǒng)中使用，可以與其它系統(tǒng)中的部件互操作，軟件可以方便的移植；其接口也符合廣泛使用的標準、規(guī)范或協(xié)議，或具有完全明確的定義，從而通過插入新的功能部件，即可增加、擴展和提高系統(tǒng)的性能。

　　4基于PC的虛擬儀器技術(shù)

　　一、虛擬儀器的定義及構(gòu)成

　　一般說來將傳統(tǒng)儀器的硬件和最新計算機軟件技術(shù)充分結(jié)合起來，以實現(xiàn)并擴展傳統(tǒng)儀器的功能。因此，將數(shù)據(jù)采集卡插入計算機空閑的擴展槽中，利用軟件在屏幕上生成虛擬面板，在軟件引導下進行信號采集、運算、分析和處理，實現(xiàn)儀器功能并完成檢測的全過程，這就是所謂的虛擬儀器。與傳統(tǒng)儀器的比較如表1。

　　表1 虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器的比較

　　虛擬儀器系統(tǒng)的基本構(gòu)成框圖如圖3所示。目前較為常用的虛擬儀器系統(tǒng)有PC總線方式、GPIB通用接口總線方式和VXI總線方式等多種類型。