一种小型化通用原位测试系统的结构方案

朱刚 宋斌 刘尧峰

摘 要 文章依据对外场设备原位测试的工作需求和特点的分析，阐述了一种基于PXI架构的小型通用原位测试系统的结构方案。该原位测试系统体积小，集成化程度高，能依据测试项目的改变实现测试系统的快速重构，从而提高外场设备维护和维修效率。

关键词 原位测试系统；可更换接口适配器；PXI

中图分类号 TN6 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2018）225-0116-02

目前针对外场设备进行原位检测一般使用多种通用仪器和各种专用测试设备等，这些仪器设备形式多样、功能单一，不便携带，难以满足外场设备的原位快速测试、检测和诊断需求，因此设计一种通用化平台，构建架构统一、易于扩展的标准化外场检测设备及其必要。

据此，本文描述了一种基于PXI架构的小型化、通用型、可扩展的原位测试系统结构方案。该方案着眼于外场设备的原位测试需求，极力通过实现原位测试平台的通用化、标准化及可扩展性，以达到提高原位测试效率，且避免测试平台重复开发的目的。

1 总体方案设计

通用小型化原位测试系统的总体设计思路是将该系统设计为两部分，一部分是主机，另一部分是接口适配器。主机内部安装有一套PXI架构平台、触摸屏、对外接口等，所有测试资源（PXI模块）集成于该平台之中。接口适配器内部则安装有一块信号转接板和多块信号调理板。主机内的测试资源通过电缆入接口适配器内的信号转接板，而后通过信号调理板实现对测试资源的调用或对被测信号的调理，再对被测设备（UUT）进行相关测试。其系统组成如图1所示。

依据以上思路，本原位测试系统的结构设计核心是实现主机与接口适配器之间可快速更换和锁定的结构，以及在满足系统通用化、标准化和扩展性前提下实现主机内测试资源（模块仪器等）、接口适配器内的信号调理板也可快速更换。以此提高原位测试系统的通用性，扩展性、灵活性及可用性。从而实现原位测试系统内测试资源及信号调理的可快速调整及重构的能力，最终满足原位测试快速测试、检测和诊断的需求。其总体物理结构如图2所示。

2 主机设计

主机结构形态设计为箱体形式，其结构如图3。

箱体上面板为人机交互区，布置有触摸屏及主机对外接口。箱体左右两侧开设通风网口，对应通风网口位置在箱体内侧安装有风扇，通过该风机对PXI架构平台内的模块进行强迫风冷散热。箱体前端面是与接口适配器结合的接口端面，该端面安装有两个定位销，用于主机与接口适配器配装时的定位。在端面的箱体两侧分别安装一个锁钩，用于与接口适配器两侧的拉动式锁扣配合实现两者间的牢固连接。通过锁扣及定位销结构可以实现适配器的快速更换与锁定。

箱体内部的PXI架构平台是由框架、导轨、PXI背板、控制器、PXI模块仪器等构成，如图4所示。其中框架由钣金件及型材通過螺钉搭接而成，该结构尺寸符合标准PICMG 2.0、IEC297-3及IEEE1101.10中内之规定。为了提高主机内部设备的利用率，我们将框架中的PXI模块槽位设计为纵向双列排列布局，每列设置3个3U标准PXI板卡槽位，共6个标准槽位（含2槽控制器槽位），

PXI背板安装在框架后部，控制器、PXI模块仪器等测试资源均从框架前端面沿导轨插入与PXI背板对接。更换PXI模块只需将接口适配器与主机脱离，然后松开PXI模块面板上与框架连接的螺钉，再撬动模块面板上的手柄（该手柄工作方式符合杠杆原理）便可将PXI模块很方便的从框架中脱出（装入过程与上述流程相反）。由此实现测试资源的快速更换和调整。

3 接口适配器设计

接口适配器由回型箱体、信号转接板、定位套、拉动式锁扣和信号调理板等组成，其结构如图5所示。

信号转接板和两个定位套安装在箱体后端面，信号转接板用于将主机内的测试资源接入接口适配器，而定位套的功能则是与主机前端面两个定位销对应配合，实现适配器与主机的安装定位。箱体两侧安装有两个拉动式锁扣，这两个锁扣分别与主机两侧安装的锁钩配合，可实现主机与接口适配器的快速锁紧和拆分。

信号调理板是接口适配器内的可更换单元，结构上它由印制板、面板、手柄等组成。为更换方便，信号调理板与信号转接板配接的电接头连接采用硬接、盲插式插头（插座）。安装时，将信号调理板的印制板两侧从箱体前端面沿箱体内开设的导槽插入，然后借助信号调理板面板上的手柄利用杠杆原理即可将信号调理板后部的插头插入到信号调理板上对应插座，最后再将信号调理板面板上螺钉与接口适配器箱体螺孔锁紧即可完成安装。换下信号调理板的操作流程与上述过程相反。通过该结构形式，可实现信号调理板的快速装拆。

4 结论

为评估上述方案对原位测试效率带来的提升，我们曾做了一份简要跟踪数据统计，见表1。

据此可见，由于本方案针对接口适配器、PXI模块及信号调理板在遵循标准的前提下均设计了快换结构，实现了原位测试系统的小型化，通用性，扩展性、灵活性，极大地提高了原位测试效率，满足了原位快速测试、检测和诊断的需求。

参考文献

[1]邱成悌，等.电子设备结构设计原理[M].江苏：东南大学出版社，2001.

[2]王世萍，等.电子设备结构设计原理[M].北京：清华大学出版社，2000.