一种小型检测仪器设计

潘增寿 胡建军

摘  要：检测仪器（简称：检测仪）可在内场进行机载设备离位性能检测。这种工作方式主要用于飞机定检和离位性能检测工作。被测机载设备通过配套测试电缆与检测仪前面板的连接器连接。操作人员通过人机界面，运行驻留在检测仪内部的系统测试软件，控制检测仪中的硬件资源，提供机载设备所需的电源以及激励信号，测量机载设备输出的信号，判断测试结果，从而完成检测任务。

关键词：检测仪;分离成器;输入输出接口;小型化

中图分类号：TP216      文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2019）14-0041-03

Design of a Small Testing Instrument

PAN Zengshou，HU Jianjun

（Guangzhou Hangxin Aviation Technology Co.，Ltd.，Guangzhou  510663，China）

Abstract：The detection instrument （detection instrument for short） can detect the off-position performance of airborne equipment in the inner field. This kind of working mode is mainly used for aircraft fixed inspection and off-position performance inspection. The airborne equipment under test is connected with the connector of the front panel of the detector through the supporting test cable. Through the man-machine interface，the operator runs the system test software residing in the detector，controls the hardware resources in the detector，provides the power supply and excitation signals needed by the airborne equipment，measures the signals output by the airborne equipment，and judges the test results，so as to complete the detection task.

Keywords：detector;separator;input/output interface;miniaturization

0  引  言

為提高维护保障工作的效率，保证保障人员快速完成保障任务，为优化随行保障人员所需要携带的保障设备，提高保障队伍的机动性，在总系统平台对硬件资源进行分离设计，使得保障人员只需根据具体保障任务携带少量保障设备即可完成保障任务。同时，为提高硬件资源的利用率，检测仪设计遵循“组合成台，分离成器”设计原则。检测仪可通过快装快卸机构从总系统平台分离出来，形成多个检测工位，每个工位可独立完成部分被测机载设备的自动检测[1]。

1  设计要点与原理

1.1  设计要点

组合成台：检测仪可通过快装快卸机构组合到总系统平台，提供了专用测试资源，组成一套完整系统，测试能力可覆盖所有被测机载设备。

分离成器：检测仪可通过快装快卸机构从总系统平台分离出来，形成多个检测工位，每个工位可独立完成部分被测机载设备的自动检测[2]。检测仪如图1所示。

检测仪设计要点包括以下五个方面：

（1）两种工作模式：

1）检测仪对接系统平台后，配合系统平台完成测试任务;

2）检测仪脱离系统平台后，可独立完成部分指定的测试任务。

（2）混合总线设计：

1）检测仪内部采用PXI/PXIe）总线为主、RS485总线为辅的设计;

2）检测仪通过LXI总线与系统平台对接。

（3）供电方式：检测仪可由220V交流电源供电。

（4）测试资源集成度高：单个检测仪在集成多种测试资源的情况下依然保持体积小、重量轻的便携特性。

（5）连接器对接方便：检测仪主要采用高集成度的连接器作为对外输入输出接口，实现了检测仪与系统平台对接的快装快卸，使得测试电缆的连接更为简便、快捷。

1.2  系统工作原理

检测仪由ATX电源、零槽控制器、各测试资源模块、前后面板的输入输出接口、人机交互界面及配套测试电缆或附件组成。测试资源模块采用PXI/PXIe总线为主，以RS485总线为辅（如信号升压调理板等自研设备）的控制方式。系统平台的主控制器通过LXI总线与检测仪零槽控制器通信，并直接控制检测仪内部测试资源[3]。

检测仪可脱离系统平台，单独完成指定的测试任务。操作员通过外接键盘和鼠标向检测仪内的测控计算机发送指令，在面向信号通用测试软件平台运行相应的测试程序（TP）、执行测试操作。测控计算机通过PXI/PXIe总线依据测试程序调用激励或测量的相关测试资源，模拟被测机载设备的工作运行环境，完成自动测试[4]。检测仪通用原理示意图如图2所示。

2  硬件设计

2.1  硬件组成

检测仪1台，自检电缆1条，校准适配器1个。

检测仪由电源、控制器、各测试资源模块、前后面板的输入输出接口、人机交互界面、交流电源模块组成。其中后面板输入输出接口在组合成系统时，实现检测仪和组合系统阵列接口的信号连接。人机交互界面在检测仪单独使用时提供操作界面[5]。

2.2  测试资源设计

检测仪机箱内部的硬件包括机箱、零槽控制器、多协议通讯卡、以太网卡、AFDX卡、信号升压调理板、任意波形发生器、矩阵卡、万用表及相关电缆[5]。

已配PXIe/PXIe板卡资源电气通用指标如下：

多协议通讯卡：1块串口模块;1块429模块;1块1553B模块。

以太网卡：4个RJ45网口。

AFDX：1路。

信号升压调理板：

（1）28VDC调理成18VDC或30VDC;

（2）28VDC调理成-35VDC或0VDC或+35VDC;

（3）信号放大3倍，4.5V方波调理成13.5V方波;

（4）信号上加偏置8VDC，±5V正弦波调理成3～13V正弦波。

任意波形发生器：1路。

矩阵卡：64路。

万用表：1路。

2.3  对外接口设计

检测仪作为单台检测仪使用时，测试资源输入输出接口位于前面板。

前面板的输入输出接口应用于检测仪脱离系统平台进行独立测试的场合。输入输出接口选型为HYPERTRONICS N系列模块化矩形连接器。

后面板的输入输出接口包括背部连接器、交流电源插座、直流电源插座、检测仪接地柱。交流电源插座、直流电源插座及接地柱，应用于检测仪脱离系统平台进行独立测试的场合，是检测仪的供电、接地的端口。背部连接器选型为模块化矩形连接器。矩形连接器作为数字信号、模拟信号的输入输出接口，用于实现检测仪和组合系统阵列接口的电源、网络和其他测试资源的快速拔插。

2.4  供电设计

检测仪在内场车间使用或集成在组合系统中使用时，可以直接使用220V/50Hz电源。对于特殊供电环境和用户的实际使用要求，设备可以使用配套定制的ATX电源。

3  软件设计

软件是检测仪的核心，人机交互、测试设备的数据运算以及业务执行都需要通过软件来执行。自动测试软件主要用于离位性能检测。其根据应用场景可分为组合串行测试、组合并行测试、单机测试。

检测仪单独使用：当检测仪不装入互联互通机箱时，各检测仪的自动测试软件通过自动识别进入自动测试模式。检测仪可通过自动测试软件加载测试程序控制自身的测试资源进行自动测试、数据管理等操作。另外当检测仪装入互联互通机箱时，能通过数据管理功能把测试数据上传到组合系统的主控计算机的数据库中，进行统一的数据管理[6]。

4  结构设计

为满足检测仪分离检测的需求，检测仪以小型化、轻型化为原则进行结构设计。检測仪壳体通过铝合金板材折弯而成，有利于减轻重量，同时通过局部加强的方式保证结构强度。检测仪侧面设计有可收缩把手，方便携带。检测仪的四周设计有防护包角，在携带和使用中起防冲撞和保护作用。检测仪整体结构紧凑、轻巧、满足随身携带的要求，同时，其设计方面需要综合考虑散热、电磁兼容性、维护性等。

检测仪采用4U机箱形式，前面四边和后面四角均有减震设计。

5  结  论

本文给出了一种检测仪器设计方案，检测仪所选用通用、专用测试仪器，均为符合国军标的测试仪器，技术成熟、使用规范。操作系统所选用的Windows 7操作系统已成为测试系统的主流操作系统，具有稳定性高、可移植性好等特点。开发平台可选用LabWindows/CVI或LabVIEW等成熟的商用应用开发软件，已在测控领域得到了广泛应用。

检测仪软件采用开放式体系框架结构，遵循IEEE 1641和IEEE 1671国际标准，上述标准已经正式发布且应用在国外下一代自动测试系统中，国内多个自动测试系统集成商已经开始研发符合上述标准的自动测试系统。

参考文献：

[1] 张秋菊，刘珍阳.航空电子自动测试设备的开发与实现 [J].光电技术应用，2006（6）：45-49+58.

[2] 于劲松，李行善.下一代自动测试系统体系结构与关键技术 [J].计算机测量与控制，2005（1）：1-3+17.

[3] 刘宗玉.基于虚拟仪器的自动测试系统的研究 [D].西安：西北工业大学，2001.

[4] 陈文声，林卓新.自动测试设备 [J].电子测试，2007（Z1）：87-89+94.

[5] 薛文虎，许炎义，刘越.虚拟化技术在自动测试设备升级中的应用 [J].电子测量技术，2011，34（12）：97-100.

[6] 沈震，戴英侠，杨江平.自动测试设备软件平台通用性的研究与设计 [J].计算机工程与应用，2005（9）：229-232.

[7] 刘浩，朱小平.ATLAS语言在自动测试设备ATE中的应用实践 [J].计算机测量与控制，2005（2）：118-119+128.

[8] IEEE Standards Coordinating Committee 20.IEEE Std 1641-2004，IEEE Standard for Signal and Test Definition [S].America：The Institute of Electrical and Electronics Engineers，2005.

作者简介：潘增寿（1981-），男，汉族，陕西西安人，测试设备部测试室主任，毕业于华南理工大学，硕士，研究方向：自动测试设备。