一种多功能显示器测试台的设计及应用

2023-08-29戚素芳董坤林

设备管理与维修 2023年13期

戚素芳，董坤林

（国营芜湖机械厂，安徽芜湖 241007）

0 引言

航空飞行器座舱内的多功能显示器用于显示飞行器航向、姿态、告警等信息，能使飞行员感知空中、地面和海面的态势情况，提供控制和显示接口，对各系统状态和健康状况进行辅助监控与管理，对出现的故障按照故障级别进行显示，提供应急处置信息。多功能显示器工作正常与否，直接影响到飞行器飞行过程中的安全。为实现对多功能显示器产品的技术性能检测，开展多功能显示器测试平台的设计，有利于快速地诊断多功能显示器性能和排除故障，提高产品的使用可靠性，具有重要的意义。

1 设计需求

研制一种航空飞行器多功能显示器自动测试台，满足飞行器综合显示系统配套的多功能显示器产品性能检测需求，能够按照有关控制接口的要求模拟飞行器提供显示工作所需要的数据：向显示器发送测试所需的数据，并能接收、处理和显示显示器发送给测试台的数据。

测试台具有自动测试、手动测试、实时采样功能，可完成对被测多功能显示器的自动检测、生成测试文件、查询及打印测试报告等功能。同时，测试台具备功能扩展能力。

2 设计方案

2.1 总体设计

根据多功能显示器测试台总体设计需求，测试台以计算机为控制中心，采用PXI 总线进行硬件架构设计，兼容采用RS422、RS429 总线通信的仪器资源。通过视频信号发生器提供测试画面。配合各类功能模块和测试软件，完成对被测产品各项功能和性能的测试和比对。系统可以对测试数据进行记录、存储、回放、分析，测试结束时能生成测试报告，有传输、打印功能，测试报告的内容包括各个模块测试的结果以及测试人员、地点、时间等。

测试设备具有机内自检测功能，每次进入系统测试软件时对系统硬件进行检测，并依此判断系统是否可以正常工作，其结果显示在计算机上，并根据故障信息给出有关维修提示。

2.2 设备技术指标

2.2.1 供电要求

（1）输入电源：220 V±20 V，50 Hz，20 A。

（2）输入AC 115 V，400 Hz，总功耗不大于250 W。

（3）输出DC 28 V，功耗不小于300 W。

（4）输出AC 115 V，400 Hz，总功耗不小于150 W。

2.2.2 机柜尺寸

机柜尺寸（高×宽×深）=1200 mm×500 mm×500mm（不含底座滚轮）。

2.2.3 环境适应性要求

工作温度：0～50 ℃；相对湿度：≤85%；气压：当地大气压。

2.2.4 其他要求

（1）测试台必需满足有关设计依据文件提出的各项技术要求。

（2）测试台具有防差错设计、电源监测及过载保护功能，保证产品的可靠性、维修性、安全性和计量等要求，以免损坏设备本身及产品。

（3）在研制中考虑产品的通用性、模块化要求。

（4）研制中采用成熟元器件、技术和工艺，提高产品的结构设计水平，满足电磁兼容性要求，进行规范化管理。

2.3 硬件设计

2.3.1 系统组成

综合产品的功能、接口特性和测试要求，按照模块化设计思路，将硬件部分划分为多个模块，测试平台系统组成见图1。

图1 测试台与被测多功能显示器系统架构

被测多功能显示器通过专用测试电缆与测试台相连接，信号经适配接口连接到各个功能模块。视频信号发生模块产生二路视频信号分别模拟视频信号，观察在被测产品上显示的画面是否满足要求，视频监视器用于观察被测产品输出的视频信号是否合格。工控机与被测产品进行RS422 及ARINC429 通信来模拟相应的数据交换，用于测试被测产品的相应端口是否正常。硬件模块如下：

（1）电源模块：产生满足技术要求的电源：DC 28 V 电源、AC 115 V/400 Hz 中频电源，电压和交流电频率的调节由面板上的电位器实现。

（2）视频监视器模块：用于监视多功能显示器的视频输出信号。

（3）视频信号产生模块：产生1 路LVDS 视频信号和1 路RGB信号，视频输出控制由计算计通过串口完成。

（4）1553B 总线模块：模拟1 路双余度1553B 总线接口。

（5）ARINC429 总线模块：模拟2 路ARINC429 总线接口，每路总线的传送速率可由软件设定。

（6）RS422 总线模块：模拟2 路RS422 总线接口，每路总线的波特率可由软件设定。

（7）交流同步器信号模块：模拟2 路交流同步器信号，采用数字式控制，角度给定调节由软件完成。

（8）交流同步器激磁信号模块：模拟1 路交流同步器激磁信号。

（9）直流模拟量模块：模拟1 路无线电高度信号，通过面板上的调节电位器改变给定电压。

（10）离散量模块：模拟测试多功能显示器所需要的开关量信号，用面板上的扭子开关实现。

（11）计量测试模块：提供激励输出信号的计量测试接口，包括电源信号、总线、直流模拟量信号、交流同步器信号、离散量信号。

（12）适配接口与信号切换模块：实现测试台与被测产品的电气连接。

（13）计算机模块：实现测试任务的控制和调度。

2.3.2 功能模块及机箱

测试台所需的功能模块被合理地分配安装在不同的测试机箱中。

2.4 软件设计

测试台的软件界面采用C++编写，采用Windows XP 操作系统，按照模块化的设计思想进行设计。软件包括用户测试界面管理软件、硬件接口驱动软件、通信软件、测试数据管理软件、测试报表生成和打印软件等。主程序界面是软件配置、校验校准、自动测试、手动测试和帮助等模块的公共接口平台，每个子功能测试模块相对独立，主界面窗口按照Windows 界面标准设计，进入各个子功能模块时，先对系统硬件软件环境进行自检，系统自检是在测试软件启动时对系统硬件进行检测，并依此判断系统是否可以正常工作。如果自检不通过，对应的测试功能无法使用。软件操作界面设计力求简捷、方便操作。测试台软件流程如图2 所示。

图2 测试台软件流程

3 工程应用

3.1 试验仪器及对象

试验仪器：多功能显示器测试台（一套）。

试验对象：某型多功能显示器。

3.2 准备工作

将多功能显示器测试台接220 V 电源、115 V/400 Hz 电源，被测多功能显示器与设备对应连接好；依次接通测试台上的220 V 电源、115 V 电源开关，检查电压表显示值是否符合要求。

3.3 产品测试

启动工控计算机后用鼠标点击桌面“多功能显示器测试”快捷图标进入测试系统，正确输入用户名和密码，然后用鼠标单击系统登录，系统首先将进行设备自检，主要是对设备中的通信板卡进行检测，以确保它们能够正常工作。设备自检各项正常通过以后，自检对话框自动关闭，测试软件进入测试主界面。

此时产品检测选项按钮被激活，接通对应型号多功能显示器检测设备面板上“电源”开关，检查“28 V”产品供电电源，若产品供电电源正常，即可打开产品上的电源开关。用鼠标点击某型多功能显示器检测图标，系统即进入产品的检测界面。按测试工艺要求依次对多功能显示器的电源功耗、显示质量、导光板照明电路、亮度/对比度/字符调节功能、“白天/黑夜”模式切换功能、数据加载画面显示、告警画面显示、航向画面显示、姿态画面显示、故障清单画面显示以及自检画面显示功能等进行测试。