基于LabWindows的航电设备自动测试系统设计

随着航空电子设备技术的迅猛发展，先进的电子技术广泛应用到航空电子设备上，尤其是航空总线技术的应用，使得航空电子设备综合化程度越来越高，给维护检测带来了一定的难度

然而随着计算机技术和微电子技术的发展，软件工具和操作系统功能强大，又为航空设备自动测试系统的研制提供了便利当今自动测试系统已成为维修测试系统发展的主流，他充分发挥了计算机的功能，选用功能强大的软件平台可方便地组建各类测试系统从20世纪50年代至今，自动测试系统研究已经发展到与航空电子设备同等重要的阶段，为确保测试系统精度必须与航空电子设备进行同步研制与开发，各个国家的军事和民航部门都投入大量的人力、物力和财力，开发研究自动测试系统，并在维护工作中普遍使用，取得了较好的军事和经济效益为满足我国地勤维修保障工作的需要，我们采用自动测试技术研制航空电子设备自动测试系统

1 测试系统简介

基于VXI总线的自动测试系统具备以下功能：

(1)完成航空电子设备各部件性能测试、功能测试以及二级维护测试；

(2)具有航空电子设备可更换LRU的性能和功能测试；

(3)具有故障诊断能力，故障隔离到SRU；

(4)具有自检功能；

(5)能自动生成测试结果报表，并能存档和打印；

(6)提供良好的人机界面

测试系统的核心是测控计算机，与软件一起完成对VXI机箱中测试仪器的控制和管理，完成测试数据采集、分析以及故障诊断VXI机箱中测试仪器产生航空电子设备各部件所需要的激励信号，并接收被测部件的响应信号，对这些信号进行调理，进而检查和测试，达到故障定位的目的多功能接口和通用适配器将被测部件和VXI机箱完成电气连接部件，在测控计算机的控制下，根据测试需求，完成激励信号和响应信号传输

2 硬件设计

航空电子设备自动测试系统硬件部分由测控计算机、VXI机箱(包括各类测试资源)、多功能接口、通用适配器、连接电缆、机柜等组成，硬件组成如图1所示

测控计算机由计算机主机、显示器、打印机等外围设备组成计算机主机内含有MXI-2(或1394)总线接口卡、GPIB总线接口卡、显卡等

测控计算机的主要性能如下：

处理器：Intel P4，主频1 GHz以上；内存256 MB；硬盘80 GB；软盘驱动器；8倍速DVD驱动器；5个以上的PCI槽；17英寸纯平显示器(或平板显示器)；显存不小于32 MB；打印机分辨率不小于600 dpi [p]

VXI总线机箱：选用HP公司的C尺寸13槽机箱HPE8419A机箱内包括E8491A零槽控制器、HP1441A激励信号发生器(产生航空电子设备测试所需各种激励信号)、HPE1428A数字示波器、HPE1420B通用计数器、HPE1412A数字多用表、RF多路转换开关和矩阵开关、16路模拟量采集模块、HPE1458A数字量I／O模块(具有12个8位数据口的96路输入／输出通道)

3 软件设计

目前，比较常用的测试软件开发平台有NI公司的LabWindows／CVI和HP公司的VEE，他们都是基于图形化的用户接口和开发环境HP公司的VEE为非标准化编程语言，在常用功能方面使用方便灵活，但对于复杂的测试系统实现起来功能上将受到限制，而且较大的图形化程序修改起来也比较复杂，另外，其界面效果一般，且不能打包生成可执行文件，源程序易被修改等因此，最终选用NI公司的LabWindows／CVI 6.0为开发平台，该平台是在C语言基础上，综合了图形化测试开发平台和标准化平台的优点，开发程序效率较高、可靠性好；软件有大量成熟的数据分析处理模块单元，界面设计比较灵活，满足测试系统软件的开发与研制的要求软件系统设计从通用性要求出发，基于Windows环境的LabWindows／CVI 6.0软件平台上进行开发，具有友好的人机界面，软件采用模块式结构，其组成如图2所示

软件系统是测试系统进行模拟和测试正常、可靠运行的基础根据测试系统功能要求，采用层次化、模块化设计方法进行软件系统的设计与开发软件的设计与开发应采用成熟的技术，具有良好的可视化人机界面，使用方便操作系统选用Windows XP软件开发环境为：模拟和测试软件采用LabWindows／CVI 6.0

软件设计遵循以下原则：必须是基于Windows的应用程序；各种模拟器融合在同一程序中，统一编程；模块化设计，可靠性好，安全性强，注重代码重用；人机界面友好，操作简便，提供必要的在线帮助；能提供多种操作方式，即既可硬件操作，也可软件虚拟操作

自动测试软件功能包括主控模块、系统自检模块、测试项目选择模块、信号处理模块、数据采集模块、故障诊断模块、报表打印模块、在线帮助模块主控模块主要完成各功能模块的监控与管理，在运行过程中若出现异常情况，能够给出退出指示，便于用户中途退出系统自检模块主要对测试系统本身的工作状态进行检查，以判别系统能否正常工作，便于用户使用与维护测试项目选择模块用来选择所要测试项目内容

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信号处理模块对所采集的信号的毛刺、抖动等现象进行平滑和过滤处理数据采集模块主要驱动采集扳工作以及数据传送故障诊断模块主要完成采集信号与标准信号的比较，调用故障知识库进行故障分析定位，将检查结果显示在显示器的对话框中，并存储于数据库中，以便于查询与打印报表自动生成模块用来将检查结果生成规范化报表形式，并送打印机输出打印在线帮助模块用来为用户提供便捷的联机帮助，并指导用户正确操作及维护根据系统功能的总体要求，将各软件功能模块有效地连接起来，可实现航空电子设备的自动测试

4 关键技术

4.1 信号采集

对于硬件设计，考虑到某些信号幅值较小，易受干扰信号的影响，采用光电隔离技术加以解决为保证数据传输的快速性和准确性，采用并行数据信号处理技术

4.2 软件可靠性

软件编制遵循快速性、适时性、可扩展性和易维护的原则测试的快速性要求程序简练，尽量少用运行速度较慢的语句，循环体要综合考虑，在满足系统要求下尽量减少延迟时间可靠性和易维护性是采用模块化、结构化的编程方法，使程序维护简便由于测试信号采集频率较高(0.5 ms)，信号必然有毛刺和抖动现象，可采取软件平滑技术进行处理由于需测试的项目和信号种类较多，信号标准值和实测值以及判据、测试结果已形成一个巨大的组织，稍有不慎就会出现错乱，因此采用运行管理技术，对各节点运行过程进行管理、协调和调度为确保测试有序性和正确性，采用数据库管理较为合适，同时也便于当前结果查询和历史资料保存考虑到用户误操作的可能，采用容错性设计以预防系统死机，使用看门狗电路预防系统运行跑飞现象

4.3 故障诊断

故障诊断是该测试系统的主要功能，基于故障诊断解析模型并结合故障诊断技术进行故障分析定位，可信度和效率可以得到保证以测试的信息为故障诊断的依据，基于故障知识，借助解析模型实施故障诊断，为维护人员快速排除故障提供必要的技术帮助航空电子设备故障诊断技术将大大提高测试的智能化程度，缩短故障测试时间，提高工作效率

5 结 语

基于VXI总线技术和计算机测控技术的航空电子设备自动化测试，有效提高了航空电子设备的测试效率，减轻了维护保障人员的劳动强度同时，测试系统的自动化和智能化减小了人为因素对测试结果的影响，满足了现代高技术航空装备配套测试设备好用、管用、实用的要求分布式硬件结构和模块化软件设计便于系统维护，良好的人机界面便于测试人员操作使用该成果相关技术可推广到其他测试设备研制中