飞行器电气接口自动测试系统设计

潘文斌

摘要：本文介绍了一种飞行器电气接口自动测试系统的设计方案，该系统以研华工控机作为控制计算机，通过计算机串口和网口将被测对象、控制计算机和测试单元有机相连，使用 LabWindows CVI软件开发环境，最终实现了飞行器电气接口的自动测试。

关键词：电气接口；自动测试系统；线缆测试仪；LabWindows CVI软件开发环境

引言

随着计算机技术的发展，现代飞行器核心部件均采用计算机处理技术，飞行器内部各部件、以及飞行器与发射平台之间传输的信号不仅有传统的模拟信号，而且还有各种形式的串、并行数字信号，电气接口非常复杂。以某飞行器为例，电气接口的测试需要完成859个测试节点两两之间低压导通、高压绝缘、回路阻抗的测试以及5路供电电源的电压精度、启动延时时间、满载情况下电压特性和纹波等的测试。若采用手工测试方法不仅工作量大，耗费时间长，而且故障难以精确定位，不能实现对飞行器电气接口的快速评估和准确检测。针对此问题，作者开发了飞行器电气接口自动测试系统。该测试系统功能强大，具有线缆低压导通、阻抗、高压绝缘及电源电压值、纹波、过冲电压及启动延时测试功能，并可对测试数据进行事后分析和处理，包括数字和结果图形化显示、自动生成接线表等。测试系统还具有较好的通用性，对适配器单元改装后可完成各种航模、无人机等飞行器或发射平台的电气接口测试工作。

1系统概述

该测试系统以Signature CHC线缆测试仪和若干二次仪表为测试单元，工控机作为控制计算机，通过串口、RS232口和网口将被测对象、控制计算机和测试部件有机相连，在 LabWindows CVI软件开发环境进行软件开发，实现了飞控舱电气接口的自动测试。

测试系统总体结构示意图如图1所示。

1.1功能划分及模块集成

测试系统可划分为如下几个单元：

计算机控制单元，包括对各测试仪器设备的控制、测试任务的规划和下达、测试数据的处理等；

线缆测试单元，包括一基本模块、一扩展模块、16根电缆，完成线缆测试功能；

电源性能测试单元，包括示波器、万用表、电子负载、切换模块，完成电源特性测试功能；

适配器单元，实现被测对象到测试仪器的转接，将接入的被测对象分别引入不同的测试单元；

控制柜单元，包括控制前面板、后面板等组成，完成测试数据的显示功能。

测试系统的模块组成如图2所示。

1.2系统特点

该测试系统具有以下特点：

1.2.1系统采用工控机作为控制计算机，利用软件编程可实现自动测试和连续测试，当测试开始后，不需要进行复杂操作便可自动快速的完成多个测试项目；

1.2.2应用LabWindows CVI软件开发环境进行软件开发，测试界面友好，测试过程清晰明了；

1.2.3根据所测试的数据，测试系统可以自动生成被测件的接线关系图形和接线表，图表结合，测试者可以方便的校对和检查错误。

1.2.4具有较好的通用性，通过改装或更换适配器单元就可以完成各种航模、无人机等飞行器或发射平台的电气接口测试工作。

2系统硬件设计

2.1线缆测试单元设计

线缆测试仪单元完成被测件的低压导通、阻抗、高压绝缘测试，根据功能需求和技术要求选用CIRRIS公司的Signature CHC线缆测试仪，测试仪控制台计算机通过串口与Signature CHC线缆测试仪相连完成测试功能。

Signature CHC线缆测试系统具有以下功能：

2.1.1提供的低压导通测试，可以对线缆网络连接的正确性，包括线路所连接的电阻、电容、二极管等元器件的连接关系的正确性进行可靠的测试；

2.1.2 提供直流1500V、交流1000V的高压，可以对被测产品进行绝缘、耐压测试；系统可以进行精密电阻测试、测试精度达到毫欧级。

2.2电源测试单元功能设计

电源测试单元完成对飞控舱电源的电压精度、启动延时时间、满载情况下电压特性和纹波等表征电源组件工作正常与否的参数的测试。电源测试单元硬件选型和设计如下：

2.2.1选用泰克TDS3014B示波器完成电源纹波电压、启动延时时间、过冲电压测试。系统采用基于网口的示波器的远程控制技术，实现了控制计算机对泰克TDS3014B示波器的信号传输与控制；

2.2.2选用优立德UT-805万用表完成电源电压值测试。万用表和控制计算机采用串口通讯的方式连接，在测试过程中控制计算机对万用表的控制字进行编排，控制万用表完成电源电压值自动测试。

2.2.3选用ELTO SL-200电子负载提供电源负载；

2.2.4使用电源切换单元完成被测通道的切换，实现5路直流电压的测试。电源切换单元板卡电路板是一块通用的标准ISA总线驱动电路板，主要由ISA总线接口电路、继电器控制电路、继电器开关电路等电路组成。

继电器控制电路中包括数据锁存电路、继电器驱动电路，使用了两组74LS273和ULN2803对各继电器的状态进行控制，用来选择控制输入的信号类型，由此确定对不同输入信号采取不同处理方法(继电器控制位写1时，继电器处于常开状态，继电器控制位写0时，继电器处于常闭状态)。

3系统软件设计

3.1软件描述

测试系统软件由系统管理、接口板驱动、线缆测试、电源性能测试、自动测试、实时数据处理、专家知识库七大部分功能模块组成。

整个软件平台完成测试系统的资源管理、线缆测试、电源性能测试、自动测试、探针测试、实时显示、实时存储、实时报警、专家自学习等任务，属于在线实时应用软件。

软件开发环境为Windows2000操作系统，采用LabWindowsCVI为软件开发环境。

3.2软件模块设计

3.2.1系统管理模块

系统管理模块由系统自检子模块、系统测试项目创建子模块、系统资源配置子模块、多任务调度管理子模块组成，主要负责测试任务的规划，资源配置、以及对其它功能模块的组织与调度。操作员根据窗口界面的提示信息键入相应参数和设置，系统管理模块将据此分别执行不同的功能选项。用户通过用户接口调用该模块可以对系统硬件资源及软件进行方便、安全、可靠的配置，并具有自检测的功能。多任务调度管理模块的功能是完成对测试设备在测试过程中的测试控制、测试数据实时存储、测试数据的实时显示、实时报警多个任务的调度管理。系统在WINDOWS下采用多线程机制，实现通过对任务的合理划分从而尽量保证系统实时性能不受影响。

3.2.2接口板驱动模块

接口板驱动模块是本应用软件与硬件设备直接具有接口关系的基础支持模块,该模块通过正确、高效的驱动接口硬件，来保证测试的数据可靠、高速。

3.2.3测试控制模块

选择测试界面菜单中的“线缆测试”项，将启动线缆测试软件，该软件包括自学习子模块、测试子模块、探针测试子模块、自动生成接线表子模块等。线缆测试模块软件主界面如图4所示。

3.2.4实时数据处理模块

实时数据处理模块由测试数据实时获取子模块、实时显示子模块、实时存盘子模块及实时报警子模块组成，主要负责系统测试过程中信息的实时处理。

（1）数据实时获取模块在接口板驱动的基础上，按照用户设置的工作模式实时获取测试数据；

（2）实时显示模块主要完成测试过程中将测试信息以数字、图形、虚拟仪器等多种方式进行实时显示，让测试人员能直观、实时的看到测试的信息；

（3）实时存盘模块主要完成对实时测试数据的存储，为满足系统的实时性要求，使系统在实时存盘过程中不影响数据获取和显示，本系统设计开辟多个缓冲区交替使用来存放测试数据。测试任务结束后，将所有测试数据分别以二进制方式或文本方式存储，以便用户进行事后处理分析；

（4）实时报警模块在测试的过程中实现对测试对象特性的实时监控，当测试到的信息超出该测试对象的正确特性值时，实时报警模块将给出报警通知。

3.2.5事后数据处理模块

事后数据处理模块主要实现测试数据的回放功能，并能根据测试资源配置、测试任务规划，分析测试数据信息，自动生成结论报表和该测试组件的接线表，均以WORD表格形式表现供用户分析、比较。

3.2.6专家知识自学习模块

自学习包括简单学习和复杂学习，选择学习类型后设置导通R和开路R的参数，点击“学习连接的器件”按钮，就可以进行自学习，生成自学习测试程序。

导通R和开路R的参数设置规则如下：

（1）简单学习的设定：回路中只有线连接的产品。导通电阻R设定：在被测产品中，回路中的连接电阻小于这个设置值，系统就认为是正常的线路连接。默认值为5Ω，设定范围0.1-100KΩ；开路电阻 R 设定：在被测产品中，回路中的连接电阻大于这个设置值，系统就认为是开路。

（2）复杂学习的设定：测试回路中除了线连接之外，还包含有电阻、电容、二极器、双铰线等元器件的产品。导通电阻R设定：当回路中的阻值大于这个设定值，小于“开路电阻R”的设定值时，系统就认为是元器件，作为元器件生成；当回路中的阻值小于这个设定值时，系统就认为是正常的线连接，作为导线回路生成；开路电阻R设定：在被测产品中，回路中的连接电阻大于这个设置值，系统就认为是开路。

4系统应用

该测试系统能准确、快速的进行飞行器电气接口自动测试。测试系统测试单发产品测试时间不超过180秒，测试准确率达到100%。测试系统具有故障定位功能，可对被测件发生的虚焊、漏焊及短路、断路等故障精确定位，对故障排查具有指导意义。

该测试系统具有良好的通用性，不同型号飞行器通过更改适配器单元接口即可进行电气接口测试。

参考文献：

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[2]郑志伟，陈加成.将汉城等.空空导弹概论[M].北京：兵器工业出版社，1997.

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