機(jī)載電氣設(shè)備力學(xué)環(huán)境下在線(xiàn)測(cè)試系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種新型機(jī)載電氣設(shè)備力學(xué)環(huán)境下在線(xiàn)測(cè)試系統(tǒng)，具體來(lái)說(shuō)，是一種能夠檢測(cè)機(jī)載電氣設(shè)備在力學(xué)環(huán)境中潛在的可逆性失效的在線(xiàn)測(cè)試方法，其包括主控計(jì)算機(jī)、光纖通訊模塊、開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、信號(hào)調(diào)理模塊、測(cè)試接口模塊和測(cè)試供電模塊；對(duì)被測(cè)對(duì)象可逆性失效的檢測(cè)，滿(mǎn)足新的機(jī)載電氣設(shè)備力學(xué)環(huán)境下的測(cè)試要求；可覆蓋多種型號(hào)的被測(cè)機(jī)載電氣設(shè)備，具有高通用性和標(biāo)準(zhǔn)化程度；測(cè)試全程自動(dòng)化大幅度降低了測(cè)試工作量，極大提高了測(cè)試效率。其是一款穩(wěn)定性高、通用性強(qiáng)、可拓展性強(qiáng)、功能豐富、操作便捷、測(cè)試精度高、測(cè)試結(jié)果穩(wěn)定可靠、性?xún)r(jià)比高的新型在線(xiàn)測(cè)試系統(tǒng)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】機(jī)載電氣設(shè)備力學(xué)環(huán)境下在線(xiàn)測(cè)試系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種新型機(jī)載電氣設(shè)備力學(xué)環(huán)境下在線(xiàn)測(cè)試系統(tǒng)，具體來(lái)說(shuō)，是一種 能夠檢測(cè)機(jī)載電氣設(shè)備在力學(xué)環(huán)境中潛在的可逆性失效的在線(xiàn)測(cè)試方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 機(jī)載電氣設(shè)備是飛機(jī)電子、電氣儀表系統(tǒng)、武器火控系統(tǒng)、自動(dòng)化系統(tǒng)及機(jī)械系統(tǒng) 的供電及線(xiàn)路轉(zhuǎn)換的執(zhí)行組件。隨著飛機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)功能的提高，其力學(xué)環(huán)境嚴(yán)酷性加大，對(duì) 電氣成品的力學(xué)環(huán)境的適應(yīng)性考核更加嚴(yán)格。在《機(jī)載電器盒例行試驗(yàn)技術(shù)要求》中明確提 出，力學(xué)環(huán)境功能試驗(yàn)中電氣成品要處于工作狀態(tài)，不允許輸出信號(hào)有間斷等可逆性失效。
[0003] 目前國(guó)內(nèi)的機(jī)載電氣設(shè)備力學(xué)環(huán)境下的測(cè)試方法多為靜態(tài)測(cè)試，僅屬于功能測(cè)試 范疇，無(wú)法檢測(cè)出被測(cè)對(duì)象在測(cè)試全程過(guò)程中的可逆性失效，即被測(cè)設(shè)備元件在測(cè)試過(guò)程 中可能出現(xiàn)的能夠自行恢復(fù)的瞬態(tài)故障。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 鑒于現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的是要提出一種機(jī)載電氣設(shè)備力學(xué)環(huán)境下 在線(xiàn)測(cè)試系統(tǒng)，其以?xún)x器儀表技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)化測(cè)試技術(shù)為基礎(chǔ)，采用積木式結(jié)構(gòu) 和PXI總線(xiàn)通信協(xié)議，根據(jù)機(jī)載電器設(shè)備力學(xué)環(huán)境下測(cè)試方法和規(guī)范，研制出的能夠檢測(cè) 機(jī)載設(shè)備潛在可逆性失效的，高度開(kāi)放性、自動(dòng)化和實(shí)用性的系統(tǒng)。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為一種機(jī)載電氣設(shè)備力學(xué)環(huán)境下在 線(xiàn)測(cè)試系統(tǒng)，其包括主控計(jì)算機(jī)、光纖通訊模塊、開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、信號(hào)調(diào)理模 塊、測(cè)試接口模塊和測(cè)試供電模塊；所述光纖通訊模塊、開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)模塊及數(shù)據(jù)采集模塊位于 PXI機(jī)箱中，信號(hào)調(diào)理模塊、測(cè)試接口模塊及測(cè)試供電模塊位于測(cè)試箱中；主控計(jì)算機(jī)通過(guò) 光纖通訊模塊將控制信號(hào)傳輸?shù)介_(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)模塊及數(shù)據(jù)采集模塊構(gòu)建相應(yīng)的激勵(lì)通道與采 集通道，激勵(lì)信號(hào)依次通過(guò)開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)模塊及測(cè)試接口模塊被施加到被測(cè)對(duì)象，被測(cè)對(duì)象的 響應(yīng)信號(hào)經(jīng)過(guò)測(cè)試接口模塊進(jìn)入信號(hào)調(diào)理模塊，調(diào)理后的響應(yīng)信號(hào)被數(shù)據(jù)采集模塊轉(zhuǎn)換生 成的數(shù)據(jù)資源經(jīng)過(guò)光纖通訊模塊傳輸?shù)街骺赜?jì)算機(jī)進(jìn)行處理；測(cè)試供電模塊提供系統(tǒng)激勵(lì) 信號(hào)及信號(hào)調(diào)理模塊需要的電源。
[0006] 所述的主控計(jì)算機(jī)為工業(yè)環(huán)境下采用的工控機(jī)，其內(nèi)運(yùn)行有測(cè)試軟件，所述主控 計(jì)算機(jī)通過(guò)光纖通訊模塊控制PXI機(jī)箱中的測(cè)試資源，發(fā)送控制命令和接收采集數(shù)據(jù)，并 將采集到的資源進(jìn)行分發(fā)、處理與故障診斷，所述主控計(jì)算機(jī)設(shè)有人機(jī)界面，其為整個(gè)測(cè)試 系統(tǒng)的核心。
[0007] 所述的光纖通訊模塊為具有PXI總線(xiàn)-PCI總線(xiàn)橋路的光纖通訊組件，其實(shí)現(xiàn)PXI 機(jī)箱中的各種儀器資源與主控計(jì)算機(jī)之間的高速數(shù)據(jù)傳送，實(shí)現(xiàn)主控計(jì)算機(jī)對(duì)PXI機(jī)箱內(nèi) 的PXI總線(xiàn)儀器資源的遠(yuǎn)程訪(fǎng)問(wèn)與控制。
[0008] 所述的開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)模塊為具有高集成度的PXI矩陣開(kāi)關(guān)卡，其集成了高密度的固態(tài) 繼電器矩陣，通過(guò)控制矩陣中繼電器節(jié)點(diǎn)的通斷，實(shí)現(xiàn)測(cè)試通道的組織與切換，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)單 臺(tái)測(cè)試系統(tǒng)對(duì)多種型號(hào)被測(cè)對(duì)象的測(cè)試。
[0009] 所述的數(shù)據(jù)采集模塊包含具有模擬量輸入輸出、數(shù)字量輸入輸出的多功能DAQ板 卡；DAQ板卡中的數(shù)字量輸出信號(hào)控制信號(hào)調(diào)理模塊中調(diào)理電路的啟用與關(guān)閉；DAQ板卡 中的模擬量采集中的AD轉(zhuǎn)換器將被測(cè)對(duì)象產(chǎn)生的響應(yīng)信號(hào)轉(zhuǎn)換成大量數(shù)據(jù)，經(jīng)采集后由 PXI-PCI光纖橋路傳輸至主控計(jì)算機(jī)中進(jìn)行處理與診斷。
[0010] 所述的信號(hào)調(diào)理模塊為信號(hào)調(diào)理電路，其將被測(cè)對(duì)象產(chǎn)生的響應(yīng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù) 采集模塊可以正確識(shí)別的有效信號(hào)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集模塊與被測(cè)對(duì)象之間的光電隔離。 [0011] 所述的測(cè)試接口模塊為電連接器以及接線(xiàn)端子板卡，其連接被測(cè)對(duì)象與測(cè)試系 統(tǒng)。
[0012] 所述的測(cè)試供電模塊由集成電源模組組成，為被測(cè)對(duì)象提供測(cè)試激勵(lì)以及為信號(hào) 調(diào)理模塊供電。
[0013] 所述系統(tǒng)還包括光纖旋轉(zhuǎn)連接器，所述光纖旋轉(zhuǎn)連接器是利用解旋轉(zhuǎn)棱鏡原理 解決相對(duì)的旋轉(zhuǎn)部件間光信號(hào)的傳輸問(wèn)題，保證光信號(hào)的傳輸不因?yàn)樾D(zhuǎn)而中斷，其作用 是在離心機(jī)力學(xué)環(huán)境下連接離心機(jī)外的工控機(jī)與離心機(jī)上的測(cè)試設(shè)備，完成主控計(jì)算機(jī)與 PXI總線(xiàn)儀器的數(shù)據(jù)通信。同時(shí)旋轉(zhuǎn)連接器中還包含電源通道，為離心機(jī)上的設(shè)備供電。
[0014] 一種所述的機(jī)載電氣設(shè)備力學(xué)環(huán)境下在線(xiàn)測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試方法，其特征在于，包 括以下主要步驟：
[0015] 1)系統(tǒng)的初始化與自檢；
[0016] 2)測(cè)試配置：根據(jù)測(cè)試任務(wù)和被測(cè)對(duì)象的不同，進(jìn)行測(cè)試方式、測(cè)試時(shí)長(zhǎng)等設(shè)置， 并加載被測(cè)對(duì)象描述文件；
[0017] 3)開(kāi)展靜態(tài)測(cè)試，解析加載的被測(cè)對(duì)象描述文件，對(duì)系統(tǒng)測(cè)試資源進(jìn)行調(diào)度與分 配后，對(duì)被測(cè)對(duì)象進(jìn)行短時(shí)功能測(cè)試；
[0018] 4)開(kāi)展動(dòng)態(tài)測(cè)試，解析加載的被測(cè)對(duì)象描述文件，對(duì)系統(tǒng)測(cè)試資源進(jìn)行調(diào)度與分 配后，對(duì)被測(cè)設(shè)備進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)在線(xiàn)測(cè)試；
[0019] 5)數(shù)據(jù)采集處理和分析，顯示測(cè)試過(guò)程中，被測(cè)對(duì)象多個(gè)通道上的動(dòng)態(tài)電壓波形， 實(shí)時(shí)進(jìn)行故障診斷并顯示診斷結(jié)果，智能過(guò)濾并存儲(chǔ)采集數(shù)據(jù)；
[0020] 6)測(cè)試報(bào)表生成：在測(cè)試結(jié)束后，可利用保存的測(cè)試數(shù)據(jù)和結(jié)果數(shù)據(jù)，生成直觀(guān) 的測(cè)試報(bào)表，內(nèi)容涵蓋該次測(cè)試任務(wù)的概要描述、被測(cè)對(duì)象各通道的測(cè)試結(jié)果、診斷結(jié)果、 測(cè)試全程的電壓曲線(xiàn)、被測(cè)對(duì)象所有通道的測(cè)試結(jié)果一覽表，以及對(duì)被測(cè)對(duì)象的測(cè)試結(jié) 論；
[0021] 7)事后數(shù)據(jù)回放：測(cè)試結(jié)束后，數(shù)據(jù)將被存儲(chǔ)至硬盤(pán)，一方面可以用于生成測(cè)試 報(bào)表，另一方面，也可用于事后的數(shù)據(jù)回放，供事后分析用。數(shù)據(jù)回放時(shí)，操作人員可用不同 回放速度觀(guān)察全部數(shù)據(jù)曲線(xiàn)和當(dāng)前回放時(shí)刻瞬態(tài)值。
[0022] 本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了對(duì)被測(cè)對(duì)象可逆性失效的檢測(cè)，滿(mǎn)足新的機(jī)載電氣設(shè)備力學(xué)環(huán)境下 的測(cè)試要求；可覆蓋多種型號(hào)的被測(cè)機(jī)載電氣設(shè)備，具有高通用性和標(biāo)準(zhǔn)化程度；測(cè)試全 程自動(dòng)化大幅度降低了測(cè)試工作量，極大提高了測(cè)試效率。其是一款穩(wěn)定性高、通用性強(qiáng)、 可拓展性強(qiáng)、功能豐富、操作便捷、測(cè)試精度高、測(cè)試結(jié)果穩(wěn)定可靠、性?xún)r(jià)比高的新型在線(xiàn)測(cè) 試系統(tǒng)。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0023] 圖1在線(xiàn)測(cè)試系統(tǒng)模塊化示意圖；
[0024] 圖2在線(xiàn)測(cè)試系統(tǒng)整體架構(gòu)示意圖；
[0025] 圖3通道切換開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)示意圖；
[0026] 圖4離心機(jī)力學(xué)環(huán)境中光纖通訊結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0027] 下面結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳述。
[0028] -種新型機(jī)載電氣設(shè)備力學(xué)環(huán)境下在線(xiàn)測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)主要組 成部分包括主控計(jì)算機(jī)、光纖通訊模塊、開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、信號(hào)調(diào)理模塊、測(cè)試 接口模塊和測(cè)試供電模塊。
[0029] 主控計(jì)算機(jī)采用工控機(jī)，測(cè)試軟件運(yùn)行于其中，是測(cè)試系統(tǒng)的調(diào)度中心、控制中 心，也是整個(gè)系統(tǒng)的核心。其采用高速多核CPU作為處理器，提高測(cè)試軟件的多線(xiàn)程處理效 率；采用大內(nèi)存及高速固態(tài)硬盤(pán)，提高數(shù)據(jù)處理與存儲(chǔ)速度；內(nèi)置的板載PCI總線(xiàn)插槽用于 安插PXI-PCI光纖通訊卡。
[0030] 光纖通訊模塊包含一塊PXI通訊卡、一塊PCI通訊卡以及光纖一根，其中，PCI通 訊卡安插在工控機(jī)的主板PCI插槽中，PXI通訊卡安插于數(shù)據(jù)采集機(jī)箱中，構(gòu)建起工控機(jī)與 數(shù)據(jù)采集模塊以及開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)模塊之間的高速大容量通訊橋梁；
[0031] 開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)模塊由開(kāi)關(guān)系統(tǒng)及接線(xiàn)板構(gòu)成，主控計(jì)算機(jī)通過(guò)光纖通訊模塊控制矩陣 中繼電器節(jié)點(diǎn)的通斷，這樣，雖硬件連線(xiàn)固定，仍可實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)中測(cè)試通道的組織與切 換，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)單臺(tái)測(cè)試系統(tǒng)對(duì)多種型號(hào)的被測(cè)對(duì)象的測(cè)試。具體而言，開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)中的激勵(lì) 通道與采集通道是通過(guò)工控機(jī)控制命令實(shí)現(xiàn)的分時(shí)復(fù)用結(jié)構(gòu)，如圖3所示，當(dāng)作為激勵(lì)通 道時(shí)，工控機(jī)控制開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)將激勵(lì)源與相關(guān)列接通，測(cè)試供電模塊提供的27V電壓經(jīng)由此 通路加載至被測(cè)對(duì)象，此時(shí)采集通道雖也硬連接至此位置，但輸入阻抗很大，可以忽略其影 響，且測(cè)試軟件不對(duì)該采集通道進(jìn)行采集；當(dāng)作為采集通道時(shí)，矩陣開(kāi)關(guān)卡將激勵(lì)源與相關(guān) 列斷開(kāi)，此列對(duì)應(yīng)的測(cè)試通道即作為采集通道完成信號(hào)采集。本實(shí)施方式中，開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)模塊 采用美國(guó)NI公司的高密度固態(tài)繼電器構(gòu)成的矩陣開(kāi)關(guān)卡PXI-2533。
[0032] 數(shù)據(jù)采集模塊包含多功能DAQ設(shè)備，通過(guò)模擬電壓采集端口對(duì)所有測(cè)試通道的模 擬電壓進(jìn)行高速采集，采集到的數(shù)據(jù)由測(cè)試軟件通過(guò)PXI總線(xiàn)讀取至工控計(jì)算機(jī)；同時(shí)，還 接收工控計(jì)算機(jī)的控制指令，通過(guò)數(shù)字量輸出端口控制信號(hào)調(diào)理板中的特殊調(diào)理電路的啟 用與關(guān)閉，這是針對(duì)被測(cè)對(duì)象中的帶有電流敏感元件通道而加入的。多功能DAQ設(shè)備采用 美國(guó)NI公司的PXI-6255多功能采集卡，其模擬量采集通道達(dá)到80路，每通道采集速率可 達(dá)15kS/s.在測(cè)試中，通過(guò)工控計(jì)算機(jī)發(fā)出指令，多功能DAQ設(shè)備接收指令開(kāi)始高速采集各 通道的電壓信號(hào)并輸出特殊調(diào)理控制信號(hào)，把采集的信號(hào)數(shù)據(jù)順序傳輸至工控計(jì)算機(jī)。
[0033] 信號(hào)調(diào)理模塊連接在數(shù)據(jù)采集模塊與被測(cè)對(duì)象之間。調(diào)理電路中的信號(hào)匹配部 分將被測(cè)對(duì)象產(chǎn)生的信號(hào)電壓轉(zhuǎn)換成DAQ設(shè)備可以采集的合適電壓，電路整體轉(zhuǎn)換精度 0. 5%。調(diào)理電路中的信號(hào)隔離模塊采用高線(xiàn)性度的模擬光電耦合器HCNR201，降低了信號(hào) 在傳輸過(guò)程中會(huì)遇到各種各樣的干擾，保證調(diào)理精度。調(diào)理電路中的信號(hào)濾波模塊降低了 系統(tǒng)的高頻噪聲干擾，保證信號(hào)穩(wěn)定。調(diào)理模塊的供電由測(cè)試供電模塊提供。
[0034] 測(cè)試接口模塊有兩個(gè)55針航空插頭和自制的接線(xiàn)端子板組成，完成被測(cè)對(duì)象各 通道至測(cè)試系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集模塊和開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)模塊的硬件連線(xiàn)。
[0035] 測(cè)試供電模塊包括四塊集成電源模組，分別是航空專(zhuān)用27V穩(wěn)壓電源模組和、32V 穩(wěn)壓電源模組、12V穩(wěn)壓電源模組和15V穩(wěn)壓電源模組。其中，27V穩(wěn)壓電源為被測(cè)對(duì)象提 供激勵(lì)源，其余三塊模組為信號(hào)調(diào)理模塊中的精密運(yùn)放供電。集成電源模組焊接在一塊集 成電路板上，便于安裝和連線(xiàn)。
[0036] 光纖旋轉(zhuǎn)連接器用于離心機(jī)力學(xué)環(huán)境下連接離心機(jī)外的工控計(jì)算機(jī)與離心機(jī)上 的PXI測(cè)試設(shè)備。如圖4所示，PXI測(cè)試設(shè)備跟隨被測(cè)機(jī)載電氣設(shè)備在離心機(jī)上旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)， 多功能DAQ設(shè)備采集的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)光纖通信卡、光纖旋轉(zhuǎn)連接器傳輸至工控計(jì)算機(jī)。隨著被 測(cè)電氣設(shè)備元件的復(fù)雜性、多樣性的增加，傳統(tǒng)的電旋轉(zhuǎn)連接器在接入容量、信號(hào)傳輸穩(wěn)定 性等方便已經(jīng)很難滿(mǎn)足新的信號(hào)傳遞需求，光纖旋轉(zhuǎn)連接器符合目前高速大數(shù)據(jù)傳輸?shù)内?勢(shì)，應(yīng)用光纖旋轉(zhuǎn)連接器取代電旋轉(zhuǎn)連接器可充分滿(mǎn)足測(cè)試系統(tǒng)在離心機(jī)環(huán)境下的光纖轉(zhuǎn) 接需求。
[0037] 同時(shí)本發(fā)明也公開(kāi)了一種機(jī)載電氣設(shè)備力學(xué)環(huán)境下在線(xiàn)測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試方法，該 測(cè)試方法基于硬件系統(tǒng)的高度可配置性，根據(jù)被測(cè)對(duì)象和測(cè)試任務(wù)的不同，通過(guò)運(yùn)行于工 控機(jī)中的測(cè)試軟件，可完成系統(tǒng)的初始化與自檢。測(cè)試時(shí)，經(jīng)系統(tǒng)中的光纖通訊模塊控制開(kāi) 關(guān)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行測(cè)試通道的激勵(lì)切換，同時(shí)在多功能DAQ中分配匹配的采集通道對(duì)電氣盒上的 響應(yīng)通道進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，在需要進(jìn)行特殊調(diào)理的通道上，通過(guò)采集模塊的數(shù)字量輸出閉合 特殊調(diào)理電路；采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)由光纖通訊模塊傳輸至工控機(jī)內(nèi)存緩沖隊(duì)列中，經(jīng)數(shù)據(jù)處 理和分析模塊對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行故障分析、故障定位、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和分發(fā)至界面顯示；測(cè)試 作業(yè)完成后，可利用存儲(chǔ)在硬盤(pán)的數(shù)據(jù)輸出測(cè)試結(jié)果報(bào)表，還可以通過(guò)數(shù)據(jù)回放功能對(duì)已 有測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行回放顯示，供進(jìn)一步分析。該方法的步驟為：
[0038] 1)系統(tǒng)初始化與自檢：系統(tǒng)啟動(dòng)后，首先對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行初始化，包括加載默認(rèn) 電氣盒配置、復(fù)位數(shù)據(jù)采集模塊（清除采集任務(wù)）、復(fù)位開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)（斷開(kāi)所有繼電器節(jié)點(diǎn)）、 清空內(nèi)部各個(gè)緩存以及初始化界面資源，此過(guò)程如出現(xiàn)異常，系統(tǒng)將在界面的系統(tǒng)消息框 中顯示異常狀態(tài)與原因；若無(wú)異常，則進(jìn)入待命狀態(tài)。用戶(hù)可根據(jù)需要進(jìn)行系統(tǒng)的功能完 好性自檢，自檢有兩種形式，一種為快速自檢，僅僅檢查系統(tǒng)中各個(gè)核心硬件的完整性，主 要是數(shù)據(jù)采集模塊硬件和開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)模塊硬件；另一種為完整自檢，啟動(dòng)該自檢方式后，系統(tǒng) 將加載自檢配置文件，根據(jù)圖3通道切換網(wǎng)絡(luò)示意圖所示，控制開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)（即PXI矩陣開(kāi)關(guān) 卡）接通所有復(fù)用信號(hào)通道至激勵(lì)源（測(cè)試供電模塊提供），同時(shí)在數(shù)據(jù)采集模塊中開(kāi)啟對(duì) 所有通道的數(shù)據(jù)采集，直觀(guān)的，此時(shí)采集通道是直接采集激勵(lì)源（為恒定值），并將采集結(jié) 果與預(yù)設(shè)值比較，若與預(yù)設(shè)值相差在允許范圍內(nèi)，則認(rèn)為系統(tǒng)各個(gè)模塊均工作正常，否則， 系統(tǒng)工作不正常，完整自檢結(jié)果將持續(xù)10秒，結(jié)束后，自檢結(jié)果將顯示在界面上。
[0039] 2)測(cè)試配置：在本系統(tǒng)中，根據(jù)不同的測(cè)試任務(wù)和被測(cè)對(duì)象，系統(tǒng)將對(duì)硬件資源 進(jìn)行不同的分配，所以在開(kāi)展測(cè)試前，需要進(jìn)行測(cè)試配置。測(cè)試配置涉及內(nèi)容包括：填寫(xiě)關(guān) 于本次測(cè)試的任務(wù)信息，如測(cè)試人員和概要描述等；設(shè)定動(dòng)態(tài)測(cè)試的定時(shí)測(cè)試時(shí)長(zhǎng)；以及 給定本次測(cè)試被測(cè)對(duì)象的描述文件供系統(tǒng)分配測(cè)試資源用。配置后，系統(tǒng)將加載給定的被 測(cè)對(duì)象配置文件，緩存任務(wù)信息等配置數(shù)據(jù)。
[0040] 3)開(kāi)展靜態(tài)測(cè)試：靜態(tài)測(cè)試是指對(duì)被測(cè)設(shè)備進(jìn)行功能測(cè)試，即完成一次激勵(lì)施加 和通道電壓數(shù)據(jù)采集過(guò)程，屬短時(shí)瞬態(tài)測(cè)試。開(kāi)展靜態(tài)測(cè)試時(shí)，系統(tǒng)將根據(jù)被測(cè)對(duì)象配置文 件，通過(guò)控制開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)、多功能DAQ卡來(lái)配置形成相應(yīng)的激勵(lì)通道與采集通道，即在被測(cè)對(duì) 象的激勵(lì)輸入通道上施加激勵(lì)，并采集響應(yīng)通道上的數(shù)據(jù)。測(cè)試時(shí)，系統(tǒng)根據(jù)配置文件給予 用戶(hù)操作提示，測(cè)試將根據(jù)被測(cè)對(duì)象內(nèi)的回路數(shù)量，分步進(jìn)行，操作人員可選擇跳過(guò)某步。 操作人員根據(jù)系統(tǒng)給出的操作提示完成被測(cè)對(duì)象上可操作元件（如開(kāi)關(guān)）的操作后，系統(tǒng) 通過(guò)對(duì)比采集到的信號(hào)與被測(cè)對(duì)象處于當(dāng)前狀態(tài)下的理論響應(yīng)值進(jìn)行對(duì)比，以此判斷該回 路的工作情況，如果判斷結(jié)果為正確的則輸出合格結(jié)果，如果判斷結(jié)果為錯(cuò)誤，則輸出不合 格結(jié)果，同時(shí)根據(jù)系統(tǒng)設(shè)定的診斷分析原則進(jìn)行故障分析與故障定位，給出具體是回路中 的哪些元件或線(xiàn)路導(dǎo)致的故障。所有步數(shù)完成后，系統(tǒng)將對(duì)各步測(cè)試結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)一統(tǒng)計(jì)，在 界面上給出靜態(tài)測(cè)試的最終結(jié)果。操作人員可通過(guò)報(bào)表生成得到本次靜態(tài)測(cè)試的測(cè)試報(bào) 表，其中有更為詳細(xì)的測(cè)試數(shù)據(jù)和表格；
[0041] 4)開(kāi)展動(dòng)態(tài)測(cè)試：動(dòng)態(tài)測(cè)試是長(zhǎng)時(shí)間在線(xiàn)測(cè)試，重點(diǎn)測(cè)試電氣盒在力學(xué)環(huán)境下 (震動(dòng)環(huán)境和離心環(huán)境）的可逆性失效等動(dòng)態(tài)性能。類(lèi)似于靜態(tài)測(cè)試，開(kāi)展動(dòng)態(tài)測(cè)試時(shí)，系 統(tǒng)解析配置文件，控制開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)中的相應(yīng)固態(tài)繼電器節(jié)點(diǎn)接通，此時(shí)所有相關(guān)的激勵(lì)信號(hào) 通過(guò)激勵(lì)通道被施加到被測(cè)對(duì)象相應(yīng)的元器件上，同時(shí)用戶(hù)根據(jù)系統(tǒng)提示將被測(cè)設(shè)備各元 件狀態(tài)切換至指定狀態(tài)，確認(rèn)后，系統(tǒng)開(kāi)始執(zhí)行定時(shí)動(dòng)態(tài)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)過(guò)程中，系統(tǒng)將各 通道采集的響應(yīng)電壓信號(hào)繪制成曲線(xiàn)顯示在界面上，同時(shí)記錄各通道的響應(yīng)數(shù)據(jù)、判斷響 應(yīng)信號(hào)的正確性。如果響應(yīng)信號(hào)超出了設(shè)定的故障診斷閾值，則認(rèn)為此信號(hào)通道對(duì)應(yīng)的元 件出現(xiàn)了故障，此時(shí)界面中的虛擬故障指示燈由綠色變?yōu)榧t色，同時(shí)信息提示區(qū)域中顯示 故障的具體信息。系統(tǒng)繼續(xù)顯示響應(yīng)曲線(xiàn)，記錄故障信息，如果此故障在監(jiān)測(cè)過(guò)程中自行恢 復(fù)，則認(rèn)為是可逆性失效；如果故障沒(méi)有恢復(fù)，則判定為永久性失效。在定時(shí)監(jiān)測(cè)結(jié)束后系 統(tǒng)給出動(dòng)態(tài)測(cè)試結(jié)果，輸出故障通道的故障波形及數(shù)據(jù)，給出必要的失效模式分析及定位 等故障信息。
[0042] 5)數(shù)據(jù)采集處理和分析：在靜態(tài)測(cè)試和動(dòng)態(tài)測(cè)試過(guò)程中，數(shù)據(jù)采集模塊采集以 ΙΟΚΗζ頻率采集響應(yīng)通道上的數(shù)據(jù)并實(shí)時(shí)傳輸至主控計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)完成對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行 處理、分析、顯示及記錄存儲(chǔ)等工作。被測(cè)設(shè)備施加激勵(lì)后形成的響應(yīng)信號(hào)被數(shù)據(jù)采集模塊 的AD轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，經(jīng)采集后形成大量數(shù)據(jù)上傳到主控計(jì)算機(jī)，作為系統(tǒng)故障診 斷算法的輸入?yún)?shù)。故障診斷算法輸入響應(yīng)信號(hào)數(shù)據(jù)，開(kāi)始進(jìn)行對(duì)比分析、閾值分析等智能 診斷，然后輸出診斷結(jié)果。如果出現(xiàn)故障，系統(tǒng)啟動(dòng)故障機(jī)制，進(jìn)行故障報(bào)警，包括故障指示 燈顯示、故障提示音及故障明細(xì)顯示等，同時(shí)記錄故障信息至硬盤(pán)，定位存儲(chǔ)故障波形，提 供故障波形回放等。在數(shù)據(jù)顯示與記錄過(guò)程中，若出現(xiàn)異常，及時(shí)進(jìn)行存儲(chǔ)與界面顯示；若 無(wú)異常，則為了節(jié)省硬盤(pán)空間與提高界面響應(yīng)能力，每隔指定時(shí)間（如1秒），系統(tǒng)將進(jìn)行一 次數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和界面顯示。
[0043] 6)報(bào)表生成：測(cè)試結(jié)束后，還可通過(guò)系統(tǒng)的報(bào)表生成功能對(duì)存儲(chǔ)的測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行 報(bào)表生成與打印，供測(cè)試總結(jié)用。系統(tǒng)提供了內(nèi)容精簡(jiǎn)版和完整版，精簡(jiǎn)版報(bào)表只包含各通 道測(cè)試結(jié)果統(tǒng)計(jì)表格和結(jié)論性描述，完整版則在精簡(jiǎn)版的基礎(chǔ)上補(bǔ)充提供各通道的測(cè)試結(jié) 果描述和數(shù)據(jù)曲線(xiàn)圖；報(bào)表格式則包含PDF與Word文檔兩種，滿(mǎn)足用戶(hù)不同需求。
[0044] 7)數(shù)據(jù)回放：測(cè)試結(jié)束后，可通過(guò)數(shù)據(jù)回放將存儲(chǔ)在硬盤(pán)上的測(cè)試數(shù)據(jù)重新加載 至系統(tǒng)，進(jìn)行數(shù)據(jù)的回放?；胤判问桨ㄇ€(xiàn)顯示和即時(shí)數(shù)據(jù)顯示，還提供多種回放速率選 擇，包括1倍速、2倍速、5倍速等。
【權(quán)利要求】
1. 機(jī)載電氣設(shè)備力學(xué)環(huán)境下在線(xiàn)測(cè)試系統(tǒng)，其包括主控計(jì)算機(jī)、光纖通訊模塊、開(kāi)關(guān)網(wǎng) 絡(luò)模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、信號(hào)調(diào)理模塊、測(cè)試接口模塊和測(cè)試供電模塊；所述光纖通訊模塊、 開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)模塊及數(shù)據(jù)采集模塊位于PXI機(jī)箱中，信號(hào)調(diào)理模塊、測(cè)試接口模塊及測(cè)試供電 模塊位于測(cè)試箱中；主控計(jì)算機(jī)通過(guò)光纖通訊模塊將控制信號(hào)傳輸?shù)介_(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)模塊及數(shù)據(jù) 采集模塊構(gòu)建相應(yīng)的激勵(lì)通道與采集通道，激勵(lì)信號(hào)依次通過(guò)開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)模塊及測(cè)試接口模 塊被施加到被測(cè)對(duì)象，被測(cè)對(duì)象的響應(yīng)信號(hào)經(jīng)過(guò)測(cè)試接口模塊進(jìn)入信號(hào)調(diào)理模塊，調(diào)理后 的響應(yīng)信號(hào)被數(shù)據(jù)采集模塊轉(zhuǎn)換生成的數(shù)據(jù)資源經(jīng)過(guò)光纖通訊模塊傳輸?shù)街骺赜?jì)算機(jī)進(jìn) 行處理；測(cè)試供電模塊提供系統(tǒng)激勵(lì)信號(hào)及信號(hào)調(diào)理模塊需要的電源。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)載電氣設(shè)備力學(xué)環(huán)境下在線(xiàn)測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于：所述 的主控計(jì)算機(jī)為工業(yè)環(huán)境下采用的工控機(jī)，其內(nèi)運(yùn)行有測(cè)試軟件，所述主控計(jì)算機(jī)通過(guò)光 纖通訊模塊控制PXI機(jī)箱中的測(cè)試資源，發(fā)送控制命令和接收采集數(shù)據(jù)，并將采集到的資 源進(jìn)行分發(fā)、處理與故障診斷，所述主控計(jì)算機(jī)設(shè)有人機(jī)界面，其為整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)的核心。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)載電氣設(shè)備力學(xué)環(huán)境下在線(xiàn)測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于：所述 的光纖通訊模塊為具有PXI總線(xiàn)-PCI總線(xiàn)橋路的光纖通訊組件，其實(shí)現(xiàn)PXI機(jī)箱中的各種 儀器資源與主控計(jì)算機(jī)之間的高速數(shù)據(jù)傳送，實(shí)現(xiàn)主控計(jì)算機(jī)對(duì)PXI機(jī)箱內(nèi)的PXI總線(xiàn)儀 器資源的遠(yuǎn)程訪(fǎng)問(wèn)與控制。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)載電氣設(shè)備力學(xué)環(huán)境下在線(xiàn)測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于：所述 的開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)模塊為具有高集成度的PXI矩陣開(kāi)關(guān)卡，其集成了高密度的固態(tài)繼電器矩陣， 通過(guò)控制矩陣中繼電器節(jié)點(diǎn)的通斷，實(shí)現(xiàn)測(cè)試通道的組織與切換，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)單臺(tái)測(cè)試系統(tǒng) 對(duì)多種型號(hào)被測(cè)對(duì)象的測(cè)試。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)載電氣設(shè)備力學(xué)環(huán)境下在線(xiàn)測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于：所述 的數(shù)據(jù)采集模塊包含具有模擬量輸入輸出、數(shù)字量輸入輸出的多功能DAQ板卡；DAQ板卡中 的數(shù)字量輸出信號(hào)控制信號(hào)調(diào)理模塊中調(diào)理電路的啟用與關(guān)閉；DAQ板卡中的模擬量采集 中的AD轉(zhuǎn)換器將被測(cè)對(duì)象產(chǎn)生的響應(yīng)信號(hào)轉(zhuǎn)換成大量數(shù)據(jù)，經(jīng)采集后由PXI-PCI光纖橋路 傳輸至主控計(jì)算機(jī)中進(jìn)行處理與診斷。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)載電氣設(shè)備力學(xué)環(huán)境下在線(xiàn)測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于：所述 的信號(hào)調(diào)理模塊為信號(hào)調(diào)理電路，其將被測(cè)對(duì)象產(chǎn)生的響應(yīng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)采集模塊可以 正確識(shí)別的有效信號(hào)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集模塊與被測(cè)對(duì)象之間的光電隔離。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)載電氣設(shè)備力學(xué)環(huán)境下在線(xiàn)測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于：所述 的測(cè)試接口模塊為電連接器以及接線(xiàn)端子板卡，其連接被測(cè)對(duì)象與測(cè)試系統(tǒng)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)載電氣設(shè)備力學(xué)環(huán)境下在線(xiàn)測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于：所述 的測(cè)試供電模塊由集成電源模組組成，為被測(cè)對(duì)象提供測(cè)試激勵(lì)以及為信號(hào)調(diào)理模塊供 電。
9. 一種機(jī)載電氣設(shè)備力學(xué)環(huán)境下在線(xiàn)測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試方法，其特征在于，包括以下主 要步驟： 1) 系統(tǒng)的初始化與自檢； 2) 測(cè)試配置：根據(jù)測(cè)試任務(wù)和被測(cè)對(duì)象的不同，進(jìn)行測(cè)試方式、測(cè)試時(shí)長(zhǎng)等設(shè)置，并加 載被測(cè)對(duì)象描述文件； 3) 開(kāi)展靜態(tài)測(cè)試，解析加載的被測(cè)對(duì)象描述文件，對(duì)系統(tǒng)測(cè)試資源進(jìn)行調(diào)度與分配后， 對(duì)被測(cè)對(duì)象進(jìn)行短時(shí)功能測(cè)試； 4) 開(kāi)展動(dòng)態(tài)測(cè)試，解析加載的被測(cè)對(duì)象描述文件，對(duì)系統(tǒng)測(cè)試資源進(jìn)行調(diào)度與分配后， 對(duì)被測(cè)設(shè)備進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)在線(xiàn)測(cè)試； 5) 數(shù)據(jù)采集處理和分析，顯示測(cè)試過(guò)程中，被測(cè)對(duì)象多個(gè)通道上的動(dòng)態(tài)電壓波形，實(shí)時(shí) 進(jìn)行故障診斷并顯示診斷結(jié)果，智能過(guò)濾并存儲(chǔ)采集數(shù)據(jù)； 6) 測(cè)試報(bào)表生成：在測(cè)試結(jié)束后，可利用保存的測(cè)試數(shù)據(jù)和結(jié)果數(shù)據(jù)，生成直觀(guān)的測(cè) 試報(bào)表，內(nèi)容涵蓋該次測(cè)試任務(wù)的概要描述、被測(cè)對(duì)象各通道的測(cè)試結(jié)果、診斷結(jié)果、測(cè)試 全程的電壓曲線(xiàn)、被測(cè)對(duì)象所有通道的測(cè)試結(jié)果一覽表，以及對(duì)被測(cè)對(duì)象的測(cè)試結(jié)論； 7) 事后數(shù)據(jù)回放：測(cè)試結(jié)束后，數(shù)據(jù)將被存儲(chǔ)至硬盤(pán)，一方面可以用于生成測(cè)試報(bào)表， 另一方面，也可用于事后的數(shù)據(jù)回放，供事后分析用；數(shù)據(jù)回放時(shí)，操作人員可用不同回放 速度觀(guān)察全部數(shù)據(jù)曲線(xiàn)和當(dāng)前回放時(shí)刻瞬態(tài)值。
【文檔編號(hào)】G01R31/00GK104215847SQ201410425302
【公開(kāi)日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2014年8月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月26日
【發(fā)明者】田豐, 喻勇濤, 陳明, 劉宏, 遲英 申請(qǐng)人:沈陽(yáng)航空航天大學(xué)