CN106249136A - 一种同轴机电开关的寿命测试装置及方法 - Google Patents

一种同轴机电开关的寿命测试装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种同轴机电开关的寿命测试装置及方法，属于测试技术领域，包括晶振、检波器、程控直流电源以及主控计算机；本发明中同型号两开关非公共端对应连接，晶振输出晶振信号至开关公共端一侧，同时主控计算机控制程控直流电源输出驱动电压，并控制数字I/O卡输出相应时序的控制信号，控制开关切换，晶振信号经开关另一侧传输至检波器，经检波器检波处理后转换为电信号，数据采集卡采集此电信号并传输至主控计算机，经过数据处理单元计算晶振信号经过开关的损耗来判断每次切换是否正常。本发明能够自动测试开关寿命，节约人力资源；实时监测开关每次切换的有效性，准确度高；多套开关同时测试，节约时间。

Description

一种同轴机电开关的寿命测试装置及方法
技术领域
本发明属于测试技术领域，具体涉及一种同轴机电开关的寿命测试装置及方法。
背景技术
同轴机电开关通过外加控制信号选择螺线管通电产生磁场，进而推动衔铁组件动作来实现微波通路的选择，以单刀六掷开关为例，其工作原理图如图1所示，加上驱动电压后，控制信号通过接口电路和控制电路，让所选通路的继电器组件工作(螺线管通电)，产生磁场与磁铁相互作用，带动衔铁块动作，从而闭合所选通路。
对于单刀六掷开关，驱动电压(VCC)输入为+24V，为继电器组件中的螺线管供电使其产生磁场；控制信号为6路(TTL信号)，分别控制1～6路中的一路与公共端C口导通。
对于其他开关，控制信号为两路(单刀双掷/双刀双掷/双刀三掷开关)，驱动电压输入可能为+5V、+12V或+24V。双刀三掷开关存在两个公共端C1、C2(如图2所示)，双刀双掷开关存在两个公共端C1、C2(如图3所示)，单刀双掷开关只有一个公共端。
随着通讯领域的迅猛发展，同轴机电开关的试验需求随之增加。其寿命试验常采用切换过程中抽样测试的方法，往往耗费大量时间和人力，且无法监测每次切换状态，准确度较低，亟需更方便、快捷、准确度高的测试方法以满足机电开关寿命试验的要求。
常规寿命测试中以矢量网络分析仪测试电性能指标(驻波比、插入损耗、隔离度指标，主要为插入损耗)来判断开关切换正常与否，一次仅能测试开关的一个通路，但该方法需试验员取出开关单独测试、耗时较长且不能做到实时监测，准确度不高。
发明内容
针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明提出了一种同轴机电开关的寿命测试装置及方法，设计合理，能够更方便、快捷地对开关进行寿命测试，具有良好的推广效果。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种同轴机电开关的寿命测试装置，包括晶振、检波器、程控直流电源以及主控计算机；
晶振，被配置为用于提供晶振信号；
检波器，被配置为用于将晶振信号转换为电信号；
程控直流电源，被配置为用于开关提供驱动电压；
主控计算机包括数字I/O卡、数据采集卡以及数据处理单元；
数字I/O卡，被配置为用于为开关提供控制信号；
数据采集卡，被配置为用于采集检波器转换的电信号并传输至主控计算机；
数据处理单元，被配置为用于对数据采集卡采集的电信号进行数据处理；
上电后，晶振输出晶振信号至开关，同时主控计算机控制程控直流电源输出驱动电压，并控制数字I/O卡输出相应时序的控制信号，控制开关切换，开关切换后的输出信号传输至检波器，经检波器检波处理后转换为电信号，数据采集卡采集此电信号并传输至主控计算机，经过数据处理单元数据处理后可判断开关每次切换是否正常。
此外，本发明还提到一种同轴机电开关的寿命测试方法，该方法采用如上所述的一种同轴机电开关的寿命测试装置，按照如下步骤进行：
步骤1：将多套同型号开关接入测试装置，具体包括：
步骤1.1：将两套同型号开关的非公共端的接头一一对应连接；
步骤1.2：将两套同型号开关的公共端的接头的一端连接至晶振，另一端连接至检波器；
步骤1.3：重复步骤1.1-步骤1.2，直至将多套同型号开关接入测试装置；
步骤2：设定开关种类、驱动电压、切换周期、阈值、不合格点数后进行测试装置的初始化；
步骤3：给晶振以及检波器上电，晶振输出晶振信号至开关；
步骤4：主控计算机控制程控直流电源输出驱动电压，并控制数字I/O卡输出相应时序的控制信号，控制开关切换并按控制信号记录开关切换的次数；
步骤5：开关切换后的输出信号传输至检波器；
步骤6：检波器将开关切换的输出信号进行检波处理转换为电信号；
步骤7：数据采集卡采集检波器检波的电信号送入主控计算机；
步骤8：主控计算机通过数据处理单元判断数据采集卡采集的数据是否超出阈值；
若：判断结果是数据超出阈值，则记录为不合格点，然后执行步骤9；
或判断结果是数据没有超出阈值，则执行步骤4；
步骤9：判断不合格点是否达到不合格点数；
若：判断结果是达到不合格点数，则将对应采集数据的两套开关停止寿命测试，记录的开关切换次数即为开关寿命；
或判断结果是没有达到不合格点数，则执行步骤4；
步骤10：判断所有开关是否测试完毕；
若：判断结果是所有开关都已经测试完毕，则执行步骤11；
或判断结果是并非所有开关都测试完毕，则执行步骤4；
步骤11：输出开关寿命测试数据；
步骤12：测试结束。
优选地，在步骤6中，每次采集8组数据，分别记录，每组对应两套开关。
本发明所带来的有益技术效果：
1、自动测试开关寿命，节约人力资源；
2、实时监测开关每次切换的有效性，准确度高；
3、采用两套同型号开关互连，并且多套开关同时测试，节约时间。
附图说明
图1为单刀六掷开关的工作原理图。
图2为双刀三掷开关公共端的结构示意图。
图3为双刀双掷开关公共端的结构示意图。
图4为本发明一种同轴机电开关的寿命测试装置的硬件原理框图。
图5为单刀六掷开关接线方式的示意图。
图6为双刀双掷开关接线方式的示意图。
图7为双刀三掷开关接线方式的示意图。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施方式对本发明作进一步详细说明：
(一)本发明测试原理及结构
同轴机电开关寿命测试的主要硬件框图如图4所示，程控直流电源提供开关的驱动电压(VCC+)，数字I/O卡提供控制开关的控制信号(TTL信号)；主控计算机根据开关种类的不同分别控制直流电源和数字I/O卡输出不同幅值的驱动电压(+5V/+12V/+24V)和不同时序的控制信号。
根据数字I/O卡的输出路数决定同时测试开关的个数(以96路数字I/O卡为例，每套单刀六掷开关需6路控制信号，可同时控制16套单刀六掷开关)。
固定的晶振信号输入开关损耗后经检波器检波转换为电信号；数据采集卡采集此电信号传输至主控计算机，数据处理后可通过损耗值是否正常判断切换正常与否。
(二)同轴机械开关接线方式
本发明提出一种开关互连方法，以单刀六掷开关为例，接线方式如图5所示，将两套同型号开关(开关1和开关2)非公共端接头一一对应连接，公共端接头分别引出；一端连接至晶振，另一端连接至检波器。控制两开关同时自动切换(控制开关1、2相同通道导通)。若两开关正常，则同时切换后晶振至检波器间总能形成通路，且损耗基本一致，则输出电信号值变化不大。开关切换异常时晶振与检波器间断路，损耗较大，输出电信号变化较大。数据采集卡实时采集此信号至主控计算机，能够迅速判断切换异常与否。
数据采集卡的路数决定同时采集开关数据的个数，对于单刀六掷和单刀双掷开关，两套开关对应1个晶振和1个检波器，需1路数据采集，则16路数据采集卡可同时采集32套开关数据。
对于其他类型开关(双刀双掷、双刀三掷等)，测试原理同单刀六掷开关一致，公共端数量存在差异，接线方式如图6和图7所示。两套开关最多需4路数字I/O信号控制机电开关切换，对应2个晶振和2个检波器，需2路数据采集，则16路数据采集卡可同时采集16套开关数据。
综上，采用96路数字I/O卡和16路数据采集卡能够满足对16套多种类型开关的寿命测试需求。
(三)具体测试流程
以16套单刀六掷开关为例，具体测试流程如下：
步骤1：按照图4和图5将开关接入测试系统(晶振、检波器、控制线和相关连接电缆都可封入夹具中)，具体包括：
步骤1.1：将两套同型号开关的非公共端的接头一一对应连接；
步骤1.2：将两套同型号开关的公共端的接头的一端连接至晶振，另一端连接至检波器；
步骤1.3：重复步骤1.1-步骤1.2，直至将多套同型号开关接入测试装置；
步骤2：设定开关种类、驱动电压、切换周期、阈值、不合格点数后进行测试装置的初始化；
步骤3：给晶振以及检波器上电，晶振输出晶振信号至开关；
步骤4：主控计算机控制程控直流电源输出驱动电压，并控制数字I/O卡输出相应时序的控制信号，控制开关切换并按控制信号记录开关切换的次数；
步骤5：开关切换后的输出信号传输至检波器；
步骤6：检波器将开关切换的输出信号进行检波处理转换为电信号；
步骤7：数据采集卡采集检波器检波的电信号送入主控计算机(每次采集8组数据，分别记录，每组对应两套开关)；
步骤8：主控计算机通过数据处理单元判断数据采集卡采集的数据是否超出阈值；
若：判断结果是数据超出阈值，则记录为不合格点，然后执行步骤9；
或判断结果是数据没有超出阈值，则执行步骤4；
步骤9：判断不合格点是否达到不合格点数；
若：判断结果是达到不合格点数，则将对应采集数据的两套开关停止寿命测试，记录的开关切换次数即为开关寿命；
或判断结果是没有达到不合格点数，则执行步骤4；
步骤10：判断所有开关是否测试完毕；
若：判断结果是所有开关都已经测试完毕，则执行步骤11；
或判断结果是并非所有开关都测试完毕，则执行步骤4；
步骤11：输出开关寿命测试数据；
步骤12：测试结束。
本发明采用两套同型号开关互连，并且多套开关同时自动测试，节约人力资源，节约时间；能够实时监测开关的每次切换状态，准确度高。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种同轴机电开关的寿命测试装置，其特征在于：包括晶振、检波器、程控直流电源以及主控计算机；
晶振，被配置为用于提供晶振信号；
检波器，被配置为用于将晶振信号转换为电信号；
程控直流电源，被配置为用于开关提供驱动电压；
主控计算机包括数字I/O卡、数据采集卡以及数据处理单元；
数字I/O卡，被配置为用于为开关提供控制信号；
数据采集卡，被配置为用于采集检波器转换的电信号并传输至主控计算机；
数据处理单元，被配置为用于对数据采集卡采集的电信号进行数据处理；
上电后，晶振输出晶振信号至开关，同时主控计算机控制程控直流电源输出驱动电压，并控制数字I/O卡输出相应时序的控制信号，控制开关切换，开关切换后的输出信号传输至检波器，经检波器检波处理后转换为电信号，数据采集卡采集此电信号并传输至主控计算机，经过数据处理单元数据处理后可判断开关每次切换是否正常。
2.一种同轴机电开关的寿命测试方法，其特征在于：采用如权利要求1所述的一种同轴机电开关的寿命测试装置，按照如下步骤进行：
步骤1：将多套同型号开关接入测试装置，具体包括：
步骤1.1：将两套同型号开关的非公共端的接头一一对应连接；
步骤1.2：将两套同型号开关的公共端的接头的一端连接至晶振，另一端连接至检波器；
步骤1.3：重复步骤1.1-步骤1.2，直至将多套同型号开关接入测试装置；
步骤2：设定开关种类、驱动电压、切换周期、阈值、不合格点数后进行测试装置的初始化；
步骤3：给晶振以及检波器上电，晶振输出晶振信号至开关；
步骤4：主控计算机控制程控直流电源输出驱动电压，并控制数字I/O卡输出相应时序的控制信号，控制开关切换并按控制信号记录开关切换的次数；
步骤5：开关切换后的输出信号传输至检波器；
步骤6：检波器将开关切换的输出信号进行检波处理转换为电信号；
步骤7：数据采集卡采集检波器检波的电信号送入主控计算机；
步骤8：主控计算机通过数据处理单元判断数据采集卡采集的数据是否超出阈值；
若：判断结果是数据超出阈值，则记录为不合格点，然后执行步骤9；
或判断结果是数据没有超出阈值，则执行步骤4；
步骤9：判断不合格点是否达到不合格点数；
若：判断结果是达到不合格点数，则将对应采集数据的两套开关停止寿命测试，记录的开关切换次数即为开关寿命；
或判断结果是没有达到不合格点数，则执行步骤4；
步骤10：判断所有开关是否测试完毕；
若：判断结果是所有开关都已经测试完毕，则执行步骤11；
或判断结果是并非所有开关都测试完毕，则执行步骤4；
步骤11：输出开关寿命测试数据；
步骤12：测试结束。
3.根据权利要求2所述的同轴机电开关的寿命测试方法，其特征在于：在步骤6中，每次采集8组数据，分别记录，每组对应两套开关。
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