CN107562590A - 安全显示单元响应时间测试系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及核电行业安全显示设备性能测试的技术领域，为了解决现有安全显示单元响应时间测试结果不准确的技术问题，本发明提供一种安全显示单元响应时间测试系统和方法；所述系统包括：与安全显示单元连接的第一信号输入模块；独立于所述安全显示单元的第二信号输入模块；信号采样装置，通过第一通道采集所述第二信号输入模块输入的第二操作信号，以及通过第二通道采集所述安全显示单元中显示的输出信号；信号处理装置，基于所述第一信号输入模块和所述第二信号输入模块同时输入信号的情况下，通过所述信号采样装置采集所述安全显示单元的输出信号和所述第二信号输入模块输入的第二操作信号的时间差，获取所述安全显示单元响应时间。
Description
技术领域
本发明涉及核电行业安全显示设备性能测试的技术领域，尤其涉及一种安全显示单元响应时间测试系统和方法。
背景技术
安全显示单元是核电厂操纵员与数字化核安全级控制保护系统进行交互的人机接口装置，主要实现安全功能系统级与设备级手动操作、执行设备状态显示和重要参数的显示功能。对于安全级信息显示和设备操作功能，响应时间是安全显示单元重要的性能指标，包括控制输出的响应时间和画面更新的响应时间。其中，画面更新响应时间记录的是“用户对显示画面按钮进行操作时，从触屏动作生效到画面按钮响应用户操作的时间”。
如图1所示，现有技术一种对安全显示单元画面更新的响应时间测试方法主要为：在安全显示屏幕上组态一个画面，画面设置一个按钮，按钮在按下时有明显的颜色变化效果。从安全显示单元的主控板上的测试引脚焊接电线，引出主控芯片所接收到的用户按钮操作信号，作为本响应时间的记录起始点。使用光电倍增管设备覆盖在屏幕按钮上，当按钮按下后，光电倍增管根据按钮颜色的变化输出电信号，即为本响应时间的记录终止点。
但是发明人在实现本发明的过程中发现：安全级人机接口设计的新发展趋势，要求的功能越来越丰富，屏幕尺寸不断加大，屏幕显示画面越来越复杂性，显示和存储数据也在增多，同时对于响应时间性能的要求却越来越高(例如，画面更新响应时间从当前的400ms降为200ms)；因此，要求测试方法的准确性进一步提高。
而现有技术的测试方法中，从主控板(也称主控电路)上引线，将安全显示主控板接收到的按钮操作信号作为响应时间的记录起始点；对于响应时间要求大幅变短的需求，这种测试方法就存在较大的时间误差，影响测试结果的有效性；如图2所示，主要原因如下：
真实的画面更新响应时间是从用户操作按钮动作开始，到屏幕按钮响应(变色)，即t；现有测试方法的实际测试结果为从主控板接收到按钮操作信号开始，到光电倍增管输出电信号，即t1。而实际上，光电倍增管捕捉光信号到输出电信号的时间t2为1～20纳秒，相对于安全显示的响应时间，可以忽略不计。但是，从用户操作按钮到主控板接收到按钮操作信号的时间t0，由于涉及到人手的按压操作，时间分布存在不确定性(可达到毫秒级)，该时间对于响应时间的影响较大。
另外，现有技术的测试方法中，要求对“用户操作画面按钮”的时间记录采用从主控板上引线的方式，不但对设备板卡存在焊接破坏的风险，而且对于不可进行外壳拆卸和硬件焊接类型的安全显示设备，完全不适用。
发明内容
为了解决现有安全显示单元响应时间测试过程中，需要从主控板引线且测试结果不准确的技术问题，本发明提供一种无需焊接且测试结果更加准确的安全显示单元响应时间测试系统和方法。
为了实现上述目的，本发明提供的技术方案包括：
本发明一方面提供一种安全显示单元响应时间测试系统，其特征在于，包括：
与安全显示单元连接的第一信号输入模块；并且所述第一信号输入模块输入的第一操作信号通过与所述安全显示单元连接的主控电路处理之后，将处理后的结果输出至所述安全显示单元；
光电倍增管，设置成获取安全显示单元的输出信号；
独立于所述安全显示单元的第二信号输入模块；
信号采样装置，通过第一通道采集所述第二信号输入模块输入的第二操作信号，以及通过第二通道采集所述光电倍增管获取的安全显示单元中显示的输出信号；
信号处理装置，基于所述第一信号输入模块和所述第二信号输入模块同时输入信号的情况下，通过所述信号采样装置采集所述安全显示单元的输出信号和所述第二信号输入模块输入的第二操作信号的时间差，获取所述安全显示单元响应时间。
本发明实施例优选地，所述第一信号输入模块包括设置在所述安全显示单元中的触摸屏，所述第二信号输入模块为独立的键盘。
本发明实施例优选地，所述独立的键盘包括一个独立的按键和与按键连接的银浆电路；并且所述独立的键盘覆盖在所述触摸屏上，使得用户按压所述按键，同时按压所述触摸屏中的模拟按键。
本发明实施例优选地，信号采样装置和所述信号处理装置设置于示波器内。
本发明另一方面提供一种安全显示单元响应时间测试方法，其特征在于，包括：
第一信号输入模块输入第一操作信号，并且所述第一操作信号通过与安全显示单元连接的主控电路处理之后，将处理后的结果输出至所述安全显示单元；
光电倍增管获取安全显示单元的输出信号；
在第一信号输入模块输入操作信号的同时，第二信号输入模块输入第二操作信号；
采集所述第二信号输入模块输入的第二操作信号，以及所述光电倍增管获取的所述安全显示单元中的输出信号；
通过所述信号采样装置采集所述安全显示单元中显示的输出信号和所述第二信号输入模块输入的第二操作信号的时间差，获取所述安全显示单元响应时间。
本发明实施例优选地，所述第一操作信号通过设置在所述安全显示单元中的触摸屏输入，所述第二操作信号通过独立的键盘输入。
本发明实施例优选地，所述独立的键盘包括一个独立的按键和与按键连接的银浆电路；并且所述独立的键盘覆盖在所述触摸屏上，使得用户按压所述按键，同时按压所述触摸屏中的模拟按键。
本发明实施例优选地，所述安全显示单元通过光电倍增转换之后，作为所述安全显示单元的输出信号。
本发明实施例优选地，所述第一操作信号采集、所述安全显示单元的输出信号和所述安全显示单元响应时间的获取，都是通过示波器处理。
采用本发明提供的上述技术方案，可以至少获取以下有益效果中的一种：
1、上述测试系统和测试方法较现有技术，不需要进行硬件焊接引线，无设备破坏风险。
2、上述测试系统和测试方法较现有技术，能够有效地提高测试结果的准确性和有效性。
3、作为一种优选的技术方案，将独立的键盘覆盖在安全显示单元的触摸屏上，可以进一步提高两个输入模块同一时刻输入信号的准确性，从而提高测试结果的准确性。
4、上述测试系统和测试方法适用于当前已有的多类安全显示单元设备，包括采用“屏幕+工控机+操作系统”技术以及常规的“屏幕+单片机”技术实现的安全显示单元，使用范围广，更加有利于市场推广。
发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书变得显而易见，或者通过实施本发明的技术方案而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构和/或流程来实现和获得。
附图说明
图1为现有技术中一种安全显示单元响应时间测试系统的结构框图。
图2为现有技术中一种安全显示单元响应时间测试内部响应流程图。
图3为本发明的一种安全显示单元响应时间测试系统的结构框图。
图4为本发明实施例一提供的一种安全显示单元响应时间测试系统的结构框图。
图5为本发明实施例一提供的一种安全显示单元响应时间测试内部响应流程图。
图6为本发明提供的一种安全显示单元响应时间测试方法的流程图。
具体实施方式
以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，这些具体的说明只是让本领域普通技术人员更加容易、清晰理解本发明，而非对本发明的限定性解释；并且只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。
另外，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组控制器可执行指令的控制系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
下面通过附图和具体实施例，对本发明的技术方案进行详细描述：
实施例一
本实施例提供一种安全显示单元响应时间测试系统，其中，安全显示单元，是核电厂操纵员与数字化核安全级控制保护系统进行交互的人机接口装置，主要实现安全功能系统级与设备级手动操作、执行设备状态显示和重要参数的显示功能；它一方面包括用户输入操作信息的指令(例如，在安全显示屏幕上组态一个画面，画面设置一个按钮，按钮在按下时，画面有明显的操作显示效果或下发相关的设备操作指令)，另一方面，用于显示操作运行的结果。
如图3所示，本实施例提供的安全显示单元响应时间测试系统包括：
与安全显示单元连接的第一信号输入模块；并且第一信号输入模块输入的第一操作信号通过与安全显示单元连接的主控电路处理之后，将处理后的结果输出至安全显示单元；即通过现有仪控系统中的信号输入装置(第一信号输入模块)，输入一个表征用户有输入操作，该第一操作信号通过与安全显示单元连接的主控电路处理(首先识别到有输入操作，然后解析该输入操作对应需要执行的逻辑处理，然后通过逻辑控制模块得到处理结果)之后，将处理后的结果输出至安全显示单元(即将主控电路处理后的结果通过安全显示单元显示出来)；
独立于安全显示单元的第二信号输入模块；即作为区别现有技术方案的一个硬件模块，本实施例需要提供一个独立的信号输入装置；
信号采样装置，通过第一通道采集第二信号输入模块输入的第二操作信号，以及通过第二通道采集安全显示单元中显示的输出信号；即需要信号采集装置对这两种信号都进行采集，尤其是第二信号输入模块有输入信号动作时，和安全显示单元中能够显示输出信号时，对这两个动作变化的时刻一定要采集到；更具体地，通过光电倍增管采集安全显示单元的输出信号后，再送入信号采样装置的第二通道；由于光电倍增管的响应时间为微秒级，因此本实施例提供的技术方案中对响应时间的影响可忽略；
信号处理装置，基于第一信号输入模块和第二信号输入模块同时输入信号的情况下，通过信号采样装置采集第二通道输入的安全显示单元的输出信号和第一通道输入的第二信号输入模块输入的第二操作信号的时间差，获取安全显示单元响应时间。假如采集安全显示单元的输出信号的时刻为T2，而第二信号输入模块输入的第二操作信号的时刻为T1，由于第一信号输入模块和第二信号输入模块同时输入信号，所以第一信号输入模块输入第一操作信号的时刻也几乎为T1，因此，安全显示单元响应时间为T2-T1。
因此，上述技术方案，不需要进行硬件焊接引线，无设备破坏风险；而且能够有效地提高测试结果的准确性和有效性。
如图4所示，本实施例优选地，第一信号输入模块包括设置在安全显示单元中的触摸屏，为安全显示单元的一个组成部分，不但是信号输入模块，也是信号输出模块(用于显示的)。
第二输入模块是在第一输入模块之上的外部独立输入模块，该模块为独立的键盘。由于二者贴合紧密，按键接触第一输入模块的同时，第二输入模块也收到了按键动作信号，因此二者在时间上是几乎同时的。进一步优选地，独立的键盘包括一个独立的按键和与按键连接的银浆电路，即银浆电路是指采用导电性银浆印刷于导电承印物上，所构成的导电回路；并且独立的键盘覆盖在触摸屏上，使得用户按压按键，同时按压触摸屏中的模拟按键。
本实施例优选地，光电倍增管实际也是放置在屏幕上的，也就是和第一输入模块紧贴的，安全显示单元通过光电倍增转换之后，作为安全显示单元的输出信号，输入至信号采样装置的第二通道。
本实施例优选地，信号采样装置和信号处理装置设置于示波器内。
具体地，如图4、5所示，在安全显示单元的屏幕100上组态一个画面，画面设置一个较大的按钮，按钮在按下时有明显的颜色变化效果。在按钮的左侧部分屏幕上安装覆盖特制的银浆键盘，按钮的右侧部分屏幕上安装覆盖光电倍增管设备。银浆键盘是指由导电性输入按键和银浆电路构成的一种键盘，按下输入按键后，银浆电路即回路导通并输出电信号，表征按键的动作时刻。当按钮按下时，银浆键盘200将接受到按键操作的信号转为电信号，发送至示波器400记录，作为响应时间的记录起始点；安全显示响应后，光电倍增管300根据按钮颜色的变化输出电信号，即为本响应时间的记录终止点。由于采用特制的银浆键盘(只需要内部输入按键和银浆导电线路，而无需市面上键盘还需要塑料外壳)，由于银浆键盘很薄(厚度只有mm级)，所以可以直接有效贴合在安全显示单元的屏幕上，这样用户按压银浆键盘上的输入按键，就直接几乎同时按压安全显示单元的触摸屏，通过银浆键盘捕捉用户操作按钮的动作时间，将用户动作直接转化为电信号进行采集观测；而触摸屏捕捉到的输入信号，直接输入主控电路，并完成后续的信号输出。
如图6所示，本实施例还提供一种安全显示单元响应时间测试方法，该测试方法包括：
S210、第一信号输入模块输入第一操作信号，并且第一操作信号通过与安全显示单元连接的主控电路处理之后，将处理后的结果输出至安全显示单元；即通过现有仪控系统中的信号输入装置(第一信号输入模块)，输入一个表征用户有输入操作，该第一操作信号通过与安全显示单元连接的主控电路处理(首先识别到有输入操作，然后解析该输入操作对应需要执行的逻辑处理，然后通过逻辑控制模块得到处理结果)之后，将处理后的结果输出至安全显示单元(即将主控电路处理后的结果通过安全显示单元显示出来)；
S220、光电倍增管获取安全显示单元的输出信号；
S230、在第一信号输入模块输入操作信号的同时，第二信号输入模块输入第二操作信号；即作为区别现有技术方案的一个硬件模块，本实施例需要提供一个独立的信号输入装置；
S240、采集第二信号输入模块输入的第二操作信号，以及光电倍增管获取的安全显示单元中的输出信号；即需要信号采集装置对这两种信号都进行采集，尤其是第二信号输入模块有输入信号动作时，和安全显示单元中能够显示输出信号时，对这两个动作变化的时刻一定要采集到；更具体地，通过光电倍增管采集安全显示单元的输出信号后，再送入信号采样装置；由于光电倍增管的响应时间为微秒级，因此本实施例提供的技术方案中对响应时间的影响可忽略；
S250、通过信号采样装置采集安全显示单元中显示的输出信号和第二信号输入模块输入的第二操作信号的时间差，获取安全显示单元响应时间。
假如采集安全显示单元的输出信号的时刻为T2，而第二信号输入模块输入的第二操作信号的时刻为T1，由于第一信号输入模块和第二信号输入模块同时输入信号，所以第一信号输入模块输入第一操作信号的时刻也几乎为T1，因此，安全显示单元响应时间为T2-T1。
因此，上述测试方法，不需要进行硬件焊接引线，无设备破坏风险；而且能够有效地提高测试结果的准确性和有效性。
本实施例优选地，第一操作信号通过设置在安全显示单元中的触摸屏输入，第二操作信号通过独立的键盘输入。进一步例优选地，独立的键盘包括一个独立的按键和与按键连接的银浆电路；并且独立的键盘覆盖在触摸屏上，使得用户按压按键，同时按压触摸屏中的模拟按键。
本实施例优选地，安全显示单元通过光电倍增转换之后，作为安全显示单元的输出信号。
本实施例优选地，第一操作信号采集、安全显示单元的输出信号和安全显示单元响应时间的获取，都是通过示波器处理。
需要说明的是，上述提及的“第一信号输入模块和第二信号输入模块同时输入信号”中的“同时”是至理论上同时操作，但是实际操作过程中存在的误差，但是这些可以等同于“同时”，也称几乎同时。具体地，如图5所示，采用银浆键盘时，从银浆键盘捕捉到按钮信号开始计时，实际测试记录的时间为t3+t，与真实的画面更新响应时间相差t3。t3为“按钮操作→银浆键盘捕捉并输出电信号”的时间，常规为纳秒级，相对于画面更新响应时间，可忽略不计，所示本实施例中提及的“同时”，包括误差t3的存在，这些都属于本实施例的保护范围。因此，本方法实际测试得到的响应时间t3+t+t2与真实的画面更新响应时间t基本完全相等(如背景技术记载，t2可忽略不计)。
进一步需要补充说明的是，在实际操作中，由于人手的按压速度和力度的个体差异，如果银浆键盘与屏幕贴合不良，可能会出现t3超出常规时间的现象，即“按钮操作后，银浆键盘捕捉并输出电信号”的时刻，用户的按钮动作并未真正按压到显示屏幕上，显示屏幕接收到按压信号的时间远落后于银浆键盘输出的信号时间。这种情况下，测试得到的响应时间数据往往正常数据相差甚远(上百毫秒乃至秒及)，二者有明显差异。但是，由于响应时间测试为统计性测试，本身就需要开展大数据量的测试，对数据集统计分析，得出响应时间是否满足需求规格。因此，在采用本方法进行测试的过程中，大数据量测试结束后，可对测试所得的数据进行筛选，筛除分布明显不合理的数据，再进行测试结果的评价，即采用本方法时，上述个体差异造成的不合理数据并不会对方法本身的精确性造成影响。
实施例二
本实施例在实施例一的基础上对安全显示单元响应时间测试系统和安全显示单元响应时间测试方法进一步优化，具体地：
对于某些仪控系统，还可以包括类似键盘之类的输入装置，如果需要测试通过键盘输入信号到安全显示单元显示相应结果之间的响应时间；本实施例同样可以增加一个独立的键盘作为第二信号输入模块，并且作为第二信号输入模块的新增独立键盘，同样需要将信号动作结果输入至示波器；而安全显示单元同样通过光电倍增管将显示结果输入示波器。
这样将仪控系统中已有的键盘与与新增独立的键盘放置在同一个水平面上的时候，制作一个能够同时按压两个键盘的工装，例如工字形的铁块，并且该铁块能够同时分别按压两个键盘中的按压，这样通过读取独立新增键盘就等同于读取到仪控系统中原有输入模块输入到信号。进一步，可以至通过制作特定工作，同时对触摸屏和独立键盘中的按钮进行按压，这些都属于本发明实施例的保护范围。
需要说明的是，上述实施例中提及的“第一”和“第二”只是为了区分不同对象，本领域技术人员可以理解，能够将“第一”和“第二”限定的对应进行兑换，例如将上述中提及的“第一信号输入模块、第一操作信号”，替换成“第二信号输入模块、第二操作信号”，而上面相应“第二”就需要换成“第一”，这样表述方式上差异，都属于本发明实施例的保护范围。
采用本发明实施例提供的上述技术方案，可以至少获取以下有益效果中的一种：
1、上述测试系统和测试方法较现有技术，不需要进行硬件焊接引线，无设备破坏风险。
2、上述测试系统和测试方法较现有技术，能够有效地提高测试结果的准确性和有效性。
3、作为一种优选的技术方案，将独立的键盘覆盖在安全显示单元的触摸屏上，可以进一步提高两个输入模块同一时刻输入信号的准确性，从而提高测试结果的准确性。
4、上述测试系统和测试方法适用于当前已有的多类安全显示单元设备，包括采用“屏幕+工控机+操作系统”技术以及常规的“屏幕+单片机”技术实现的安全显示单元，使用范围广，更加有利于市场推广。
最后需要说明的是，上述说明仅是本发明的最佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，都可利用上述揭示的做法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和简单的替换等，这些都属于本发明技术方案保护的范围。
Claims (8)
1.一种安全显示单元响应时间测试系统，其特征在于，包括：
与安全显示单元连接的第一信号输入模块；并且所述第一信号输入模块输入的第一操作信号通过与所述安全显示单元连接的主控电路处理之后，将处理后的结果输出至所述安全显示单元；
光电倍增管，设置成获取安全显示单元的输出信号；
独立于所述安全显示单元的第二信号输入模块；
信号采样装置，通过第一通道采集所述第二信号输入模块输入的第二操作信号，以及通过第二通道采集所述光电倍增管获取的安全显示单元中显示的输出信号；
信号处理装置，基于所述第一信号输入模块和所述第二信号输入模块同时输入信号的情况下，通过所述信号采样装置采集所述安全显示单元的输出信号和所述第二信号输入模块输入的第二操作信号的时间差，获取所述安全显示单元响应时间。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一信号输入模块包括设置在所述安全显示单元中的触摸屏，所述第二信号输入模块为独立的键盘。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述独立的键盘包括一个独立的按键和与按键连接的银浆电路；并且所述独立的键盘覆盖在所述触摸屏上，使得用户按压所述按键，同时按压所述触摸屏中的模拟按键。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，信号采样装置和所述信号处理装置设置于示波器内。
5.一种安全显示单元响应时间测试方法，其特征在于，包括：
第一信号输入模块输入第一操作信号，并且所述第一操作信号通过与安全显示单元连接的主控电路处理之后，将处理后的结果输出至所述安全显示单元；
光电倍增管获取安全显示单元的输出信号；
在第一信号输入模块输入操作信号的同时，第二信号输入模块输入第二操作信号；
采集所述第二信号输入模块输入的第二操作信号，以及所述光电倍增管获取的所述安全显示单元中的输出信号；
通过所述信号采样装置采集所述安全显示单元中显示的输出信号和所述第二信号输入模块输入的第二操作信号的时间差，获取所述安全显示单元响应时间。
6.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第一操作信号通过设置在所述安全显示单元中的触摸屏输入，所述第二操作信号通过独立的键盘输入。
7.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述独立的键盘包括一个独立的按键和与按键连接的银浆电路；并且所述独立的键盘覆盖在所述触摸屏上，使得用户按压所述按键，同时按压所述触摸屏中的模拟按键。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第一操作信号采集、所述安全显示单元的输出信号和所述安全显示单元响应时间的获取，都是通过示波器处理。
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