CN107942187A - 一种基于恒流源的电缆网导通测试方法 - Google Patents

Abstract

一种基于恒流源的电缆网导通测试方法，本发明采用恒流源作为电缆网导通测试的电源，电缆网自动测试中采用分组测试的方法，对网络中任意两点之间快速测试，实现电缆网导通的自动测试功能。设备采用恒流模块、采样模块、继电器阵列以及测试模块，结合软件的自动控制，实现对电缆网各端点间网络关系的测试功能。本发明实现方便，提高电缆网自动测试效率，填补了当前国内相关领域的空白。

Description

一种基于恒流源的电缆网导通测试方法

技术领域

本发明属于电缆网测试领域，涉及一种基于恒流源的电缆网导通测试方法。

背景技术

电缆网导通测试属于电气测试范畴，该试验通过电源输出标准源信号，考察电缆网的电连续性。

目前的测试方法分为两类：单点测试、网络拓扑测试。单点测试采用万用表等设备逐导线进行电阻测试，存在测试效率低下以及测试覆盖性不足等缺陷。

网络拓扑测试则采用标准源、网络切换矩阵、采集回路对电缆网进行网络拓扑扫描。该试验技术特点如下：

(1)电缆网组成复杂。由于传输电信号能量不同，以及各类信号的传输需求，电缆网设计时常采用多种线型、线径的导线。

(2)电缆网规模庞大。对于复杂的航空、航天电气系统，其电缆网担当各类电气设备之间的传输纽带，其导线常常具备数万之多，全网络扫描测试次数多，测试时间长，影响测试效率。

(3)电缆网导通主要是测试各导线的电阻，从而判定其通断，而常用导线电阻典型值基本在百毫欧到几十欧之间，电阻较小，范围较宽。

(4)电缆网测试需考虑到对导线的测试损伤，应对其测试电流值进行严格控制。

目前国内电缆网自动测试领域所采用的自动测试系统是基于电压源来进行导线标准阻值的测试，该方法主要存在以下问题：

(1)常用导线电阻典型值基本在百毫欧到几十欧之间，电阻较小，范围较宽，若采用单一电压对全网络进行扫描，流过导线上的电流小到几mA，大到几A都有可能，电流太小测试不准确，影响测试精度，电流太大对电缆芯线造成损伤，不安全。

(2)自动测试系统采用逐点扫描方法，电缆网络测试时间与导线数目的平方成正比，对于数以万计导线的电缆网络，测试时间长，效率低。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种基于恒流源的电缆网导通测试方法，解决了现有电缆网测试技术中流经产品电流不稳定，精度低，安全性差的问题，优化测试方法，实现方便，提高电缆网自动测试效率，填补了当前国内相关领域的空白。

本发明的技术解决方案是：

一种基于恒流源的电缆网导通测试方法，步骤如下：

1)将继电器阵列中所有继电器的一端并联后连接恒流源，同时将继电器阵列的剩余端口分别连接被测电缆网中各待测试设备的连接器；

2)设置测试电流和导通电阻阈值；

3)利用恒流源向继电器阵列输出恒定电流；

4)若被测电缆网连接关系已知，进入步骤5)；若被测电缆网连接关系未知，进入步骤8)；

5)选取一组设计值为相互导通的待测试设备组，对该组设计值为相互导通的待测试设备组的电缆网进行导通测试，确定导通的端口；

6)测试已确定导通的端口与电缆网中非该设备组连接器所连接继电器阵列端口的短路关系；

7)重复步骤5)-步骤)6)测试，直至完成电缆网中所有待测试设备组的电缆网导通测试，结束本方法；

8)测试并找出电缆网导通点，直至完成电缆网中所有待测试设备组的电缆网导通测试，结束本方法。

所述导通电阻阈值为电缆网中任意两设备连接器之间的理论电阻值。

所述步骤5)中对该组设计值为相互导通的待测试设备组的电缆网进行导通测试的具体方法为：

51)在继电器阵列连接该组待测试设备组连接器的端口中，任意将A、B两个端口的继电器闭合，其余连接设备组连接器的端口断开，根据A、B两个端口间的实际测量电阻值和导通电阻阈值判断A、B两点是否导通；

52)重复步骤51)直至完成该组待测试设备中所有端口的测试。

所述根据A、B两个端口间的实际测量电阻值和导通电阻阈值判断A、B两点是否导通的具体方法为：

测试A、B两个端口间的电压，并根据电压值计算A、B两个端口间电阻；

将A、B两个端口间的电阻与导通电阻阈值进行比较，若A、B两个端口间的实际测量电阻值大于导通电阻阈值，则判定A、B两点不导通，若A、B两点间的实际测量电阻值不大于导通电阻阈值，则判定A、B两个端口导通。

采用二分法测试已确定导通的端口与电缆网中非该设备组连接器所连接继电器阵列端口的短路关系。

采用二分法测试并找出电缆网导通点，直至完成电缆网中所有待测试设备组的电缆网导通测试。

使用二分法测试已确定导通的端口与电缆网中非该设备组连接器所连接继电器阵列端口的短路关系的方法为：

61)将所有确定导通的端口并联为A端口；

62)将电缆网中非该设备组连接器所连接继电器阵列端口并联为B端口；

63)根据A、B两个端口间的实际测量电阻值和导通电阻阈值判断A、B两个端口间是否导通，若两端口为不导通，则判定该短路关系确定完成；若两端口导通，则判定所有确定导通的端口与电缆网中非该设备组连接器所连接继电器阵列端口中有短路点，进入步骤64)；

64)将所有并联在B端口的端口按数量平均分为两组，分别与A端口进行导通测试，将测试结果为导通的端口继续按数量平均分为两组，将直至找到所有与本组导通点的短路点为止。

所述使用二分法测试电缆网导通点的方法为：

81)选取继电器阵列中任意一个端口作为A端口，将剩余未测端口并联合并为一总端口作为B端口，

82)若A端口与B端口间不导通，则判定A端口测试完毕，没有导通点；若A端口与B端口间导通，则将合并为B端口的剩余未测端口按数量平均分为两组，每组的未测端口并联合并为一总端口分别与A端口进行导通测试，将导通的端口继续二分，直至找到所有与A端口导通的端口；

83)该端点测试完毕后，在剩余未测端口中重新选取任一端点重复步骤81)-82)，直至电缆网中所有端点测试完成。

所述设置的测试电流的阈值范围为1mA～1000mA。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

(1)本发明特将恒流源引入电缆网自动测试中，从而有效保护被测产品安全。从源头限定通过导线的测试电流，达到避免导线测试损伤的目的；

(2)自动测试系统采用优化方法，对未知网络和已知网络采取不同的流程，结合二分法思想对将无关导线进行合并组合处理，通过减少测试次数的方法减少测试时间，提高效率；

(3)方便操作人员对数以万计的导线测试进行统一、单一的测试参数配置，以保证测试工作简单顺利的进行；

(4)测试中同步对测试参数进行监控，有效避免了设备故障引起的被测件测试损伤。

附图说明

图1为本发明电路设计图；

图2为本发明一种基于恒流源的电缆网导通测试流程图；

图3为本发明对已知电缆网络的优化流程图；

图4为本发明对未知电缆网络的优化流程图。

具体实施方式

基于恒流源的电缆网导通测试方法主要是对现有电缆网自动测试方法的改进，主要包括恒流源电路设计、测试方法优化设计两个部分。

恒流源电路设计见附图1，测试方法流程优化见附图2。

具体实施方案如下：

A、恒流源电路设计

首先将被测电缆与继电器阵列连接。电缆网自动控制软件输入用户需求，转化为测试指令输出，恒流模块、A/D采样模块、继电器阵列分别执行电流输出、电压采集、通道切换等动作，将采集的各通道电压参数回传至自动控制软件，进行参数的后处理。

采用恒流模块将交流电源提供的220V电压转化为1mA～1000mA直流电流，用于导通测试。

如图1所示，被测回路压降V_R与测试电流I、回路电阻R_x之间的关系为：

其中，V_R为继电器阵列任意两个端口间的电压，I为恒流模块向继电器阵列输出直流电值，所述R₁、R₂为测试模块内的分压电阻。

则被测回路的实际电阻值为：

B、电缆网自动测试优化方法设计

优化方法对自动测试流程进行改进，改变传统的逐点式扫描测试方法，减少通道切换次数达到提高测试速度的目的。

具体方法为：

1)将继电器阵列中所有继电器的一端并联后连接恒流源，同时将继电器阵列的剩余端口分别连接被测电缆网中各待测试设备的连接器；

2)设置自动控制软件的测试电流、网络总点数和导通电阻阈值；

3)采用恒流模块向继电器阵列输出恒定电流；

4)若被测电缆网连接关系已知，进入步骤5)；若被测电缆网连接关系未知，进入步骤8)

5)选取一组设计值为相互导通的待测试设备组，在继电器阵列连接该组待测试设备组连接器的端口中，任意将A、B两个端口的继电器闭合，其余其余连接设备组连接器的端口断开；

51)使用测试模块测试A、B两个端口间的电压，使用A/D采样模块将电压值转换为数字信号输入给自动控制软件，自动控制软件根据数字信号计算A、B两个端口间的实际测量电阻值；

将A、B两个端口间的实际测量电阻值与导通电阻阈值进行比较，若A、B两个端口间的实际测量电阻值大于导通电阻阈值，则判定A、B两点不导通，若A、B两个端口间的实际测量电阻值不大于导通电阻阈值，则判定A、B两个端口导通；

52)重复步骤51)直至完成该组待测试设备中所有端口的测试，确定导通的端口；

6)使用二分法测试已确定导通的端口与电缆网中非该设备组连接器所连接继电器阵列端口的短路关系:

61)将所有确定导通的端口闭合并联为A端口；

62)将电缆网中非该设备组连接器所连接继电器阵列端口闭合并联为B端口；

63)根据A、B两个端口间的实际测量电阻值和导通电阻阈值判断A、B两个端口间是否导通，若两端口为不导通，则判定该短路关系确定完成；若两端口导通，则判定所有确定导通的端口与电缆网中非该设备组连接器所连接继电器阵列端口中短路点，进入步骤64)；

64)将所有并联在B端口的端口按数量平均分为两组，分别与A端口进行导通测试，将测试结果为导通的端口继续按数量平均分为两组，将直至找到所有与本组导通点的短路点为止；

7)重复步骤5)-步骤)6)测试，直至完成电缆网中所有待测试设备组的电缆网导通测试，结束本方法；

8)使用二分法测试并找出电缆网导通点，直至完成电缆网中所有待测试设备组的电缆网导通测试：

81)选取继电器阵列中任意一个端口作为A端口，将剩余未测端口并联合并为一总端口作为B端口，

82)将A端口与B端口闭合，若两合并点为不导通，则判定A端口测试完毕；若两合并点为导通，则将合并为B端口的剩余未测端口按数量平均分为两组，每组的未测端口并联合并为一总端口分别与A端口进行导通测试，将导通的端口继续二分，直至找到所有与A端口导通的端口；

83)该端点测试完毕后，在剩余未测端口中重新选取任一端点重复步骤81)-82)，直至电缆网中所有端点测试完成，结束本方法。

所述导通电阻阈值为电缆网中任意两设备的连接器之间的理论电阻值。

所述网络总点数为电缆网中所有电缆端点的总数，网络总点数阈值范围1-2048点。

所述计算A、B两个端口间电阻的具体方法为：

其中，V_R为A、B两个端口间的电压，I为恒流模块向继电器阵列输出直流电值，所述R₁、R₂为测试模块内的分压电阻。

实际操作中情况如下：

1、已知连接关系的电缆网

将有连接关系的通道通过切换开关并联为一个点，将整理后的电缆网视为点点开路的网络进行测试，如图3所示，测试步骤如下：

依据已知连接关系对N点电缆网进行整理，分为a、b、c、…各子网络；

对子网络内部进行测试，逐点测试，若某子网络中有开路的点，则拆分该子网络为Aa、Ab、…，并重新定义子网络A、B、C、…；

测试A子网络与B、C、…子网络的连接关系，将B、C、…子网络所有的切换开关均闭合，A子网络各切换开关闭合，根据输出的测试电流和采集测试得到的电压，测试A与B、C、…是否短路；

若正常，则测试下一个子网络，若有异常，将B、C、…子网络分为两组B1、B2，将B1、B2内部切换开关分别闭合，与A进行测试，将短路的一组留下继续进行二分，直至找到与A短路的子网络Ax，重新定义子网络A’、B’、…；

将所有子网络测试完毕，生成测试报表。

2、电缆网中连接关系未知的电缆网

对于未知连接关系的被测电缆网，则通过二分法找到与被测点短路的点，如图4所示，测试步骤如下：

依次对接入自动测试设备的a、b、c、…各点进行测试；

测试a点，将b、c、…，即除a外所有点通过切换开关进行并联成为子网络B，与a进行短路测试；

若B与a开路，则测试下一点b；

若B与a短路，则将子网络B二分为子网络Ba、Bb分别与a进行短路测试，将短路的一组留下继续进行二分，直至找到与a短路的点或者子网络，标记为A；

将所有点测试完毕，生成测试报表。

优化测试方法主要是对测试流程加入了判定与子网络定义，对自动测试设备的修改主要在于测试软件中加入二分法查找循环语句。

C、电缆网自动测试优化方法应用案例

某飞行器测量系统地面脱插电缆自动测试

对飞行器测量系统地面脱插电缆自动测试，脱插电缆共具备126点芯线，对其进行导通、短路、绝缘测试。将脱插电缆两端通过转接电缆接入系统，进行自动测试。

将脱插电缆看做未知网络，进行遍历查找式的测试，采用优化测试方法前后，测试所需要时间分别为31分钟、5分钟。直接扫描法逐点对126点两两遍历测试。优化方法，是将被测网络逐步二分测试，以第1点测试为例，将2-126点通过继电器通路并联起来与第1点测试，若为开路，则第1点测试完成，若为短路，则将2-126点分为两组，2-64点、65点-126点，将第1点分别与这两组并联后进行测试，若为开路，则排除相应的并联点，若为短路，则继续二分，直到找到与1点短路的所有点。1点测试完成后，继续测试2点、3点、…126点，其中与已测过点短路的点不再进行测试，由此确定脱插电缆中所有连接的子网络。采用优化方法后能减少测试次数，提高测试效率。

将脱插电缆看做已知网络，依据其配置文件进行测试，采用优化测试方法前后，测试所需要时间分别为31分钟、2分钟。直接测试方法首先对配置文件进行短路测试，短路测试时依旧是逐点对126点两两遍历测试，其测试时间无明显差别。优化方法按照配置文件将连接的子网络分别测试，随后将并联后的任意两个子网络进行短路测试，若有与配置文件不一致的接点网络，需要按照二分法来查找。与直接测试方法相比，测试次数大大减少。

改进后的电缆网自动测试方法，对某型号的脱插电缆进行导通、短路、绝缘测试，通过对接点的连接关系优化设计，减少测试次数，提高测试效率。

某飞行器测量系统箭上电缆网自动测试

对飞行器测量系统箭上电缆网自动测试，共具备2048根芯线，对其进行导通、短路、绝缘测试。将电缆网两端通过转接电缆接入系统，进行自动测试。

依据电缆网配置文件进行测试，采用优化测试方法前后，测试所需要时间分别为323分钟、8分钟。通过对接点的连接关系优化设计，减少测试次数，显著提高测试效率。

本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。

Claims (9)

1.一种基于恒流源的电缆网导通测试方法，其特征在于步骤如下：

1)将继电器阵列中所有继电器的一端并联后连接恒流源，同时将继电器阵列的剩余端口分别连接被测电缆网中各待测试设备的连接器；

2)设置测试电流和导通电阻阈值；

3)开启恒流源向继电器阵列输出恒定电流；

4)若被测电缆网连接关系已知，进入步骤5)；若被测电缆网连接关系未知，进入步骤8)；

5)选取一组设计值为相互导通的待测试设备组，对该组设计值为相互导通的待测试设备组的电缆网进行导通测试，确定导通的端口；

6)测试已确定导通的端口与电缆网中非该设备组连接器所连接继电器阵列端口的短路关系；

7)重复步骤5)-步骤)6)测试，直至完成电缆网中所有待测试设备组的电缆网导通测试，结束本方法；

8)测试并找出电缆网导通点，直至完成电缆网中所有待测试设备组的电缆网导通测试，结束本方法。

2.根据权利要求1所述的一种基于恒流源的电缆网导通测试方法，其特征在于：所述导通电阻阈值为电缆网中任意两设备连接器之间的理论电阻值。

3.根据权利要求1所述的一种基于恒流源的电缆网导通测试方法，其特征在于，所述步骤5)中对该组设计值为相互导通的待测试设备组的电缆网进行导通测试的具体方法为：

51)在继电器阵列连接该组待测试设备组连接器的端口中，任意将A、B两个端口的继电器闭合，其余连接设备组连接器的端口断开，根据A、B两个端口间的实际测量电阻值和导通电阻阈值判断A、B两点是否导通；

52)重复步骤51)直至完成该组待测试设备中所有端口的测试。

4.根据权利要求3所述的一种基于恒流源的电缆网导通测试方法，其特征在于，所述根据A、B两个端口间的实际测量电阻值和导通电阻阈值判断A、B两点是否导通的具体方法为：

测试A、B两个端口间的电压，并根据电压值计算A、B两个端口间电阻；

将A、B两个端口间的电阻与导通电阻阈值进行比较，若A、B两个端口间的实际测量电阻值大于导通电阻阈值，则判定A、B两点不导通，若A、B两点间的实际测量电阻值不大于导通电阻阈值，则判定A、B两个端口导通。

5.根据权利要求4所述的一种基于恒流源的电缆网导通测试方法，其特征在于：采用二分法测试已确定导通的端口与电缆网中非该设备组连接器所连接继电器阵列端口的短路关系。

6.根据权利要求4所述的一种基于恒流源的电缆网导通测试方法，其特征在于：采用二分法测试并找出电缆网导通点，直至完成电缆网中所有待测试设备组的电缆网导通测试。

7.根据权利要求5所述的一种基于恒流源的电缆网导通测试方法，其特征在于，所述使用二分法测试已确定导通的端口与电缆网中非该设备组连接器所连接继电器阵列端口的短路关系的方法为：

61)将所有确定导通的端口并联为A端口；

62)将电缆网中非该设备组连接器所连接继电器阵列端口并联为B端口；

63)根据A、B两个端口间的实际测量电阻值和导通电阻阈值判断A、B两个端口间是否导通，若两端口为不导通，则判定该短路关系确定完成；若两端口导通，则判定所有确定导通的端口与电缆网中非该设备组连接器所连接继电器阵列端口中有短路点，进入步骤64)；

64)将所有并联在B端口的端口按数量平均分为两组，分别与A端口进行导通测试，将测试结果为导通的端口继续按数量平均分为两组，将直至找到所有与本组导通点的短路点为止。

8.根据权利要求6所述的一种基于恒流源的电缆网导通测试方法，其特征在于，所述使用二分法测试电缆网导通点的方法为：

81)选取继电器阵列中任意一个端口作为A端口，将剩余未测端口并联合并为一总端口作为B端口，

82)若A端口与B端口间不导通，则判定A端口测试完毕，没有导通点；若A端口与B端口间导通，则将合并为B端口的剩余未测端口按数量平均分为两组，每组的未测端口并联合并为一总端口分别与A端口进行导通测试，将导通的端口继续二分，直至找到所有与A端口导通的端口；

83)该端点测试完毕后，在剩余未测端口中重新选取任一端点重复步骤81)-82)，直至电缆网中所有端点测试完成。

9.根据权利要求1-8任意所述的一种基于恒流源的电缆网导通测试方法，其特征在于：

所述设置的测试电流的阈值范围为1mA～1000mA。