CN109298317A - 一种中低频电路的智能化测试装置及其测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种中低频电路的智能化测试装置及其测试方法，包括用于与被测电子设备配合的通用测试适配器、与通用测试适配器配合的ATE装置，所述的ATE装置包括主控计算机、PXI及VXI总线仪器组合、LXI‑C/GPIB台式仪器、组合供电电源、电控组合、通道扩展组合、公共测试信号接口ICA、自检适配装置，其具体使用步骤如下：(1)测试生成；(2)测试仿真；(3)故障诊断实施；本发明与现有技术相比，解决现役装备中电路板的故障诊断和修理难题，设备的通用性、复用性及便捷性都为电路板的智能化测试提供了有益效果，同时软件系统平台及其系统可与其他软件合用，提高了软件的兼容性。
Description
技术领域
本发明涉及中低频电路检测领域，具体是一种中低频电路的智能化测试装置及其测试方法。
背景技术
空军现役主战机型的服役时间较短，在相当长的时间内还需要对其进行维修保障；而军事科技的快速发展，也要求建立立足现在、面向未来的电子装备维修保障能力。由于军事斗争形势的紧张，军事装备将长期备战，处于连续运转状态，导致维修保障任务将大量增加，也需要增强当前维修保障设备的技术水平特别是自动化水平。机载电子装备从“双层板+分立逻辑门电路”已经发展到“数十层板+多片DSP+多片FPGA+大量存储器”的形式，其电路信号已从原来的独立电平信号、简单模拟数字信号发展为新型总线信号、LVDS视频信号、弦变角度信号类，且应用较为广泛。
目前，针对中低频机载模块电路主要是基于数字IO、逻辑电平和低速电信号的测试方法，采用信号发生器、频谱分析仪对被测芯片提供激励，用示波器采集对比信号的这种常规测试方法存在功能单一、自动化程度低、标准化差、成本偏高类缺点，芯片测试诊断方法上也存在测试流程集开发难、智能化程度不足类问题。
近几年因为新技术的发展，针对不同的需求，也做了相应的研究，但是都是零散片面的研究，缺乏一种针对电路板整板进行综合性的测试的方法技术。现有能力已无法完成板件的多种测试需求，如新型总线、边界扫描、视频及角度信号类的综合性测试类，迫切需要进行一种综合性的测试手段，以满足现役装备中电路板的故障诊断和修理。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出一种中低频电路的智能化测试装置及其测试方法。
一种中低频电路的智能化测试装置,包括用于与被测电子设备配合的通用测试适配器、与通用测试适配器配合的ATE装置，所述的ATE装置包括主控计算机、PXI及VXI总线仪器组合、LXI-C/GPIB台式仪器、组合供电电源、电控组合、通道扩展组合、公共测试信号接口ICA、自检适配装置；
所述主控计算机是完成ATE的综合控制，提供良好的人机交互界面，实现测试人员的设备操作；
所述PXI及VXI总线仪器组合是用于提供测试所需的激励信号与响应信号资源，并通过电控组合实现部分电源的输出控制；
所述LXI-C/GPIB台式仪器包括信号源、示波器、任意波发生器，用于满足被测对象信号测试需求；
所述组合供电电源是提供被测组合及板件所需交直流电源、中频电源；
所述电控组合是对平台提供的供电电源进行通道扩展、功率分配及隔离保护类；
所述通道扩展组合是实现ATE输出及采集信号的调理、放大、滤波功能，用以满足测试功能需求的基础上保证测试设备与被测对象的安全；
所述公共测试信号接口ICA将ATE测试资源集中起来，是ATE与被测对象连接的硬件接口；
所述通用测试适配器是将ICA资源转接到对外测试接口，通过研制测试电缆实现UUT的测试功能；
所述自检适配装置包括自检自校准适配器及自检适配板，所述自检自校准适配器用于ATE设备及通用测试适配器的功能自检和自校准，所述自检适配板检测通用适配器板级测试接口的功能自检。
所述的主控计算机内设置有用于对ATE装置进行软件调控的软件系统平台。
其软件系统平台的具体使用步骤如下：
(1)系统启用：开启ATE装置并选择权限级别为用户登录；
(2)TP开发：分别对使用模块及参数库、诊断书TP进行开发；
(3)执行平台：利用TR执行进行报表查看及维修辅助；
(4)自动校准：对仪器进行自检并进行监控，仪器自检后需补偿数据管理；
(5)信息共享：将完成后的系统数据上传至平台中供后来的使用者参考；
(6)系统维护：对用户及系统信息进行管理、分类及维护；
(7)平台帮助：用于对平台上常规问题进行解答的组成之一；
(8)综合查询：对原始测试数据、被测电子设备及平台自身信息进行分析；
(9)退出：注销后退出即可。
一种中低频电路的智能化测试装置的测试方法,其具体步骤如下：
(1)测试生成：开始测试并根据被测电路中每个节点的故障模式，列出满足测试范围要求的目标故障表，然后按照一定的算法，产生能够检测某个指定节点的指定故障的对应测试代码；
(2)测试仿真：对生成阶段所产生的故障模式和测试代码的有效性进行验证，把故障插入到一个正常的数字电路内，然后由测试系统将测试代码施加到该电路，并观察电路的响应，验证所插入的故障是否已被检测，进而判断所生成的测试代码是否有效；
(3)故障诊断实施：在完成测试代码生成并经过测试仿真后，在相应的测试诊断平台上开发出测试诊断执行程序，由测试诊断系统对被测对象实施具体测试诊断。
所述的步骤(1)中测试方法包括在线调试、自动测试、仿真测试、边界扫描测试，所述的一定的算法为伪穷举法。
所述的测试诊断执行程序的具体系统包括工程管理、图形管理、策略管理、配置管理及数据管理。
所述的图形管理包括导入与编辑、环境设置、节点属性管理。
所述的策略管理包括二叉树、专家知识、人工智能。
所述的配置管理包括信号设置、信息设置、执行顺序与预览、仪器配置、执行UI。
所述的数据管理包括策略数据保存与转换、测试数据显示与储存、测试数据分析与查看。
本发明的有益效果是：本发明与现有技术相比，通过对中低频机载模块的测试类型进行分析，提出测试资源需求，利用相应的测试平台，提供配套的测试方法，解决现役装备中电路板的故障诊断和修理难题，设备的通用性、复用性、及便捷性都为电路板的智能化测试提供了有益效果，同时软件系统平台及其系统可与其他软件合用，提高了软件的兼容性。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明的组成框图结构示意图；
图2为本发明的ATE装置框图结构示意图；
图3为本发明的测试诊断执行程序框图结构示意图；
图4为本发明的软件系统平台框图结构示意图；
图5为本发明的图2的局部放大结构示意图一；
图6为本发明的图2的局部放大结构示意图二；
图7为本发明的图2的局部放大结构示意图三；
图8为本发明的图2的局部放大结构示意图四。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面对本发明进一步阐述。
如图1至图8所示，一种中低频电路的智能化测试装置,包括用于与被测电子设备配合的通用测试适配器、与通用测试适配器配合的ATE装置，所述的ATE装置包括主控计算机、PXI及VXI总线仪器组合、LXI-C/GPIB台式仪器、组合供电电源、电控组合、通道扩展组合、公共测试信号接口ICA、自检适配装置；
所述主控计算机是完成ATE的综合控制，提供良好的人机交互界面，实现测试人员的设备操作；
所述PXI及VXI总线仪器组合是用于提供测试所需的激励信号与响应信号资源，并通过电控组合实现部分电源的输出控制；
所述LXI-C/GPIB台式仪器包括信号源、示波器、任意波发生器，用于满足被测对象信号测试需求；
所述组合供电电源是提供被测组合及板件所需交直流电源、中频电源类；
所述电控组合是对平台提供的供电电源进行通道扩展、功率分配及隔离保护类；
所述通道扩展组合是实现ATE输出及采集信号的调理、放大、滤波功能，用以满足测试功能需求的基础上保证测试设备与被测对象的安全；
所述公共测试信号接口ICA将ATE测试资源集中起来，是ATE与被测对象连接的硬件接口；
所述通用测试适配器是将ICA资源转接到对外测试接口，通过研制测试电缆实现UUT的测试功能；
所述自检适配装置包括自检自校准适配器及自检适配板，所述自检自校准适配器用于ATE设备及通用测试适配器的功能自检和自校准，所述自检适配板检测通用适配器板级测试接口的功能自检。
本发明与现有技术相比，通过对中低频机载模块的测试类型进行分析，提出测试资源需求，利用相应的测试平台，提供配套的测试方法，解决现役装备中电路板的故障诊断和修理难题，设备的通用性、复用性、及便捷性都为电路板的智能化测试提供了有益效果，同时软件系统平台及其系统可与其他软件合用，提高了软件的兼容性。
对于数字、模拟、数模混合类被测电路单元，本发明通过专用适配器与被测电路单元相连，测试系统激励信号通过通用接口连接组合送至专用适配器，加载到被测电路单元相应端子，同时将被测信号送入通用接口连接组合的信号测量通道，经调理、转接后由平台中的测量模块和功能模块或台式仪器实现信号的测量、控制和采集控制。
所述的装置之外的资源需求如下表：
所述的主控计算机内设置有用于对ATE装置进行软件调控的软件系统平台。
所述软件系统平台功能包含基于电路原理图的开发环境和基于知识的路径规划功能，软件由工程管理、图形管理、策略管理、配置管理和数据管理五部分组成，其中，图形管理实现对被测电路板电路原理图和PCB的导入与编辑，并可按照测试的需要对测试节点的属性进行扩展；测试策略由二叉树、专家知识和人工智能算法组成，主要完成对测试策略的选择、相关参数的设置等功能；配置功能主要实现对测试节点的信号设置、仪器的自动映射及该测试点在TP中的逻辑位置，并可实现对TP执行界面的配置；数据管理功能主要实现对测试策略数据的预览和测试数据的保存、数据格式的转换、数据的分析与查看。
所述专家知识即为案例，所述的人工智能算法即为SVM、BPN类。
其软件系统平台具体步骤如下：
(1)系统启用：开启ATE装置并选择权限级别为用户登录；
(2)TP开发：分别对使用模块及参数库、诊断书TP进行开发；
(3)执行平台：利用TR执行进行报表查看及维修辅助；
(4)自动校准：对仪器进行自检并进行监控，仪器自检后需补偿数据管理；
(5)信息共享：将完成后的系统数据上传至平台中供后来的使用者参考；
(6)系统维护：对用户及系统信息进行管理、分类及维护；
(7)平台帮助：用于对平台上常规问题进行解答的组成之一；
(8)综合查询：对原始测试数据、被测电子设备及平台自身信息进行分析；
(9)退出：注销后退出即可。
所述步骤(2)的使用模块开发为系统级TP及板级TP的开发；所述的数据库为运行界面、测试参数库及诊断TP的开发，接着是测试参数库及诊断TP之间的TP调试。
所述步骤(3)的TR执行即为系统级TP、板级TP、诊断TP三者之间的维修、监控并对被测电子设备的测试数据进行保存。
所述步骤(4)中需要对信息进行共享。
所述步骤(5)中的用户管理为修改密码及对用户进行添加和删除；所述系统管理为对仪器配置、数据库、驱动库、打印机、网络设置、操作日志进行管理；所述维护为对数据库进行清理及备份。
一种中低频电路的智能化测试装置的测试方法,其具体步骤如下：
(1)测试生成：开始测试并根据被测电路中每个节点的故障模式，列出满足测试范围要求的目标故障表，然后按照一定的算法，产生能够检测某个指定节点的指定故障的对应测试代码；
(2)测试仿真：对生成阶段所产生的故障模式和测试代码的有效性进行验证，把故障插入到一个正常的数字电路内，然后由测试系统将测试代码施加到该电路，并观察电路的响应，验证所插入的故障是否已被检测，进而判断所生成的测试代码是否有效；
(3)故障诊断实施：在完成测试代码生成并经过测试仿真后，在相应的测试诊断平台上开发出测试诊断执行程序，由测试诊断系统对被测对象实施具体测试诊断。
所述的步骤(1)中测试方法包括在线调试、自动测试、仿真测试、边界扫描测试，所述的一定的算法为伪穷举法。
所述的测试方法具体需求如下：
所述数字电路单元主要是目前的大中规模集成电路芯片为主的数字电路，具体的测试诊断实现是按照电路的各种功能编制测试诊断程序，通过电路板的边缘连接器，即公共总线或输入/输出接口，实现测试激励的馈入和响应信号的回收，与正常工作情况进行比较，采用这种测试方法的前提，是先要建立一个被测电路正常电路描述的数据库，以及能够对指定电路节点进行对比的标准特征值。
边界扫描测试适用于装备中大规模集成电路的开短路测试、存储器及可编程器件在线编程检测。边扫测试适用的芯片必须符合IEEE1149.1标准，即每个符合标准芯片具备通过TAP端口进行扫描测试的功能。因此，边界扫描测试借助于边界扫描控制器和边界扫描软件来完成。边扫控制器负责生成、输出和接收测试脉冲序列，边扫软件可根据被测电路板的网络表或器件的BSDL文件构建扫描链路，根据对比输出和接收的脉冲数据实现扫描链路测试，并最终对开短路故障进行定位。另外，边扫软件还可以对存储器及其相关链路进行在线数据烧录和编程测试。
所述的测试诊断执行程序的具体系统包括工程管理、图形管理、策略管理、配置管理及数据管理。
所述的工程管理在新建的空白工程模块中进行系统的处理工作。
所述的图形管理包括导入与编辑、环境设置、节点属性管理。
所述的策略管理包括二叉树、专家知识、人工智能。
所述的配置管理包括信号设置、信息设置、执行顺序与预览、仪器配置、执行UI。
所述的数据管理包括策略数据保存与转换、测试数据显示与储存、测试数据分析与查看。
本发明的软件系统平台可实现中小规模数字电路的功能仿真与故障仿真，并可对仿真输出的数据进行后处理解析，实现对ATE的自动控制和测试诊断TP的自动生成与执行。在本项目中，主要开展基于LASAR软件的电路仿真工作，并构建基于仿真数据的后处理程序。
随着技术的发展，JTAG测试的功能逐渐强大和完善，从而在更多的领域得到越来越广泛地应用，并已成为国际上通用的电路板测试方法。
本发明中选择美国ASSET公司的scanworks边界扫描控制器。该控制器完全支持相关IEEE标准，功能强大，业内应用非常广泛。
通过在软件系统平台中调用scanworks相关驱动程序，实现对scanworks软件生成的测试序列或测试项目的配置和调用执行，并可将测试执行的结果以对话框的形式返回到执行界面，从而实现边扫软件与软件系统平台的融合。
在日常的电路板测试维修中，V-I曲线测试也是一种经常采用的手段，为便利使用，软件系统平台也将与V-I曲线测试软件进行综合。
通过在软件系统平台中调用V-I曲线测试程序，实现使用该曲线进行测试的项目的配置和调用执行，并可将测试执行的结果以对话框的形式返回到执行界面，从而实现V-I曲线测试软件与软件系统平台的融合。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其类效物界定。
Claims (10)
1.一种中低频电路的智能化测试装置,其特征在于：包括用于与被测电子设备配合的通用测试适配器、与通用测试适配器配合的ATE装置，所述的ATE装置包括主控计算机、PXI及VXI总线仪器组合、LXI-C/GPIB台式仪器、组合供电电源、电控组合、通道扩展组合、公共测试信号接口ICA、自检适配装置；
所述主控计算机是完成ATE的综合控制，提供良好的人机交互界面，实现测试人员的设备操作；
所述PXI及VXI总线仪器组合是用于提供测试所需的激励信号与响应信号资源，并通过电控组合实现部分电源的输出控制；
所述LXI-C/GPIB台式仪器包括信号源、示波器、任意波发生器，用于满足被测对象信号测试需求；
所述组合供电电源是提供被测组合及板件所需交直流电源、中频电源；
所述电控组合是对平台提供的供电电源进行通道扩展、功率分配及隔离保护类；
所述通道扩展组合是实现ATE输出及采集信号的调理、放大、滤波功能，用以满足测试功能需求的基础上保证测试设备与被测对象的安全；
所述公共测试信号接口ICA将ATE测试资源集中起来，是ATE与被测对象连接的硬件接口；
所述通用测试适配器是将ICA资源转接到对外测试接口，通过研制测试电缆实现UUT的测试功能；
所述自检适配装置包括自检自校准适配器及自检适配板，所述自检自校准适配器用于ATE设备及通用测试适配器的功能自检和自校准，所述自检适配板检测通用适配器板级测试接口的功能自检。
2.根据权利要求1所述的一种中低频电路的智能化测试装置,其特征在于：所述的主控计算机内设置有用于对ATE装置进行软件调控的软件系统平台。
3.根据权利要求2所述的一种中低频电路的智能化测试装置,其特征在于：其软件系统平台的具体使用步骤如下：
(1)系统启用：开启ATE装置并选择权限级别为用户登录；
(2)TP开发：分别对使用模块及参数库、诊断书TP进行开发；
(3)执行平台：利用TR执行进行报表查看及维修辅助；
(4)自动校准：对仪器进行自检并进行监控，仪器自检后需补偿数据管理；
(5)信息共享：将完成后的系统数据上传至平台中供后来的使用者参考；
(6)系统维护：对用户及系统信息进行管理、分类及维护；
(7)平台帮助：用于对平台上常规问题进行解答的组成之一；
(8)综合查询：对原始测试数据、被测电子设备及平台自身信息进行分析；
(9)退出：注销后退出即可。
4.利用权利要求1至3中任一项所述的一种中低频电路的智能化测试装置的测试方法，其特征在于：其具体步骤如下：
(1)测试生成：开始测试并根据被测电路中每个节点的故障模式，列出满足测试范围要求的目标故障表，然后按照一定的算法，产生能够检测某个指定节点的指定故障的对应测试代码；
(2)测试仿真：对生成阶段所产生的故障模式和测试代码的有效性进行验证，把故障插入到一个正常的数字电路内，然后由测试系统将测试代码施加到该电路，并观察电路的响应，验证所插入的故障是否已被检测，进而判断所生成的测试代码是否有效；
(3)故障诊断实施：在完成测试代码生成并经过测试仿真后，在相应的测试诊断平台上开发出测试诊断执行程序，由测试诊断系统对被测对象实施具体测试诊断。
5.根据权利要求4所述的一种中低频电路的智能化测试装置的测试方法,其特征在于：所述的步骤(1)中测试方法包括在线调试、自动测试、仿真测试、边界扫描测试，所述的一定的算法为伪穷举法。
6.根据权利要求4所述的一种中低频电路的智能化测试装置的测试方法,其特征在于：所述的测试诊断执行程序的具体系统包括工程管理、图形管理、策略管理、配置管理及数据管理。
7.根据权利要求6所述的一种中低频电路的智能化测试装置的测试方法,其特征在于：所述的图形管理包括导入与编辑、环境设置、节点属性管理。
8.根据权利要求6所述的一种中低频电路的智能化测试装置的测试方法,其特征在于：所述的策略管理包括二叉树、专家知识、人工智能。
9.根据权利要求6所述的一种中低频电路的智能化测试装置的测试方法,其特征在于：所述的配置管理包括信号设置、信息设置、执行顺序与预览、仪器配置、执行UI。
10.根据权利要求6所述的一种中低频电路的智能化测试装置的测试方法,其特征在于：所述的数据管理包括策略数据保存与转换、测试数据显示与储存、测试数据分析与查看。
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