CN111806722A - 机载设备综合自动测试系统整体原位自动计量及计量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种机载设备综合自动测试系统整体原位自动计量及计量方法，属于机载设备综合自动测试系统整体原位自动计量技术领域，包括与控制总线连接的控制计算机和计量模组；所述计量模组包括软件要素和硬件要素，硬件要素包括N个标准计量仪器，标准计量仪器通过计量电缆连接到计量适配器，所述软件要素包括自动计量软件模块、计量数据修正软件模块、计量报告生成软件模块和计量数据管理模块；实现标准计量仪器的自动控制，自动化计量，减少手动操作，提高自动测试系统计量以及计量报告生成的准确性与可靠性；将被计量的自动测试系统看成一个整体进行原位计量，充分考虑了自动测试系统内部连线电缆、开关、转接连接器等对信号传输的影响。

Description

机载设备综合自动测试系统整体原位自动计量及计量方法

技术领域

本发明涉及一种机载设备综合自动测试系统整体原位自动计量及计量方法，其属于机载设备综合自动测试系统整体原位自动计量技术领域。

背景技术

大型、综合自动检测设备具有系统构成复杂、集成度及自动化程度高、测试精度高、测试参数覆盖面宽等特点，用于完成机载设备日常维护中的定检、性能指标检测及辅助维修等任务。由于其测量的准确性、可靠性直接影响着飞机技术保障的质量，因此定期对自动测试系统进行全面、有效的计量校准，保证其量值的准确性和统一性是确保自动测试系统完成其任务的关键。

大型综合自动测试系统的计量大体经历了以下2个阶段：

第一个阶段，离位独立计量。所谓离位独立计量，即把自动测试系统中的每一个台式仪器或板卡仪器全都从系统中拆卸下来按照单台仪器的指标独立计量。该方法的优点是计量方式灵活，可以将测试系统中的仪器送检到不同的计量技术机构，完成所有仪器的计量。但存在的问题是：计量时不仅要耗费大量的人力和时间来进行仪器的拆装，而且还可能在拆装的过程中出现问题，造成自动测试系统工作失常。其中最重要的问题是即便系统中的每一个仪器的技术状态都是合格的，仪器的拆装过程也没有什么问题，也并不能保证自动测试系统的技术状态就是合格、受控的，因为在计量的过程中并没有考虑仪器到被测对象间的连接电缆、开关、负载等因素，而在实际使用中发现这些因素又恰恰是制约自动测试系统整体性能的关键。

第二个阶段，原位独立计量。所谓原位独立计量，即把自动测试系统的前面板、适配器拆下使系统中每一个台式仪器或板卡的信号接口可以连接到标准计量仪器，然后通过手动操作标准计量仪器和自动测试系统中待检仪器，完成对每一个台式仪器和板卡的独立计量。该阶段的计量方式虽然减少了仪器拆装的麻烦，但同样因为没有考虑仪器到被测对象间的连接电缆、开关等因素，而无法确定自动测试系统的整体技术状态。

经过多年努力，综合自动测试检测系统的计量保障能力已提高许多，但是由于技术水平的限制，现有的计量方式及技术仍存在自动化程度低、系统参数得不到有效计量、计量数据无法直接修正测试值等问题，在一定程度上影响到了航空装备综合自动测试系统测试的准确性与可靠性，为了解决上述问题，提出了一种全新的计量方式——整体原位自动计量。

整体原位自动计量，即将标准计量仪器的信号通道用计量电缆直接连接到自动测试系统前面板或通过计量适配器接到接口阵列，进行检定、校准或测试。该计量方法将自动测试系统看作一个整体、一台综合性仪器，通过自动计量软件模块实现对标准计量仪器和被检自动测试系统的控制，确定自动测试系统整体的技术状态是否合格，在综合考虑了自动测试系统组成仪器的输入/输出端口到机载设备检测端口之间通路上的开关、连接电缆、转接连接器等因素的基础上，实现从标准计量仪器到综合自动测试系统的高效、高精度参数传递，从根本上解决机载设备综合自动测试系统的计量问题。

发明内容

本发明针对不足，提供一种机载设备综合自动测试系统整体原位自动计量。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种机载设备综合自动测试系统整体原位自动计量，包括与控制总线连接的控制计算机和计量模组；所述计量模组包括软件要素和硬件要素，硬件要素包括N个标准计量仪器和计量适配器，标准计量仪器通过计量电缆连接到计量适配器，所述计量适配器挂接接口阵列，所述软件要素包括自动计量软件模块、计量数据修正软件模块、计量报告生成软件模块和计量数据管理模块。

一种机载设备综合自动测试系统整体原位自动计量的计量方法，包括如下步骤：

步骤一，根据计量需求，将计量所需的标准计量仪器通过控制总线与控制计算机相连；

步骤二，挂接计量适配器到接口阵列，并用计量电缆将标准计量仪器与计量适配器的前面板相连；

步骤三，启动控制计算机内的自动计量软件模块，完成自动测试系统的整体计量，若计量过程中需进行计量电缆的转接，则根据软件提示进行操作；

步骤四，对计量生成的数据即计量数据进行存储；

步骤五，根据计量数据，利用计量数据修正软件模块对测试数据记录模板文件中测试结果修订值进行更新，以确保自动测试系统测试结果的准确性与可靠性；

步骤六，输入计量基本信息，计量报告生成软件模块根据计量数据，产生校准证书、测试报告或检定证书中的一种。

进一步，所述步骤五的处理流程为：

A从测试项目所在的数据模板中获得该项测试的基本信息，包括测试项目名、标称值、单位、测试结果修订值；

B从指定计量数据文件中，自动搜索指定项目对应的计量数据；

C弹出对话框，同时显示计量数据与测试数据记录模板中存储的测试结果修订值，根据用户的选择替换或者不替换，决定是否将新的计量数据替换测试结果修订值。

进一步，所述计量数据修正软件模块完成组合附件计量数据对测试数据记录模板文件中测试结果修订值的实现步骤为：

a根据配置文件内容，以图形化界面形式显示出组合附件、计量数据文件和被测对象测试项目；

b在组合附件列表中选定一个组合附件，则与之相关的测试项目为高亮状态；

c弹出对话框，同时显示组合附件的计量数据与测试数据记录模板中存储的测试结果修订值，根据用户选择替换或者不替换，决定是否将新的计量数据替换测试结果修订值。

进一步，所述自动计量软件模块的实现步骤为：

I根据计量方案中每个被计量通道的检定项目组建被计量自动测试系统的计量项目配置文件；

II根据计量项目配置文件组建自动计量软件模块的界面；

III根据每个计量检定项目的操作步骤，完成对被计量自动测试系统和计量标准仪器控制的代码编写与调试；

IV用户根据计量检定的需求，启动自动计量软件模块，选择相应的计量项目，自动完成自动测试系统的计量。

进一步，所述计量数据管理模块按类管理数据，实现每类计量数据的查看、删除、打印、查询等功能，并可对同类计量数据进行比较。

进一步，所述计量适配器是自动测试系统接口阵列与计量电缆的连接装置，内部不能有信号调理电路、开关、负载等器件。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：实现标准计量仪器的自动控制，以提高计量操作的自动化程度，减少计量人员的手动操作，提高工作效率，提高计量的标准化程度。设计专用计量适配器，使得自动测试系统的计量接口明确且计量通道连接便捷。计量结果按规定格式存储于计算机中，可对自动测试的结果进行修订，提高自动测试系统计量的准确性与可靠性。计量结果作为计量报告生成的基础数据，由报告自动生成模块根据计量结果直接生成校准证书、检定证书或测试报告，极大减轻人工录入的工作量，并可提高计量报告生成的准确性；将被计量的自动测试系统看成一个整体进行原位计量，充分考虑了自动测试系统内部连线电缆、开关、转接连接器等对信号传输的影响。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的局部结构示意图。

图3为本发明的工作流程图。

在图中，1、控制计算机；2、硬件要素；21、标准计量仪器；22、计量电缆；23、计量适配器；3、控制总线；4、接口阵列；5、计量数据；6、自动计量软件模块；7、计量数据修正软件模块；8、计量报告生成软件模块；9、计量数据管理模块；10、校准证书；11、测试报告；12、检定证书；13、测试数据记录模板；14、被计量系统。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1-图2所示，一种机载设备综合自动测试系统整体原位自动计量，包括与控制总线3连接的控制计算机1和计量模组；所述计量模组包括软件要素和硬件要素2，硬件要素2包括N个标准计量仪器21和计量适配器23，标准计量仪器21通过计量电缆22连接到计量适配器23，所述计量适配器23挂接接口阵列4，所述软件要素包括自动计量软件模块6、计量数据修正软件模块7、计量报告生成软件模块8和计量数据管理模块9。

如图3所示，一种机载设备综合自动测试系统整体原位自动计量的计量方法，包括如下步骤：

步骤一，根据计量需求，将计量所需的标准计量仪器21通过控制总线3与控制计算机1相连；根据计量检定的实时计量需求，标准计量仪器21动态接到整体原位计量系统的仪器控制总线3上。如对低频测量通道进行计量时，标准计量仪器21为多功能标准源FLUKE5720A；对直流电源通道进行计量时，标准计量仪器21为数字多用表FLUKE 8508A和电子负载Agilent 6060B；

步骤二，挂接计量适配器23到接口阵列4，并用计量电缆22将标准计量仪器21与计量适配器23的前面板相连；

步骤三，启动控制计算机1内的自动计量软件模块6，完成自动测试系统的整体计量，若计量过程中需进行计量电缆22的转接，则根据软件提示进行操作；

步骤四，对计量生成的数据即计量数据5进行存储；

步骤五，根据计量数据5，利用计量数据修正软件模块7对测试数据记录模板13文件中测试结果修订值进行更新，以确保自动测试系统测试结果的准确性与可靠性；

步骤六，输入计量基本信息，计量报告生成软件模块8根据计量数据5，产生校准证书10、测试报告11或检定证书12中的一种。

所述步骤五的处理流程为：

A从测试项目所在的数据模板中获得该项测试的基本信息，包括测试项目名、标称值、单位、测试结果修订值；

B从指定计量数据5文件中，自动搜索指定项目对应的计量数据5；

C弹出对话框，同时显示计量数据5与测试数据记录模板13中存储的测试结果修订值，根据用户的选择替换或者不替换，决定是否将新的计量数据5替换测试结果修订值。

所述计量数据修正软件模块7完成组合附件计量数据5对测试数据记录模板13文件中测试结果修订值的实现步骤为：

a根据配置文件内容，以图形化界面形式显示出组合附件、计量数据5文件和被测对象测试项目；

b在组合附件列表中选定一个组合附件，则与之相关的测试项目为高亮状态；

c弹出对话框，同时显示组合附件的计量数据5与测试数据记录模板13中存储的测试结果修订值，根据用户选择替换或者不替换，决定是否将新的计量数据5替换测试结果修订值。

所述自动计量软件模块6的实现步骤为：

I根据计量方案中每个被计量通道的检定项目组建被计量自动测试系统的计量项目配置文件；

II根据计量项目配置文件组建自动计量软件模块6的界面；

III根据每个计量检定项目的操作步骤，完成对被计量自动测试系统和计量标准仪器控制的代码编写与调试；

IV用户根据计量检定的需求，启动自动计量软件模块6，选择相应的计量项目，自动完成自动测试系统的计量。

所述计量数据管理模块9按类管理数据，实现每类计量数据5的查看、删除、打印、查询等功能，并可对同类计量数据5进行比较。

所述计量适配器23是自动测试系统接口阵列4与计量电缆22的连接装置，内部不能有信号调理电路、开关、负载等器件。

工作原理：

被计量系统14由N个并列设置的测试仪器组成，每个测试仪器一接口接入控制总线3、另一接口接入接口阵列4，所述N≥1；标准计量仪器21通过仪器的控制总线3与控制计算机1相连，实现自动控制。计量适配器23是自动测试系统接口阵列4接口与计量电缆22的转接装置，计量电缆22用于计量适配器23前面板与标准计量仪器21输入/输出信号通道的连接。计量适配器23和计量电缆22的组合，可实现被计量自动测试系统接口阵列4与标准计量仪器21间的便捷、准确连接。

自动计量软件模块6、计量数据修正软件模块7和计量报告生成软件模块8安装于自动测试系统的控制计算机1内部。自动计量软件模块6通过对接入仪器控制总线3的标准计量仪器21和自动测试系统中的被计量系统14进行远程控制，根据设定的计量流程自动完成计量过程，并对生成的计量数据5进行存储，操作人员无须手动操作标准计量仪器21或被检仪器，即可完成自动测试系统的整体计量。计量数据修正软件模块7完成计量数据5对测试程序配置的测试数据记录模板13文件中测试结果修订值的更新，提高测试结果的准确性与可靠性。计量报告生成软件模块8在外部输入计量基本信息后，基于计量数据5，自动生成校准证书10、测试报告11或检定证书12中的一种。

控制计算机1是整个系统的控制中心，用于实施对测试过程的控制，进行数据处理和记录，并提供交互式人机对话接口。控制计算机1内置测试程序集，测试程序集包括多个测试程序，每个测试程序完成一个型号的机载设备的自动测试，每个测试程序配置一个测试数据记录模板13文件，测试数据记录模板13文件中包含测试结果修订值一栏。

仪器控制总线3是GPIB总线、LAN总线、VXI总线、USB总线等多种总线形式的集合，可满足控制计算机1对被计量系统14的测试仪器控制的需求。

测试仪器提供测试过程中所需的微波信号、高频信号、数字信号、模拟信号和总线信号，并可对被测机载设备的输出信号进行测量。

接口阵列4是自动测试系统输入/输出信号的汇集面。通过自动测试系统的内部连线，将测试仪器的输入/输出端口直连或转接到接口阵列4。

机载设备综合自动测试系统接口阵列4正面，由十几个VPC连接模块组成，具有信号排列规则、密集等特点。

机载设备综合自动测试系统整体原位自动计量的计量适配器23、计量电缆22和标准计量仪器21与自动测试系统的连接关系。

计量适配器23是自动测试系统的接口阵列4与计量电缆22的转接装置，可实现计量通道的便捷、准确连接。

计量电缆22用于计量适配器23与标准计量仪器21输入/输出信号通道的连接。计量电缆22有多根，可适应不同标准计量仪器21的连接需求。

标准计量仪器21通过仪器控制总线3与自动测试系统的控制计算机1相连。

机载设备综合自动测试系统整体原位自动计量方法，可完成标准计量仪器21和自动测试系统中被计量信号通道的控制，提高了系统计量的自动化程度，减少了计量人员的工作量。目前，常用标准计量仪器21以台式仪器为主，支持GPIB总线或LAN总线。而这两种总线形式在目前的大型综合自动测试系统中均为常用总线，因此只需根据检定项目需求，动态地将所用的标准计量仪器21与自动测试系统中的控制计算机1通过相应的总线相连。在硬件上，即可满足通过GPIB总线或LAN总线由控制计算机1对其实现远程控制。

一个综合自动测试系统为了满足几十甚至上百个机载设备的自动检测，需将自动测试系统所有输入/输出信号连接到系统的接口列阵，再通过测试适配器和测试电缆与被测机载设备连接，实现信号的传输。系统的接口阵列4通常为几十个VPC连接模块，该连接模块的特点是信号排列密集、无法固定检定电缆。若直接将计量电缆22接到接口阵列4，会因为信号密集而容易产生短路。机载设备综合自动测试系统整体原位自动计量方法，包含专用计量适配器23。用于完成标准计量仪器21与自动测试系统中被计量通道的连接。专用计量适配器23前面板的信号端子与后面板(挂接自动测试系统接口阵列4)的信号端子为一对一直接相连，不经过调理电路、开关、电阻、电容、连接器等元器件，尽可能减少信号传输通路对计量准确度和不确定度的影响。专用计量适配器23前面板，均为标准、通用连接器，便于标准计量仪器21与被计量通道间的连接。

机载设备综合自动测试系统整体原位自动计量方法，包含自动计量软件模块6。根据计量项目的操作流程，开发自动计量软件，自动实现对标准计量仪器21和被计量信号通道的控制。计量人员只需根据软件提示，完成计量检定时通道的连线即可。计量软件界面简洁、明了，可操作性好。界面功能划分清晰，计量人员使用方便。

计量的最终目的是确定测试系统中被计量信号通道和各种测试附件的技术状态，并在此基础上，获得被计量信号通道和附件的计量数据5。使用者可根据计量数据5对被计量信号通道和附件采取如下操作：

第一，计量数据5满足要求的，在至下一个检定日期前，继续使用；

第二，计量数据5不满足要求，但通过对被计量信号通道所属的仪器和附件进行现场调整、调节后，再计量能满足要求的，则调整后继续使用；

第三，计量数据5不合格，且仅通过现场调整不能满足要求的，送专业机构进行维修后重新计量，满足要求则继续使用；

第四，在测试过程中，将计量数据5作为测试结果的补偿值，对测试结果进行修正。对于第二、三项内容是利用计量数据5，对硬件部分进行调整。而第四项内容是通过软件将计量数据5对测试结果进行修正。只有将计量数据5与被测对象的测试结果相关联，即计量数据5作为测试结果的修正，才可提高计量结果的准确性与可靠性。因此必须实现计量数据5与测试数据之间的交互。

综合自动测试系统整体原位自动计量方法，包含计量数据修正软件模块7。计量所面向的自动测试系统均为已定型产品，产品一经定型，其软件和硬件均不能随意修改。因此通过修改测试程序，来完成计量数据5对测试结果的修正不太现实。且测试系统需定期进行计量工作，每次的计量数据5又不可能相同。被计量的自动测试系统包含的测试程序集由多个测试程序组成，每个测试程序完成一个型号机载设备的自动检测，每个测试程序配置一个测试数据记录模板13文件，测试数据记录模板13文件中包含测试结果修订值一栏。通过计量数据5修正软件模块，将计量数据5补偿到数据记录模板13文件中的测试结果修订值一栏，测试程序通过调用测试数据记录模板13中的测试结果修订值项，对测试结果进行修正。从而无需修改、编译测试程序，就可完成计量数据5对测试结果的修正。

自动测试系统计量结束后，计量实施单位需依据固定文件格式，对所计量的每台仪器、每个通道或附件出示一份计量报告。根据计量检定的结果的，计量报告有校准证书10、测试报告11和检定证书12三种。三种报告的格式有不同之处，也有相同之处，但都包含以下内容：被计量设备名称、依据的标准、计量的时间、地点、操作人员等信息，其中最主要的信息为被计量检定项目和检定结果。计量报告若由人工生成，是一个繁琐的过程。因为计量报告包含的基本内容信息众多且零散，而且每个被计量信号通道的计量项目各不相同，直接导致计量结果项的内容与表现形式各不相同。

综合自动测试系统整体原位自动计量方法，包含计量报告生成软件模块8。根据已制定好的计量报告模板，操作人员输入基本信息后，计量报告生成软件模块8自动生成计量报告。并根据计量项目，对测试结果内容采用不同的表现形式，以达到计量结果显示简洁，易于查看的目的；根据对计量结果的判断，可自动形成校准证书10、检定证书12和测试报告11中的一种。

本发明相对于已有的自动测试系统计量具有以下创新点：

设计专用计量适配器23。将自动测试系统看成一个综合性、超级仪器进行整体计量。计量接口选定为自动测试系统的接口阵列4，充分考虑了自动测试系统内部连线电缆、开关、转接连接器等对信号传输的影响。专用计量适配器23挂接于自动测试系统的接口阵列4，计量适配器23前面板的通用连接器，可通过计量电缆22实现被计量通道与标准计量仪器21间的便捷、准确连接。

开发了自动计量软件模块6。根据计量检定项目的需求，将标准计量仪器21动态接入自动测试系统的总线控制网中，通过自动计量软件自动完成计量过程，既可减少计量系统构建的复杂程序，也可降低计量人员的工作量，提高计量工作效率。

开发了计量数据修正软件模块7。计量生成的计量数据5通过计量数据修正软件模块7对自动测试系统的测试结果进行修正，可提高计量结果的准确性与可靠性。

开发了计量报告生成软件模块8。计量操作人员输入计量的基本信息后，基于计量数据5，计量报告生成软件模块8可自动生成校准证书10、检定证书12或测试报告11中的一种。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种机载设备综合自动测试系统整体原位自动计量，其特征在于，包括与控制总线(3)连接的控制计算机(1)和计量模组；所述计量模组包括软件要素和硬件要素(2)，硬件要素(2)包括N个标准计量仪器(21)和计量适配器(23)，标准计量仪器(21)通过计量电缆(22)连接到计量适配器(23)，所述计量适配器(23)挂接接口阵列(4)，所述软件要素包括自动计量软件模块(6)、计量数据修正软件模块(7)、计量报告生成软件模块(8)和计量数据管理模块(9)。

2.一种如权利要求1所述的机载设备综合自动测试系统整体原位自动计量的计量方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一，根据计量需求，将计量所需的标准计量仪器(21)通过控制总线(3)与控制计算机(1)相连；

步骤二，挂接计量适配器(23)到接口阵列(4)，并用计量电缆(22)将标准计量仪器(21)与计量适配器(23)的前面板相连；

步骤三，启动控制计算机(1)内的自动计量软件模块(6)，完成自动测试系统的整体计量，若计量过程中需进行计量电缆(22)的转接，则根据软件提示进行操作；

步骤四，对计量生成的数据即计量数据(5)进行存储；

步骤五，根据计量数据(5)，利用计量数据修正软件模块(7)对测试数据记录模板(13)文件中测试结果修订值进行更新，以确保自动测试系统测试结果的准确性与可靠性；

步骤六，输入计量基本信息，计量报告生成软件模块(8)根据计量数据(5)，产生校准证书(10)、测试报告(11)或检定证书(12)中的一种。

3.根据权利要求2所述的计量方法，其特征在于，所述步骤五的处理流程为：

A从测试项目所在的数据模板中获得该项测试的基本信息，包括测试项目名、标称值、单位、测试结果修订值；

B从指定计量数据(5)文件中，自动搜索指定项目对应的计量数据(5)；

C弹出对话框，同时显示计量数据(5)与测试数据记录模板(13)中存储的测试结果修订值，根据用户的选择替换或者不替换，决定是否将新的计量数据(5)替换测试结果修订值。

4.根据权利要求2所述的计量方法，其特征在于，所述计量数据修正软件模块(7)完成组合附件计量数据(5)对测试数据记录模板(13)文件中测试结果修订值的实现步骤为：

a根据配置文件内容，以图形化界面形式显示出组合附件、计量数据(5)文件和被测对象测试项目；

b在组合附件列表中选定一个组合附件，则与之相关的测试项目为高亮状态；

c弹出对话框，同时显示组合附件的计量数据(5)与测试数据记录模板(13)中存储的测试结果修订值，根据用户选择替换或者不替换，决定是否将新的计量数据(5)替换测试结果修订值。

5.根据权利要求2所述的计量方法，其特征在于，所述自动计量软件模块(6)的实现步骤为：

I根据计量方案中每个被计量通道的检定项目组建被计量自动测试系统的计量项目配置文件；

II根据计量项目配置文件组建自动计量软件模块(6)的界面；

III根据每个计量检定项目的操作步骤，完成对被计量自动测试系统和计量标准仪器控制的代码编写与调试；

IV用户根据计量检定的需求，启动自动计量软件模块(6)，选择相应的计量项目，自动完成自动测试系统的计量。

6.根据权利要求2所述的计量方法，其特征在于，所述计量数据管理模块(9)按类管理数据，实现每类计量数据(5)的查看、删除、打印、查询等功能，并可对同类计量数据(5)进行比较。

7.根据权利要求2所述的计量方法，其特征在于，所述计量适配器(23)是自动测试系统接口阵列(4)与计量电缆(22)的连接装置，内部不能有信号调理电路、开关、负载等器件。