CN1905589A - 基于虚拟仪器的转接器自动测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明是一种基于虚拟仪器的转接器自动测试装置，其包括软件部分和由计算机(3)、信号调理单元(2)、数据采集卡组成的硬件部分；软件部分是基于Labview7.1虚拟仪器软件开发平台而设计的运行在Windows XP下的应用软件，其通过设计友好的人机交互操作界面，负责发出各种信号、操作指令、接受和处理数据、显示信号波形，实现对转接器(1)的自动测试；数据采集卡装在计算机的PCI插槽上；信号调理单元由电缆分别连接数据采集卡、需要测试的转接器。本装置自动化程度高，操作简便，省力省时，仅需1人操作即可完成转接器的包括性能指标和通话功能在内的所有参数的测试，每百台转接器的测试时间不大于40小时×1人。

Description

基于虚拟仪器的转接器自动测试装置

技术领域

本发明涉及通讯测试设备，特别是涉及一种基于虚拟仪器的方法自动测试转接器的所有参数的装置。

背景技术

虚拟仪器(Virtual Instruments简称VI)技术发展非常迅速，所有测量测试仪器的主要功能可由数据采集、数据测试和分析结果输出显示等三大部分组成，其中数据分析和结果输出完全可由基于计算机的软件系统来完成，因此只要另外提供一定的数据采集硬件，就可构成基于计算机组成的测量测试仪器。基于计算机的数字化测量测试仪器就称之为虚拟仪器(VI)。

转接器是用于军民用车载移动通信系统中的话音转接设备，该设备实现有线电话和无线电台之间、不同频段的无线电台之间的话音互通。目前，转接器的测试分为参数一和参数二。参数一是转接器性能指标测试，内容有功耗的测试、铃流的测试、双音多频的测试以及通道频响的测试等等，需使用低频信号发生器、毫伏表、失真度测试仪、万用表、DTMF测试仪等仪器完成。参数二是通话功能测试，使用在实际的通信车环境中的不同频段的短波、超短波等无线电台以及电源、电话等设备同转接器互连，完成转接器的有线电话与无线电台之间、不同频段的无线电台之间的话音互通功能的测试。

上述的转接器的检测方法，需要繁多的仪器仪表以及实际通信环境中的通信车、无线电台等设备，其中，参数一的测试需要1人用购置的仪器仪表进行操作，参数二的测试则需要3到4名人员才能完成。费时费力，每百台转接器的测试时间约为100小时×3人。

发明内容

本发明所需要解决的技术问题是：提供一种基于虚拟仪器的转接器自动测试装置，该装置能够实现对现有转接器的包括性能指标和通话功能在内的所有参数的测试，同时省力省时。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：包括软件部分和由计算机、信号调理单元、数据采集卡组成的硬件部分。软件部分是基于Labview7.1虚拟仪器软件开发平台而设计的应用软件，该软件运行在windows XP下，通过设计友好的人机交互操作界面，负责发出各种信号、操作指令、接受和处理数据、显示信号波形，实现对转接器的自动测试。数据采集卡装在计算机的PCI插槽上。信号调理单元由电缆分别连接数据采集卡、需要测试的转接器，该单元是转接器与数据采集卡进行通信和接口匹配的枢纽。

本发明的工作原理是：转接器自动测试装置主要完成对转接器的性能指标测试和通话功能测试。在该装置中，测试程序对信号发生器进行编程控制，使其产生频率和幅度可调的模拟信号，并将信号波形输入信号调理单元，并打开相应的通道，将信号送入转接器。与此同时测试程序采集转接器相应通道的输出信号，并经信号调理单元送入PC机由测试程序进行实时分析处理、显示，最终得到正确的测试结果。通话功能测试中只需将模拟信号改为语音信号即可。多路数字I/O口发出自定义的控制指令至转接器控制器信号调理单元，以便将信号送到相应的通路，并且采集另一通路的模拟信号或语音信号。同时多路数字I/O口从控制器信号调理单元接受自定义的控制指令，由测试程序在PC机界面进行显示。

本发明的优点是：自动化程度高，操作简便，省力省时，仅需1人操作即可完成测试，每百台转接器的测试时间不大于40小时×1人。通过该装置实现了多种测试功能集成化、自动化、高性能并且可扩展的测试要求，完整实现转接器的包括性能指标和通话功能在内的所有参数的测试，同时可以借助帮助系统能够完成现有转接器的典型故障的检测和维修指导。

附图说明

图1是本装置的硬件结构示意图。

图2是本装置实现自动测试的信号通道原理图。

图3是利用本装置进行自动测试的方法的方框示意图。

图4是本装置的操作界面示意图。

具体实施方式

本发明是一种基于虚拟仪器的转接器自动测试装置，其通过采用标准的硬件I/O板卡PCI6229并在编程语言LabVIEW7.1平台上，设计软件，即使用虚拟仪器技术来完成转接器的性能指标测试、通话功能测试、电台信号采集及数据通路自动测试。

下面结合实施例及附图对本发明作进一步的描述。

本装置的结构如图1所示：包括软件部分和由计算机3、信号调理单元2、数据采集卡组成的硬件部分。软件部分是基于Labview7.1虚拟仪器软件开发平台而设计的应用软件，该软件运行在windows XP下，通过设计友好的人机交互操作界面，负责发出各种信号、操作指令、接受和处理数据、显示信号波形，实现对转接器1的自动测试。数据采集卡装在计算机的PCI插槽上。信号调理单元由电缆分别连接数据采集卡、需要测试的转接器，该单元是转接器与数据采集卡进行通信和接口匹配的枢纽。

上述信号调理单元包括电源和主控两部分。其中：电源部分主要完成电源的AC/DC变换，DC/DC变换以及DC/AC变换，其AC输入电压范围是220V，DC输入电压范围是12V，DC的输出电压为±5V、±12V和+24V，AC的输出电压为25Hz、75V。而主控部分是整个信号调理单元硬件电路部分的核心，它不仅要完成对多路话音的控制，同时还要实现对语音信号的放大，控制相应的继电器动作；它通过放大器放大转接器送过来的信号，输入给计算机板卡进行软件测试，测试结果输入到电脑并储存下来，同时通过放大控制电路实现转接器和板卡之间的接口匹配。信号调理单元与数据采集卡、需要测试的转接器的连接关系如图2所示。

上述计算机的基本配置建议为：P4、CPU3.0GHz、内存为DDR1GHz、显卡为6800、主板为915、硬盘80G。数据采集卡可采用美国NI公司的PCI6229板卡。

上述的应用软件，可划分为信号发生器模块(要求产生可调振幅、频率的正弦信号)；显示信号参数模块(要求能对产生的信号进行时域分析，显示信号的频率、失真度、有效值、平均值、峰峰值、最大值、最小值、db值等信息)；界面显示模块(要求能直观显示不同用户间的转信通话测试，比如短波用户和超短波用户间的通话转信过程)；功耗检测模块(要求能检测转接器正常工作时的电流并显示，并计算显示功耗值)；铃流检测模块(要求能检测转接器磁石话机发铃时的电压和频率)；电话交换机模块；播放声音程序模块；报警模块；帮助模块等。

按照层次划分，本装置的应用软件则可以分为三个层次，高层应用程序、中层功能模块、底层驱动程序，其中高层应用程序包括主测试程序和测试配制程序。

底层开发环境和驱动程序接口是由软硬件厂商提供的，包括仪器测量功能模块是调用仪器的驱动程序编程实现的对某些特定信号进行测量或控制的模块。PCI6229板卡可以以740kS/s per channel更新率输出波形，用于产生模拟语音信号；并可以以250KS/s的采样率采集波形，用于显示测量结果。另外，在本装置中，还需用到数字I/O编程来对转接器进行控制并显示其信息。在使用仪器测量功能模块获得所需的测量信号之后，我们需要按照一定的测试测量算法来判断所测得的信号是否在合理范围之内。在性能指标测试中，电压和电流信号可以直接测量到，而铃流信号和双音多频信号等，则需要对采集的信号作时域和频域分析，才能得到所需的参数。在通话功能测试中还涉及语音信号的PCM编码解码等算法。因此，在软件设计中，需要测试测量算法和编码解码算法。

中层功能模块包括子测试功能模块、系统调试程序和测试流程管理模块，以及测量仪器管理、测试测量算法和编码解码算法，其中：子测试功能模块是指整个测试系统运行时，独立完成一个测试项目的功能模块，多个子测试功能模块共同完成整个参数的测试，每个子测试模块对应一个测试项目，调用所需用到的仪器测量模块和算法模块来获取信号并进行分析处理，完成对该项目的测试；系统调试程序是一组可以独立运行的程序，使用仪器资源完成特定的操作，用于装置或特定子测试功能模块的调试；测试流程管理模块是包括对各子测试功能模块的管理、错误处理和报告生成功能模块。

提供给测试操作员使用的应用程序，具有完善的用户操作界面和测试配置界面，允许用户对测试条目进行选择设置，并执行测试操作，对转接器(1)进行测试。

在实现对转接器(1)的自动测试过程中，主测试程序调用所有的子测试模块，完成对被测对象的全面测试，并调用测试流程管理模块对测试流程实施监控和生成测试报告。

本装置实现对转接器1的自动测试，其包括对转接器的性能指标测试和通话功能测试。

通话功能测试是通过本装置采集实际通信环境中的短波电台的话音信号、超短波电台话音信号以及电话话音信号，将这些信号储存在计算机中，通过编程控制，将该话音通过信号调理单元2、数据采集卡输入到转接器1中，达到完成话音自动转接功能的测试。

性能指标测试包括幅度、频率可调的信号发生器、超短波静噪控制功能、拨入和拨出功能、通道指标、功耗和转接器输出铃流等的测试，具体如下：

幅度、频率可调的信号发生器：要用信号发生器输出信号给转接器1时，将信号发生器的初始幅度及频率值送入寄存器中，然后连续输出信号；一旦信号发生器的幅度或是频率值发生改变，则输出停止并将此时的幅度及频率值送入寄存器中代替原先的输入值，然后重新输出信号，直至程序中止(人为中止或是设定的时间已到)为止。

示波器：将转接器的输出信号进行实时采集并分析(有效值、峰峰值、dBm值、失真度、频率)，并进行实时显示。

转接器超短波静噪控制功能的测试：是由数据采集卡输出控制信号，再通过信号调理单元2送入转接器1中实现测试。

拨入功能的测试：通过数据采集卡控制信号调理单元产生振铃信号送入转接器实现。

拨出功能的测试：通过将转接器输出的DTMF信号送入数据采集卡，采集后由软件进行检测。

通道指标的测试：按照测试的要求，由数据采集卡产生测试信号，通过信号调理单元送入转接器相应端口，转接器的输出信号再经过信号调理单元送入数据采集卡，采集后由虚拟仪器进行相应指标测试。

功耗的测试：实时采集转接器的工作电压及电流并计算出转接器的功耗。按照测试的要求，将电流、电压信号由信号调理单元送入数据采集卡采集后由软件来检测、分析和显示。

转接器输出铃流的测试：实时采集转接器的振铃信号，并分析其电压有效值和信号频率。电压信号由信号调理单元送到数据采集卡，采集后由虚拟仪器进行相应指标测试。

链路检测：分析转接器的链路是否建立，具体做法是从转接器链路的一端输入一连串号码(双音多频信号)，并采集转接器链路的另一端输出信号并进行解码，如输入号码与解码得到的号码一致，则认为转接器链路建立，反之则链路未建立。

告警：转接器自动测试装置采集到的信号进行分析后，如其指标超标，则告警模块工作，让软件测试界面中测试项目条目上的指示灯长亮，并在输出给保存报表的超标数据下画波浪线以提示。

音频输出：将音频文件提取后经过数据转换由转接器自动测试装置输出给转接器，

音频采集：转接器输出的音频信号由转接器自动测试装置采集后经数据转换，由计算机的音箱输出。由于声卡不提供基准电压，因而上述的数据转换实际上是参照PCI-6229板卡的基准电压对声卡进行标定，

双音多频解码：转接器输出的双音多频信号由转接器自动测试装置采集后，进行分频滤波，将产生双音多频信号的两个正弦信号分开，并分别对其有效值及频率进行分析。

本装置的操作界面见图4。

在测试开始后，操作者首先完成用户登录，进入用户主界面，可以选择是要测试界面上所罗列的全部项目还是只是要测其中的某几项。在操作者作出选择并按下“测试开始”键后，测试开始。随后系统即按照测试流程一步一步的进行项目测试，判断项目测试是否合格，并将所有测试数据录入系统数据库中。在操作者认为所有测试均已结束并按下测试结束键后，程序将自动将测试数据保存为文本文件，其文件名与被测转接器的机器号同名。

下面叙述本发明的测试过程：

如图4所示：在测试过程中，操作者只需按照计算机弹出的提示窗口对转接器进行适当的操作，并点击OK键，计算机就可以自动完成所有项目的测试。

在操作界面上，操作人员可对测试项目进行选择。如若全部测试项目均要进行，则先按下“测试项目全选”按键，并按下“测试开始”键，则测试开始。如若只需测试某几项项目，则在要测试的项目框前的选择框内打勾，然后再按下“测试开始”键即可开始测试。在测试完成后，操作者还可选择其他的测试项目并按“测试开始”键开始测试。当操作者认为所有项目均测试完成后，按下“测试结束”按键，则会自动返回上一层界面，同时在计算机内有相应的数据报表得到保存，其文件名即为被测转接器的机器号。

在测试过程中，由进度条指示测试项目的进度。正在测试的分项目“高亮”，已经测试完成的分项目“变灰”，待测试的分项目“普亮”。

Claims (7)

1.一种基于虚拟仪器的转接器自动测试装置，该装置包括软件部分和由计算机(3)、信号调理单元(2)、数据采集卡组成的硬件部分，其特征是：软件部分是基于Labview7.1虚拟仪器软件开发平台而设计的应用软件，该软件运行在Windows XP下，通过设计友好的人机交互操作界面，负责发出各种信号、操作指令、接受和处理数据、显示信号波形，实现对转接器(1)的自动测试；数据采集卡装在计算机的PCI插槽上；信号调理单元由电缆分别连接数据采集卡、需要测试的转接器，该单元是转接器与数据采集卡进行通信和接口匹配的枢纽。

2.根据权利要求1所述的转接器自动测试装置，其特征在于：应用软件包括高层应用程序、中层功能模块、底层驱动程序和Labview7.1开发环境支持，以及提供给测试操作员使用的应用程序；高层应用程序包括主测试程序和测试配制程序，中层功能模块包括子测试功能模块、系统调试程序和测试流程管理模块，以及测量仪器管理、测试测量算法和编码解码算法，其中：子测试功能模块是指整个测试系统运行时，独立完成一个测试项目的功能模块，多个子测试功能模块共同完成整个参数的测试，每个子测试模块对应一个测试项目，调用所需用到的仪器测量模块和算法模块来获取信号并进行分析处理，完成对该项目的测试；系统调试程序是一组可以独立运行的程序，使用仪器资源完成特定的操作，用于装置或特定子测试功能模块的调试；测试流程管理模块是包括对各子测试功能模块的管理、错误处理和报告生成功能模块，

提供给测试操作员使用的应用程序，具有完善的用户操作界面和测试配置界面，允许用户对测试条目进行选择设置，并执行测试操作，对转接器(1)进行测试，

在实现对转接器(1)的自动测试过程中，主测试程序调用所有的子测试模块，完成对被测对象的全面测试，并调用测试流程管理模块对测试流程实施监控和生成测试报告。

3.根据权利要求1所述的转接器自动测试装置，其特征在于：信号调理单元包括电源和主控两部分；电源部分主要完成电源的AC/DC变换，DC/DC变换以及DC/AC变换，其AC输入电压范围是220V，DC输入电压范围是12V，DC的输出电压为±5V、±12V和+24V，AC的输出电压为25Hz、75V；主控部分是整个信号调理单元硬件电路部分的核心，它通过放大器放大转接器送过来的信号，输入给计算机板卡进行软件测试，测试结果输入到电脑并储存下来。同时通过放大控制电路实现转接器和板卡之间的接口匹配。

4.根据权利要求1所述的转接器自动测试装置，其特征在于：实现对转接器(1)的自动测试，其包括对转接器的性能指标测试和通话功能测试。

5.根据权利要求4所述的转接器自动测试装置，其特征在于：转接器(1)的通话功能测试是通过基于虚拟仪器的转接器自动测试装置采集实际通信环境中的短波电台的话音信号、超短波电台话音信号以及电话话音信号，将这些信号储存在计算机中，通过编程控制，将该话音通过数据采集卡、信号调理单元(2)输入到转接器(1)中，达到完成转接器通话功能测试中的话音自动转接功能的测试。

6.根据权利要求4所述的转接器自动测试装置，其特征在于转接器的性能指标测试包括：

幅度、频率可调的信号发生器：要用信号发生器输出信号给转接器(1)时，将信号发生器的初始幅度及频率值送入寄存器中，然后连续输出信号；一旦信号发生器的幅度或是频率值发生改变，则输出停止并将此时的幅度及频率值送入寄存器中代替原先的输入值，然后重新输出信号，直至程序中止为止，

示波器：将转接器的输出信号进行实时采集并分析，并进行实时显示，

功耗检测：实时采集转接器的工作电压及电流并计算出转接器的功耗，

铃流检测：实时采集转接器的振铃信号，并分析其电压有效值和信号频率，

链路检测：分析转接器的链路是否建立，具体做法是从转接器链路的一端输入一连串号码，并采集转接器链路的另一端输出信号并进行解码，如输入号码与解码得到的号码一致，则认为转接器链路建立，反之则链路未建立，

告警：转接器自动测试装置采集到的信号进行分析后，如其指标超标，则告警模块工作，让软件测试界面中测试项目条目上的指示灯长亮，并在输出给保存报表的超标数据下画波浪线以提示，

音频输出：将音频文件提取后经过数据转换由转接器自动测试装置输出给转接器，

音频采集：转接器输出的音频信号由转接器自动测试装置采集后经数据转换，由计算机的音箱输出。由于声卡不提供基准电压，因而上述的数据转换实际上是参照PCI-6229板卡的基准电压对声卡进行标定，

双音多频解码：转接器输出的双音多频信号由转接器自动测试装置采集后，进行分频滤波，将产生双音多频信号的两个正弦信号分开，并分别对其有效值及频率进行分析。

7.根据权利要求1或5或6所述的转接器自动测试装置，其特征在于：数据采集卡采用PCI6229板卡。

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