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電子測試論文:電子設備強迫風冷散熱特性測試與數值仿真

摘 要:針對電子設備發熱導致其可靠性下降的問題,對某電子設備機箱內部PCB(Printed Circuit Board)板強迫風冷的散熱特性進行熱測試實驗,利用熱分析軟件ICEPAK對該設備的工作情況進行熱仿真,并比較實驗結果和仿真結果,結果表明二者一致性較好. 分析數值仿真產生誤差的因素并提出改進數值仿真的方法. 該研究表明數值仿真可以為電子設備的熱設計開發提供依據.

關鍵詞:熱仿真; 熱測試; 電子設備; ICEPAK

0 引 言

隨著現代電子技術的發展,電子設備不斷向高功率?高密度方向發展,如果各種發熱元件散發出來的熱量不能及時散發出去,各個元器件的溫度就會超過各自所能承受的極限,導致電子設備可靠性大大降低.這就要求對工作溫度有較高要求的電子設備進行結構的熱設計.[1]目前,對電子設備的熱設計工作主要采取數值仿真與實驗相結合的方法.在對電子設備進行風冷熱測試實驗所產生的大量實驗數據基礎上,進行軟件熱分析仿真,通過實驗數據檢驗模擬結果,從而指導軟件熱分析,為進一步做好電子設備的熱設計,保證電子設備正常?可靠的工作打下基礎.

1 熱測試方案與實驗設備

1.1 熱測試方案

實驗在西安電子科技大學機電工程學院自行研制的DF―1型低速風洞中進行,被測試電子設備結構形式見圖1.在PCB(Printed Circuit Board)板上用型號為HW200JB8的厚膜電阻模擬發熱元件,電阻值為25 Ω,其安裝形式見圖2.

每塊PCB板按順序排列25個發熱元件,6塊PCB板構成5個通道,其中5和6號板為光板,1號板為元件并聯板,2,3和4號板為元件串并聯混合布置,通過加載不同的電壓可得到元件上不同的功率分布變化.[2]

1.2 實驗設備

(1)低速風洞: 工作段面積為300 mm× 400 mm,風洞通過嚴格設計完成,在工作段無物體時可保證段內各點風速相等.

(2)風速測量儀:用以測量風洞的實際流速.

(3)ATM―3型多點溫度測試儀:可1次測量63個溫度點.

(4)銅―康銅熱電偶:測溫范圍為-260~ +300 ℃.

(5)穩壓電源:模擬PCB板加電狀態.

實驗的主要目的是研究電子設備在不同工況條件下的散熱特性,因此測試時將被測電子設備放在低速風洞工作段中,分別對4塊板加不同的電壓,以模擬功率變化的情況:1號板加電壓為1~3 V;2號板為5 V,10 V,20 V,30 V變化;3號和4號板為 10 V,15 V,20 V變化.通過改變入口風速與PCB板間距等進行熱測試,主要測試元件表面?背面與入出口的溫度以及風洞內不同測點的流速.

2 數值模擬

2.1 模型的建立和求解

用ICEPAK進行熱仿真的過程可分為5個基本步驟[3]:建立計算模型,設定問題參數,劃分網格,求解計算和后處理.

圖3為在ICEPAK中模擬該電子設備實際工作環境所建立的物理模型.

被測電子設備水平放于風洞工作段內,用openning模擬風洞的入口與出口,在入口openning處可設定不同的流速;風洞用cabinet模擬,4面絕熱;PCB板與底板固連,底板材料為鋁;設置厚膜發熱電阻與PCB板緊密固連.在數值仿真中先根據每個PCB板所加不同電壓計算出每個發熱元件的熱功率,再將所得熱功率加載到每個熱源上.

該模型的主要參數為流體狀態.通過軟件自動計算得到的普朗特數和雷諾數可以確定流體類型為紊流.根據不同的實驗工況,設置環境溫度和風速等邊界條件[4].實驗主要為強迫風冷,因此忽略輻射換熱與重力影響.

由于PCB板上的發熱元件排列緊密,為了得到較精確的計算結果,要保證在發熱元件周圍有較細的網格劃分.然而整個風洞容積較大,如果采用相同精細的網格對整個風洞進行網格劃分,將使得求解時間大大增加.因此,對每塊PCB板及其安裝的發熱元件建立1個assemble ,適當調整assemble的大小,以保證在PCB板與元件周圍有較細的網格劃分,風洞內其他部分使用較粗的網格,而計算精度不受影響.最終網格劃分HEXAS數量為128 830,NODES數量為142 084.在設置好求解殘差和迭代次數之后開始求解并最終收斂.

2.2 計算結果

對熱測試中幾組不同工況下的實驗進行仿真計算,圖4為1號PCB板在入口風速為1.5 m/s和25.5 ℃環境溫度條件下的溫度云圖.

從圖4中可見在流體入口處元件溫度低于出口處元件,與熱測試結果相同.熱分析結果相對于熱測試的大量數據結果顯得更加直觀明了.

對熱測試中幾組不同工況下的實驗數據與仿真計算結果進行對比.圖5為環境溫度25.5 ℃,風速1 m/s條件下2號PCB板加不同電壓時,中間元件溫度變化的測試與計算結果.從圖中可以看出,當電壓改變時,元器件的溫升有較大幅度增長,顯示計算結果與測試結果具有良好的一致性.

圖6為環境溫度25.5 ℃,U1=U4=3 V,U2= 5 V ,U3=15 V條件下1號PCB板上某一元件正面和反面測點溫度的測試與計算結果.從結果可見隨著風速的增大,發熱元件正反面的溫度逐漸降低,這表明仿真結果與測試結果吻合較好.從圖中可以發現在0 m/s工況下計算結果較實驗數據存在較大偏差,這主要是由于此時被測設備處于自然散熱狀況,而在仿真中沒有考慮重力與輻射傳熱的影響,造成溫度偏高.

圖7為環境溫度25.5 ℃,U1=U4=3 V,U2= 5 V ,U3=15 V條件下2號PCB板入出口測點溫度測試與計算結果.數值仿真結果表明隨著風速的增大,PCB板入出口的溫差逐漸降低,與測試結果一致.由于在入出口處無熱源且流體相對處于層流狀態,因此數值仿真誤差較小.圖 7 不同風速下PCB2入出口測點溫度

將數值仿真結果與熱測試數據對比發現,計算發熱元件表面的溫度要高于實際測量結果,而計算PCB板入出口處的溫度要低于實際測量結果,這主要是因為實際發熱元件與PCB板之間存在由熱源管腳到PCB板的熱傳導,而在熱仿真中只是模擬熱源與PCB板的固連熱傳導,沒有模擬管腳的熱傳導,造成部分熱量沒有從熱源傳導至PCB板上,從而產生上述結果.預計如果考慮上述影響,通過更詳細的建模分析,可以得到更精確的仿真結果,這對進一步改進熱分析,提高數值仿真精度具有指導意義.

3 結 論

在對電子設備進行強迫風冷熱測試的基礎上,運用熱分析軟件進行數值仿真,并將計算結果與熱測試結果進行對比,表明計算結果與測試結果具有較好的一致性,并從數據對比中得出改進熱仿真的方法.電子設備的熱測試與數值仿真都是進行熱設計的重要手段,只有將兩者更好地結合運用,才能進一步做好電子設備的結構設計,保證電子設備正常?可靠的工作.

電子測試論文:基于虛擬儀器的新型汽車電子測試平臺

上海聚墨儀器有限公司　邢詠紅

摘要：針對汽車電子的測試要求的日益增高，本文介紹了一種基于虛擬儀器的測試平臺，可以極大地方便汽車電子產品的測試。

關鍵詞： 虛擬儀器；汽車測試；LabVIEW PXI

隨著半導體及軟件技術的快速發展，汽車電子在汽車產業中所占比例越來越大。從汽車的舒適性到穩定性乃至安全性的實現中，汽車電子產品都擔任著至關重要的角色，并且正發揮著越來越廣泛的作用。汽車電子產品廠商也正面臨著巨大的市場挑戰――提高產品質量、加快生產周期、降低生產成本等等。

在這樣的條件下，對汽車電子產品的測試設備的要求日益增高，主要體現在以下方面。

復雜的測試要求

汽車電子產品在整車系統中的比例和實現的功能不斷增加，要求其具有豐富的功能；隨著基于CAN、K-Line、LIN等總線的車身網絡的發展，還需要實現單個設備與整車網絡之間可靠的實時通訊。這都要求汽車電子產品出廠前需要經歷復雜的功能和參數測試過程，從而保證產品滿足車廠所規定的功能上及質量上的諸多要求。

嚴格的質量管理流程

除了能夠實現測試功能，測試設備還需要保存測試數據、提供測試數據在線分析功能，并能方便地據此進行生產過程統計(SPC)，如測量系統分析(MSA)和工序能力指數(Cpk)等，從而作為企業質量管理的數據來源。

開發現測試周期

目前汽車廠商推出新車型的周期越來越短，以滿足不斷發展的市場要求。對于在國外設計，國內生產的汽車電子產品而言，國內廠商需要在短時間內建立完整的測試線；而對于國內自主設計的汽車電子產品，往往要求測試線不但能夠進行出廠前測試，還需要承擔部分設計驗證任務，因而在產品研發階段就要實現測試系統，同時需要預先考慮由于產品改進而引起的測試設備變動。

苛刻的時間要求還體現在提高測試效率上。對于大批量生產的產品，利用功能單一、需要操作人員手工操作的傳統測試設備很難達到時間和質量上的要求。因此使用自動化測試設備成為提高產品質量和產量必不可少的條件。

成本控制

汽車電子廠商往往需要生產多種型號、具有類似測試要求的產品，這就要求測試設備具有可復用性，可以簡單的實現多種產品共用同一條測試線，以達到降低生產成本的目的，同時也降低了設備維護的開支。

如果完全采用進口測試設備，則設備的引進及維護成本高、檢修周期長，已經有越來越多的廠商在考慮將進口設備國產化，利用本地的供應商或自行開發和維護。

由以上可見，在汽車電子產品測試中，所采用的測試設備是一種需要根據被測產品的不同而快速靈活定制、能夠提供豐富的測試功能、便于本土工程師快速開發及維護的軟、硬件平臺。

測試平臺

針對以上應用需求，本文介紹一種基于虛擬儀器技術的汽車電子測試平臺，可以極大地方便各廠商進行汽車電子產品測試。

如圖1所示，該測試平臺基于虛擬儀器技術構建，由兩部分組成――軟件和硬件。硬件采用美國國家儀器公司(NI)的PXI模塊化儀器；軟件采用NI的LabVIEW圖形化編程語言和TestStand測試管理軟件開發。

硬件組成

PXI是一種專為工業數據采集與自動化應用度身定制的模塊化儀器平臺，具備系統的模塊化、容易集成、容易裝卸和連接，以及方便提高設備同步與觸發精確度等卓越特性。

同時PXI模塊化儀器具有豐富的產品，如NI所生產的PXI模塊在汽車電子產品測試領域中所適用的有各種模擬和數字信號采集、調理、信號多路復用及矩陣連接控制、各種總線接口、射頻及任意信號發生器等等。可為汽車電子廠商提供寬廣的選擇余地。

圖2示出一組典型的用于汽車電子產品檢測的PXI模塊化儀器，其中包括了基于Pentium CPU的PXI控制器、由數字萬用表和多路復用開關及矩陣開關組成的多路電流，電壓測試系統、用于產生汽車收音機電臺信號的射頻信號發生器、汽車收音機音頻分析儀等設備。為了實現自動化測試，汽車電子產品廠商通常利用產品本身具有的總線，如CAN、K－Line等，開放特定的控制指令用于產品狀態控制，從而無需人工干預。因此在這些模塊化儀器中，通常包含一個總線控制器(如CAN、K。Line、LIN控制器等)。除此以外，通常配置一塊具有寬電壓輸入輸出和光隔的DIO卡，用于與自動化生產線之間進行時序同步和夾具控制等。

圖2的示例中包括了各種經常用到的汽車電子產品測試儀器。在大多數應用中，可以對上述模塊化儀器進行定制，選用其中的一部分儀器，即可實現如汽車收音機(包括VCD／D V D／導航)、儀表板、行車記錄儀、HVAC(Heating，Ventilation and Air Condition―ing)等產品在PCB及整機狀態下的功能及參數測試。

軟件組成

如圖3所示，汽車電子測試平臺中的軟件部分由產品驅動程序、測試設備驅動程序、測試項目實現、測試序列(Test Sequence)和用戶定制程序(如用戶操作界面、測試數據庫管理軟件)等部分組成。

產品驅動程序――用于實現被測產品的程序控制，通常由各種總線方式(如CAN、K―Line、串口等)進行控制。以達到無需人工設置產品狀態而進行測試的目的。對于特定類型的產品，需要進行控制的參數通常是統一的，與型號無關的。例如對于汽車收音機的音頻測試，不論任何型號，所需要控制的參數通常有音量、波段、調諧頻率、音效控制等。從而保證在為新型號產品開發測試軟件時，無需修改調用它們的函數，只需要重新開發一組符合預先定義的接口類型的收音機控制程序即可。

測試設備驅動程序――主要指PXI模塊化儀器的驅動，用于保證儀器的正常操作和向開發者提供應用程序接口(API)。這一部分無需用戶自行開發，PXI模塊化儀器的生產廠商會隨硬件提供相應的驅動程序，通常還具備界面簡單、易操作的硬件管理環境(如NI的MAX)，通過這個硬件管理環境，用戶無需編程即可實現硬件自檢、手動測試、硬件配置等功能。

測試項目實現部分――是產品驅動程序和測試設備驅動程序的結合。汽車電子產品廠商針對其不同產品，都會有特定的測試規范，而同一類型產品的測試規范通常是相同的。一旦根據廠商的要求開發完成，在構建同類產品測試線時不用或很少更改測試項目的執行程序。

測試序列――按照廠商所有的測試要求，將測試項目組合起來，就構成了一個測試序列。在此平臺中，測試序列的表現形式為．seq文件(TestStand文件)。在這個測試序列中實現了所有的數據采集、分析、記錄功能。

用戶定制程序――包括用戶操作界面和 測試數據庫管理軟件等。在此測試平臺中，用戶操作界面和測試數據庫管理軟件作為一個通用的組件，可以應用于各種產品的測試線上，而無需任何修改。

該軟件平臺具有以下特點：

同一個測試軟件平臺可以測試不同型號的同類產品。

由于同類產品的測試內容和測試方法通常是相似的，因此軟件中的測試項目實現部分只需要針對不同產品進行相應的配置，就可用于所有具有相同測試方法的測試項目，用戶無需重新編寫代碼。

同一個測試序列可以在不同測試站上運行。

考慮到產品平均出廠時間的限制，廠商在選擇PXI模塊化儀器時，通常會選用多個測試站來分擔全部測試時間。這些測試站可以具有相同或相似的配置，在某些測試站上還會采用GPIB儀器以充分利用現有資源。如果其中一臺測試站發生故障，該站上的測試軟件可以在無需重新編寫程序的條件下完成測試站的互換，只需要更改測試設備的資源名稱。而測試設備驅動程序中已經同時支持了PXI模塊化儀器和傳統GPIB儀器。

開發及維護時間大大縮短

從圖3中可以看到，除了被測產品驅動程序和測試序列會隨著被測產品不同而變化，其它部分在一次開發完成后無需或很少改動。因此大多數情況下，無論是系統集成商還是廠商自己的開發工程師都只需要將精力投入到特定的被測產品控制和實現測試序列上。

同時，由于在一個工廠內采用了統一的軟件平臺，極大地減少了軟件維護的時間開銷。不同的測試線對工程師的要求也趨于統一，從而降低了因人員流動而造成的風險。

應用實例

某汽車電子廠商選用了上海聚星儀器有限公司的汽車電子測試平臺組成汽車收音機的測試線，為了滿足產品Cycle Time的要求，采用七個PXI測試站來分擔上百個測試項目。其中兩個測試站進行PCB形態的測試，如PCB上的測點電壓、電流等參數；另外的測試站均為整機形態的測試，如調校、CD／MP3、AM／FM、音效控制、寫入產品追蹤及生產信息等等。如圖4所示。

每個測試站上運行不同的測試序列，但采用相同的用戶操作界面和測試數據管理軟件。

由于采用了基于虛擬儀器技術的汽車電子測試平臺，目前該測試線同時承擔了三種類型、十幾個型號的汽車收音機自動測試任務，而該測試平臺的維護只需要一個工程師即可完成。

結語

基于虛擬儀器技術的汽車電子測試平臺能夠有效的滿足日趨復雜的測試要求，提高測試線的開發效率并降低生產成本，正逐漸成為汽車電子產品測試領域中新的趨勢。

電子測試論文:新形勢下電子測試技術需求新趨勢

摘要：伴隨著經濟形勢的變化，電子制造產業受到很大沖擊，與電子產業密切相關的測試技術也隨著市場重點的變化而變化，本文通過對多家公司的訪談，探索新形勢下電子測試技術需求新趨勢。

關鍵詞：電子測試；無線測試；測試測量；3G

對于電子技術來說，測試測量幾乎貫穿了每個電子產品的設計、開發與生產的全過程，并且成為電子工程師必須掌握的一項技能。受電子業整體低迷的影響，電子測試市場近期有所下滑。但總的來說，測試行業市場需求有升有降，技術發展的需求增強。普通家用電子產品和通信產品行業許多企業處于困難時期，產量下降。近期沒有生產擴容需求。因此。作為質量控制的生產線測試市場需求有所下降。隨著目前3G的興起和發展，一些技術領先的企業和研發以及檢測機構，要求測試測量行業提供順應通信標準和技術發展的儀表。因此針對研發和檢測市場需求是增長的。　中國市場的測試測量需求依然在提升，有數據顯示，2008年國內電子測試儀器進口量有明顯的增長。而中國擴大內需的政府舉措更是給測試測量產業發展帶來巨大的空間。據粗算。2009年一季度大部分測試儀器廠商在中國國有企業和科研院所方面的銷售有相當程度地提升。

抓住市場成長的熱點

雖然遭遇經濟危機，但并不是每個行業都受到牽連，有些產業依然蓬勃發展，因此，一些市場發展的熱點領域依然存在著促使測試測量廠商取得突破的機遇，比如對先進生產技術的支持，又如一貫是測試測量重要應用的國防和航天，更有最近逐漸興起的3G網絡。

測試與測量技術的發展與電子行業的發展密不可分。即使遇到一些問題，電子行業的發展動力依然來自于消費者對體積更小、功能更強、更多互連計算和通信產品的需求。為滿足這些需求，電子企業不斷推出新產品，將新無線協議、新電池技術、新元件和半導體技術等各種功能集成在這些電子產品中，并且這一趨勢在每一代新產品中的應用似乎逐漸加快了，所有這些都促使測試行業必須采用新的方法去測試這些新型產品和前沿技術。吉時利公司認為，目前這方面的熱點包括：對于每種新的無線協議都相應需要新的測試方法和測量儀器；工藝尺寸低達45nm甚至更小，半導體小型化的每一次新進展都要求測量技術相應進步；要想制造出世界上最便宜的筆記本電腦或手機，也需要對測試技術進行革新，不斷降低購買價格，降低測試成本。解決所有復雜的問題都需要進行更多的測試。在生產條件下以最高的產能進行更多的數據采集和分析工作，以改進這些新工藝。

上海橫河國際貿易有限公司市場總監吳啟堯則認為，一方面隨著新興國家的崛起，帶來了能耗的直線上升，使全球變暖及污染日趨嚴重，為了應對能源緊張及環境保護。節能、環保、新能源成為全球發展的共同課題。另一方面，中國國內的3G牌照發放也會帶來新一輪的大規模建設和投資，而在3G建設的同時已經在逐步向4G領域邁進。無線通信已經不再單單局限在通話這一簡單的功能，而是從照相功能、音樂功能向網絡功能和電視功能等全面邁進。而這些也給作為領域排頭兵的測試測量行業帶來了新的機遇和課題。隨著新能源的逐步開發和節能技術的不斷成熟。變頻控制器越來越被廣大行業領域所重視。另外、芯片功能的不斷加強也同時帶動了多通道數字領域測試測量要求的提高。同時網絡的廣泛應用將對高速、快捷的通信領域提出更高的要求。這些領域都要求測試技術在多通道、高頻率、高精度等方面能更上一層樓。

同樣看好3G市場的還有羅德與施瓦茨中國有限公司產品支持部產品經理陳峰，他認為近期在測試測量領域有兩大熱點：3G移動通信和航天與軍用測試。3G通信測試可以分很多方面，如關于核心網的測試、基站子系統的測試以及終端的測試等，可能需要進行射頻輻射測試(包括EMC測試)、射頻傳導測試、協議測試、SIM測試、音頻測試、CTIA/OTA測試、SAR測試、產品安全性測試等。航天和軍事領域的測試涵蓋范圍極廣。在射頻微波測試方面，包括衛星測控、雷達測試、環境仿真、材料測試、元部件測試、基帶測試、天線測試、信號仿真與分析等等。對于羅德與施瓦茨公司而言，保持技術領先并不斷創新是公司的基本方針。在通信測試領域，保持著與3Gpp標準的同步和前瞻性的統一，隨著目前3G和LTE的飛速發展，帶來的是公司新的機遇；在航天與國防領域，無論是飛船和衛星、新型飛機和雷達還是艦船和航母，都給公司的發展帶來機遇，同時也是挑戰。

泰克亞太區市場開發經理孫志強則從我們身處的“全新的數字時代”的5大市場驅動力具體分析了測試技術發展新趨勢。

?基于數字RF技術的全新RF和微波市場：

?需要對隨時間變化RF信號進行跟蹤、監視和捕獲分析；

?需要對“寬帶”RF信號無縫“復制”、分析；

?可定制的靈活測試完整方案。

?基于數字視頻技術的全新視頻應用：

?既要對傳統的視頻技術又要對全新的數字視頻進行測試；

?對全新的數字視頻內容進行測試分析；

?高效靈活的數字視頻測試方案。

?基于高速串行技術的全新計算、通信和娛樂應用：

?對復雜的高速系統進行“全信號通路”檢測和分析(從發射端，到中間連接，到接收端)；

?針對高速信號系統測試。要設備具有極高的信號保真度(即要測試設備有“全量程”的最低“噪聲”)；

?高效靈活的測試解決方案，縮短用戶產品開發周期。

?基于嵌入式系統技術的全新而廣泛電子應用：

?需要對大量“新技術”一之前只在高速系統中使用的技術，現在也廣泛應用在嵌入式系統；

?需要對混合信號環境進行測試分析；

?針對多樣化的總線，需要高效靈活的測試方案。

?基于無線通信技術的全新下一代網絡應用：

?以中國為例，需要最全面的能夠支持包括CDMA2000，WCDMA，TD以及核心網的NGN、WiMAX、LTE在內的各種技術的網絡和終端測試解決方案；

?需要有支持2G/3G融合互操作的網絡優化解決方案和管理QoS客戶體驗的質量分析方案；下一代通信不只是技術的競爭，更重要是網絡應用和用戶管理。

挑戰與解決策略

對于測試測量廠商來說，不僅僅要針對技術需求的重點來進行策略調整，同時還要面對測試工程師提出的更多新要求，像如何滿足多樣化的測量需求和任務?如何降低選擇和使用測試儀器的風險?如何加快用戶產品設計和調試周期?如何幫助用戶儀器投資最大化和產品創新?以上種種 挑戰，歸結到一點就是：現在我們身處在一個以方案為中心，以需求為導向，以服務為根本的新型電子測試市場。

面臨的挑戰中很重要的一點是如何在改進性能的同時降低測試成本。當然，改進性能涉及到很多方面，與實際應用是不同的。在研發實驗室中，改進性能通常意味著實現更高的測量精度。在生產條件下，中心問題是提高產能同時保持測量可重復性和精度。在這兩種情況下，最復雜的事情是上一問題中所提到的快速變化的環境；每當一種測量系統或測量方案變得比較完善時，似乎另外一種新的無線協議又需要進行測試，或者半導體器件的幾何尺寸又在邁向45nm的道路上經過了新一輪“縮小”，從而必須要對測試系統進行重新設計甚至重新構建。降低這種情況下的測試成本意味著儀器制造商必須在設計新產品時極富創意。他們的設計是否向后兼容之前的產品?是否能夠將多種儀器的功能集成到一套工具中，或者在尺寸更小的設備中集成更多的通道?是否集成了智能的固件和軟件功能。從而縮短系統配置和調試所需的時間?

吉時利公司認為。應對挑戰必須不斷創新，其中包括研制出靈活而實用的測量儀器。例如。一種能夠在不同環境下用于不同測試的儀器，或者集成多種功能的單臺儀器，能夠節省用戶購買多臺儀器分別執行各個任務的投資成本。很多先進材料。包括納米技術和基于半導體的材料，都需要進行多種電氣測量，例如超低電流和/或超高電阻特征分析。吉時利已經在低壓測量領域獲得了經驗。雖然吉時利在這一領域處于領先地位，仍不斷推進測量技術，降低對產能增大的敏感性，提高生產良率，降低測試成本。

羅德與施瓦茨陳峰則展望了在通信和航天與軍用測試領域的技術發展需求及挑戰。新的電子技術的發展主要體現在通信技術和航天與國防技術的發展，具體頻率和帶寬以及數字處理的能力的提高，因此，測量技術在這方面也要隨之提高。需要有更高的速度、更寬的帶寬和更高的精度。在通信領域，LTE的應用是近期發展的目標；在航天與國防領域，新的測控技術、新型飛機與艦船、電子對抗以及隱形飛機和對應的雷達技術帶來新的測試需求。

從性能上講，技術革新體現在數字處理技術的發展及其與射頻器件的優化配合，將會有更高的精度和速度、更大的帶寬，從而幫助通信技術和國防應用的技術發展。從功能上講，測試儀器會在通用性集成功能方面帶來突破。簡單說就是一臺多功能儀器完成以前一套測試系統的工作。例如，一臺接收機，同時具有頻譜分析、場強分析、調制分析、噪聲分析、矢量分析以及功率測試等等各項功能。同時，測試儀器要具有通用性和前瞻性，開放用戶接口，給用戶開發空間，從而幫助技術人員在研發中嘗試新技術和方案，推動技術發展。

結語

隨著電子技術的飛速發展，線路復雜性的不斷增加，環保節能的要求越來越嚴格，作為基礎工具的測試測量儀器被提出了更高的要求，精度、測試范圍、應用領域的拓展和功能的多樣性都成為各測試廠商不斷追求的目標。

全球的金融危機已經對各行各業造成了重大的影響。各行業也都在不斷的消減經費，壓縮研發預算，這些都對測試測量行業有一定的影響，由于總體用戶的需求下降，也造成各測試儀器廠商對于銷售預期的不確定性。技術上各儀器測試廠商可能對一些前景并不理想的行業產品進行消減。這就要求測試儀器廠商本著如下原則進行戰略調整：

?提供更精確的儀器硬件平臺，最大限度地提高信號保真度，減少測試方案的導入誤差量；

?提供高效的應用解決方案，包括針對各種技術標準的專有軟件方案和探測方案{探頭和夾具等)；

?提供可定制的測試中心平臺。既能執行標準測試流程，又能定制專有條件下的極限測試；

?提供世界級的專家咨詢網絡，最大限度地為用戶增值。

以上這些測試方案的創新，必將貫徹到電子行業從設計、開發到生產制造每一個環節，會極大推動用戶的技術創新進程。尤其在當前，那些意識到這些變化的電子測試設備廠商必將和中國用戶一起，最終實現了產品和產業的技術升級。

IPC職業培訓與認證項目走進中國大專院校

5月14日，IPC(國際電子工業連接協會)中國區總經理彭麗霞與來自南京職業技術學院、哈爾濱工業大學的代表簽屬協議，該協會將免費贈送一定數量的標準文件作為兩所學校的教學使用。

目前，IPC在電子制造方面共有五項帶有培訓認證的標準，它們是：IPC-A-600、IPC-A-610、IPC/WFLMA-A-620、IPC J―STD-001和IPC-7711/7721。

另外，IPC還與南京電子學會電子制造專業委員會簽署合作協議，雙方將開展互換會員行動，彭麗霞還宣布IPC的航空航天標準向中國開放。

電子測試論文:基于CAN總線及藍牙技術的汽車電子產品的開發及測試

摘要：為某整車廠商開發了一款基于cAN總線及藍牙技術的車載娛樂設備，實現了免提通話、音頻流音樂播放等功能，本文結合產品開發與測試經驗，介紹綜合運用cAN總線和藍牙技術開發汽車電子產品及測試中的關鍵技術。

關鍵字：cAN；汽車電子；藍牙

引言

在汽車電子系統中，CAN總線通信技術不僅減少了線束減輕了汽車重量從而提高了效率，更重要的是它實現了汽車電子網絡的信息共享和數據傳輸，利用它可以把某項應用按照功能分拆在不同的組件中實現，這樣在實現各個功能子系統時非常靈活，系統中組件的使用更廣泛更充分，單個組件可以在多個功能系統中被應用。可以說CAN總線的出現更好地體現了網絡復用的特點。藍牙技術在消費電子領域中的成功運用經驗推廣到汽車電子領域后，其開發與測試遇到了一定的挑戰，筆者結合為某整車廠商開發的一款基于CAN總線及藍牙技術的車載信息娛樂設備，介紹基于CAN總線及藍牙技術的汽車電子產品開發及測試中的關鍵技術。

產品開發

該產品是一個集成usB音頻播放、藍牙免提、藍牙音頻流播放等功能于一體的汽車電控單元(以下以USB－BOX來表示)，通過CAN總線與車內音響系統組合為一體，實現播放普通u盤內音樂文件(MP3、WAV、wMA等)，同時可以通過藍牙功能實現免提接聽、撥打電話及播放流媒體音樂等。音響系統包括液晶屏、收音機、方向盤和USB-BOX，其中液晶屏用于實現歌曲文件信息、電話相關信息以及電話本的顯示等功能，收音機實現CD音樂播放及控制等功能，收音機和方向盤上帶有按鍵控制接口，實現對USB-BOX的音樂控制和免提操作，系統結構如圖1所示。

在這個CAN網絡汽車音響系統中，收音機和方向盤CAN節點提供人機操作接口控制USB-BOX，而USB音樂播放和藍牙免提功能相關的液晶屏顯示頁面則由USB-BOX來控制。USB－BOX的程序設計采用基于有限狀態自動機的軟件架構，將整個控制流按照功能分解為若干并發的子狀態機，每個狀態機被實現為一個任務，在子狀態機中將該功能實現的過程節點做為子狀態，以過程的推進作為狀態機的跳轉，這樣使得整個系統構架清晰，簡化了實現，便于系統調試和后續功能擴展。

在狀態機的實現中，關鍵跳轉條件是CAN幀和藍牙信號，CAN幀方面主要是標識符的管理，標識符是指當前液晶屏應該顯示什么樣的頁面。提供什么樣的顯示信息和導航選擇，在該頁面下收音機和方向盤按鍵操作對應哪些控制命令，可以實現哪些選擇性的操作(選擇、退出、向上向下導航、向前向后導航)，由USB-BOX和收音機共同管理。而藍牙信號涉及到不同手機在同一功能上的不同差異，信息組合不完整，次序不固定，這就會帶來一定的兼容性問題。下面以電管理為例描述一下狀態機的設計。

首先根據整個來電管理的過程設計Ready、IncomingCallEstablish、ActiveCall三個狀態，USB－BOX默認起始狀態為Ready，當手機來電時，手機把藍牙信號CALL SETUP IND(呼叫過程提示)、RING IND(來電響鈴提示)和CALLER_ID_IND(來電號碼)等來電信息傳給USB-BOX，USB-BOX進入IncomingCallEstablish狀態。通過CAN幀將響鈴提示信息發送給管理功放音響的收音機，把來電號碼發送給液晶屏，這時收音機播放鈴聲，同時液晶屏上彈出顯示頁面。包括該電話號碼，并提供是否接聽的兩個可導航選項，這個頁面的標識符便是來電管理標識符。這時可以利用收音機上的導航按鍵選擇是否接聽，在導航到接聽按鍵上按下選擇鍵時，收音機會把接聽來電命令發送給USB-BOX，USB－BOX通過藍牙信號把接聽來電命令發給手機，手機接聽來電，通話建立后手機把藍牙信號CALL IND=1(呼叫建立)發送給USB－BOX，USB－BOX進入ActiveCall狀態，在該狀態下，在收音機上按下選擇鍵時，USB－BOX接收到該按鍵操作命令，發送CAN幀給液晶屏，彈出一個可導航頁面，包括掛斷、保持選項，選擇掛斷，收音機把掛斷命令通過CAN幀發送給USB-BOX，USB－BOX通過藍牙信號發送給手機掛斷電話，掛斷后手機把藍牙信號CALL IND=0(通話結束)發送給USB-BOX，USB－BOX進入Ready狀態，同時通過CAN幀把通話結束發送給液晶屏和收音機。

產品測試

下面以該產品藍牙特性的測試來說明一下如何綜合采用CAN總線及藍牙技術完成對該產品的藍牙測試，在這里將被測試的產品以EUT來表示。

由于無法搭建產品運行時需要的所有外部環境去直接測試產品的各項功能，所以設計了測試工裝在生產線上對產品進行測試，同時由于EUT實現的功能比較多，完成單個BUT測試需要的時間比較長，這樣為了滿足生產節拍的快節奏，在生產線上需要多個工裝分別測試多個BUT。EUT的藍牙特性是指其藍牙射頻通信上是否穩定，軟件是否正常運行，不涉及具體的功能項，我們通過確定EUT的信號強度來判斷其射頻通信，通過一個具體的功能項一配對來判斷其軟件是否正常運行。

下面首先描述一下測試環境及測試方法，然后詳細介紹測試方法的實現。

由于EUT是有效范圍為10m的Class 2藍牙設備，而生產線本身就10米左右，在10m范圍內存在多個測試工裝和多個EUT，所以為了保證測試工裝確實在測試其測試臺上的EUT，需要確定工裝測試臺上這個特定EUT的藍牙地址以進行后續的配對功能以完成測試。由于測試工裝與其測試臺上的EUT距離是固定的，而且在某測試工裝和多個EUT之間，工裝與其測試臺上的EUT的距離是最近的，所以在測試工裝上實現可以測量被搜索設備的信號強度的搜索功能，對有效范圍內的BUT進行搜索，只要測試臺上的EUT的信號強度是OK的，那么信號強度最強的藍牙地址便是工裝測試臺上的EUT所對應的藍牙地址。

而EUT配對過程的實現(圖2)是一個典型的采用CAN總線及藍牙技術綜合實現的功能，首先EUT將來自藍牙手機的配對請求通過CAN總線發送到液晶屏上顯示，然后利用收音機上的按鍵允許配對，通過CAN總線發送給EUT，BUT接著把彈出PIN碼虛擬鍵盤請求發送到液晶屏上，接著在液晶屏上的虛擬鍵盤上通過收音機上的按鍵輸入PIN碼，然后通過CAN總線把PIN碼發送到BUT上，BUT接受藍牙手機配對，發送PIN碼完成配對。

在這里約定一個統一的PIN碼，只需要在測試工裝上實現藍牙配對、接收BUT通過CAN總線發送的配對請求、通過cAN總線發送允許配對命令及發送PIN碼到BUT的功能即可完成對BUT配對功能的測試。如果測試臺上EUT藍牙特性OK，便可以順利完成配對操作，如果該EUT的信號強度沒有滿足要求，而通過搜索最強信號強度得到的藍牙地址是另外一個EUT的話，由于測試工裝跟另外一臺工裝測試臺上的BUT不存在CAN總線連接，所以無法接收配對請求，在這里設定一個超時時間，便可以得出EUT測試不OK的結論。

結語

筆者開發了一款基于CAN總線及藍牙技術的汽車電子產品，該產品運行穩定可靠，目前已經成功裝車應用，本文分析了其產品開發及測試的原理及特點，并結合具體實例介紹了開發及測試的實現。

電子測試論文:基于虛擬儀器技術的航空機載電子設備自動測試系統

機載電子設備自動測試系統需要對上百種部件進行功能測試，涉及的信號種類和數量都很多，這些信號按照頻率分為低頻和高頻兩種，按時域特性分為連續和離散信號，按照形式分為電信號和非電信號(如溫度、速度、高度、氣壓、航向等)。為滿足復雜的測試需求，我們采用虛擬儀器技術。

系統硬件設計

PXI模塊化儀器相對于GPIB、VXI、RS232等儀器而言，具有速度快、體積小、易擴展等優勢，因此作為硬件的主體。再選用常規信號源(SOURCE)和信號測量模塊(SENSOR)，通過GPIB和RS232總線擴展專用和自研設備。整個系統硬件原理如圖1所示。

由于PXI模塊較多，且為了今后的擴展，選用了18槽的PXI-1045機箱；為了進一步提高系統平臺的集成度，選用PXI-8187零槽嵌入式控制器，摒棄了以往系統中利用MXI-2將工控機作為主控器的方式。PXI-8187帶有GPIB接口，可以方便的擴展GPIB總線設備。部分儀器資源和部件需要串口通信，故選用PXI-8421擴展4個串口。

1　信號采集

以61／2數字萬用表PXI-4070和51／2數字萬用表PXI-4060作為常用的測試模塊，可以測量0～300V的電壓，0～1A的電流，0～100MΩ的電阻。 示波器PXI-5112(2通道8位分辨率，100MHz帶寬)和模擬輸入PXI－6070E(16路單端輸入／8路差分輸入，12位分辨率，1．25M采樣率)配合使用，可以滿足常用的連續波和單點電壓信號的采集。PXI-6070E在進行數據采集時，前端連接了兩塊SCXI-1125，用于信號的調理(10kHz或4Hz的低通濾波、衰減)。此外，PXI-6070E還可用于控制器與SCXI機箱之間的通信。

高速DIO PXI-6534可以采集和輸出高低速離散量。特殊和復雜信號的采集處理則采用GPIB設備和RS232自研設備，如頻譜分析儀。

2　信號輸出

函數發生器PXI-5421(16位分辨率，100MS／S采樣率，帶寬43MHz)和高速模擬輸出PXI-6733(8路輸出，16位分辨率，刷新率1MHz)配合使用，可以滿足常用的連續波和單點電壓信號的輸出；SCXI-1124用于隔離模擬電壓和電流的輸出。

特殊和復雜信號的輸出采用GPIB設備和RS232自研設備，如交直流電源、射頻信號源、大氣數據測試系統、模擬器等。

3　信號路由

由于大部分機載電子設備的信號數量眾多，不可能將所有信號同時直接連接到資源上，必須經過繼電器矩陣進行切換。因此繼電器必須有足夠快的響應時間，才能通斷較大的信號。選用兩塊繼電器矩陣模塊SCXI―11 29和附件SCXI-1333、SCXI-1339，組合成合適的繼電器矩陣(最大通斷能力150Vdc／A，150Vrms／250mA)。在信號的連接、斷開過程中，為了實現最優路徑的自動選擇和安全保護(避免源于源相連)，我們重新編寫了繼電器矩陣驅動，在實際使用中取得了滿意的結果。

4　資源接口和適配器

資源接口是所有資源接口的集合，每個部件根據需要通過適配器連接部分資源。一個或多個UUT共用一個適配器，因此測試系統根據UUT的信號情況，可以配置一個或多個適配器。

系統軟件設計

CVI在標準C語言(Ansi C)的基礎上增加了儀器控制和工具函數庫的虛擬儀器開發軟件，提供了很多實用的例程，具有友好的圖形用戶界面，并且c語言是大家都比較熟悉和易于使用的開發工具，因此選用CVI可以加快測試程序(TP)的開發。系統軟件原理見圖2。

為了方便和規范TP的編寫，TP開發管理軟件根據輸入的測試信息自動生成測試程序代碼框架和儀器操作代碼。測試程序編寫完成后編譯生成動態庫，由測試程序執行管理軟件調用和管理。在測試程序開發過程中，儀器操作和虛擬儀器界面的開發是兩個重點。

1 IVI儀器驅動的開發和使用

儀器驅動的用途是對儀器進行程控，簡化測試程序開發人員對儀器的操作。傳統的儀器驅動與儀器耦合太緊密，儀器發生變化，驅動也要重新編寫，進而使用此驅動的測試程序也要重新編寫和編譯。

IVI(可互換虛擬儀器)驅動采用了類驅動的概念，實現了同一類儀器之間的互換，同時增加了儀器仿真和狀態緩存的特性，提高了TP開發調試的效率。CVI提供了方便的IVI驅動開發工具，因此可在開發測試程序過程中選用IVI驅動來控制儀器。

目前，IVI驅動標準只了八大類儀器的類驅動，為了保證非IVI標準的儀器在一定范圍具有可互換和仿真功能，我們借鑒了標準IVI驅動的機制，開發了自定義IVI驅動。利用IVI驅動，我們成功實現了NI公司的PXI-4070卡式萬用表與Agilent公司的HP34401GPIB臺式萬用表之間的互換，實現了不同公司生產的單相交流電源和三相交流電源之間的互換。

IVI驅動采用邏輯名和XML配置文件機制，在硬件資源描述發生變化時，只需更改配置文件，不需要更改和重新編譯測試程序，就能保證測試程序的正常運行。如果不采用IVI驅動，就必須更改所有用到函數發生器的測試程序，將在很大程度上延誤工程進度。

此外，利用IVI驅動的仿真功能，使得測試程序開發人員可在自己沒有安裝任何硬件的計算機上進行仿真調試，提高了平臺的使用效率和測試程序開發效率。

2　虛擬儀器界面的開發

虛擬儀器界面提供人機接口，可以讓操作員根據需要施加信號，實時監測信號。CVI提供了開發虛擬儀器界面的用戶接口資源文件(*．uir)和各種控制和顯示控件，用于模擬實際儀器界面。目前，NI LabVIEW、CVI和HP VEE是最為出色和方便易用的虛擬儀器界面開發軟件。圖3是其中一個TPS的虛擬儀器界面。

此例中，打開激勵開關時，PXI－6733連續輸出RMS 1．5V，頻率400Hz的正弦波作為磁傳感器的激勵；用PXI-6070E的三路模擬輸入通道同時采集磁傳感器輸出的三路航向信號(最大幅度小于100mV，頻率為800Hz)，并顯示在同一個波形顯示控件中，再利用算法計算出角度，顯示在表盤控件中。由于增加了信號調理板SCXI-1125和端子板SCXI-1313，將PXI-6070E的測試范圍擴展到2．5mV～300V，從而精確的測量了磁傳感器輸出的小信號，測算出精確的角度。

應用成果

采用NI PXI模塊、CVI、IVI工具、MAX管理軟件，以及第三方的設備，我們成功構建了多套通用、開放的航空機載電子設備自動測試系統。利用這些系統成功開發了多機型、總數量達三百多種的TPS，幫助用戶實現了UUT快速的定檢、維修。相對于用傳統儀器搭建測試臺的方式，自動測試系統在效率和質量上有了很大提高，為機載電子設備提供了有力保障。

電子測試論文:面向航天嵌入式電子系統的測試語言研究

摘 要：測試語言主要分2類：面向儀器的測試語言和面向信號的測試語言。通過分析2種測試語言的優缺點，結合我國航天嵌入式電子系統測試系統的特點，提出一種基于虛擬儀器的面向航天嵌入式電子系統的測試語言，該語言主要借鑒ATLAS的關鍵語句，將其解釋為測試框架配置文件和測試文檔；同時還描述該測試語言的程序格式和執行機制。

關鍵詞：航天嵌入式電子系統；虛擬儀器；測試語言；ATLAS；自動測試

隨著我國航天技術的發展，航天嵌入式電子系統的復雜度不斷增加，可靠度要求越來越高，產品研制周期也越來越短。這就給航天嵌入式電子系統的測試提出了新的挑戰。在新一代自動測試系統中，自動測試語言――如ATLAS語言，在系統級仿真、測試與驗證中起著非常重要的作用，人和機器均可翻譯的自動測試語言不但可以作為用戶與測試人員溝通的橋梁，而且可以編譯成可執行測試代碼，在目標機器上運行。

本文通過分析面向信號和面向儀器2類測試語言的優缺點，結合我國航天嵌入式電子系統測試系統的特點，提出一種基于虛擬儀器的面向航天嵌入式電子系統的測試語言，目的是將測試過程中的各種資源和功能單元進行組態，并將其涵蓋于既定的測試框架中，實現“積木式”軟件開發。同時，該測試語言還融入了軟件工程的思想，加入測試文檔和測試程序的自動生成功能，進一步提高了測試系統開發效率。

1 測試語言綜述

測試語言大體上可分為2類：面向信號的測試語言和面向儀器的測試語言。

面向儀器的測試語言，如LabView主要通過直接調用儀器驅動實現測試過程，面向儀器的測試語言與具體儀器緊密相關，因此程序移植比較困難，可重用性也比較差。而面向信號的測試語言，如ATLAS（Abbreviated Test Language for All Systems），則主要通過對信號的操作（施加激勵信號，測試響應信號）來映射底層測試儀器的操作，達到與儀器無關的目的，因此面向信號的測試語言具有較好的可移植性和可重用性。ATLAS語言作為一種面向信號的測試語言，還采用了類似于英語自然語言的語法格式，使得它成為一種人機均可翻譯的測試語言，既可以作為工程師和測試人員之間交流的文檔規范，也可以經編譯后作為測試程序執行，鑒于此，ATLAS成為美國國防部首推的軍方測試語言。

但由于ATALS語言是一種接近于英語自然語言的測試語言，并不適合國內用戶使用；同時，為了能夠滿足各個方面的測試需求，IEEE組織不斷對ATLAS進行修改，使得其語句非常臃腫，僅語言關鍵字就有1 000個（IEEE ATLAS STD-95），使得ATLAS語言的培訓費用十分高昂；再者，ATLAS的編譯器價格極其昂貴，使得其優勢難以在國內測控領域發揮。

而另一方面，面向儀器的測試語言卻在商業領域取得了長足的發展，鑒于儀器互換的問題，NI和惠普等公司聯合推出了一系列的儀器驅動標準：VISA（Virtual Instrument Software Architecture）和IVI（Interchangeable Virtual Instrument）。VISA是VPP（VXI plug & play）聯盟于1996年2月推出的新一代儀器I/O標準，VISA具有與儀器硬件接口無關的特性，即VISA是面向器件功能，而不是面向接口總線。使用它控制VXI，GPIB，RS 232，PXI等儀器時，不必考慮接口總線類型。如圖1所示。

為了進一步提高儀器驅動程序的執行性能，達到儀器的互換，1998 年由9家公司成立的IVI基金會，在VXI-PNP 技術基礎上為儀器驅動程序制定新的編程接口，在VISA 標準驅動程序上插入VXI-PNP 框架結構和類驅動程序，它通過定義類驅動器和專用驅動器實現了部分通用儀器之間的互換，縮短了程序開發時間，提高了系統的運行性能。如圖2所示。

針對于此，IEEE推出ATLAS 2版本，它整合了VISA，IVI和面向對象技術，給ATLAS語言注入了新的活力。總體來講，面向信號的語言和面向儀器的語言各有優勢，面向儀器的語言具有直觀，易用的特點；而面向信號的語言編寫的測試程序具有較好的可重用性和儀器可互換性。

2 航天嵌入式電子系統測試需求

航天嵌入式電子系統測試主要是針對航天專用的三模冗余或兩模冗余嵌入式電子計算機，這些系統在出廠前必須進行全面的測試，測試主要可分為內部測試和外部測試，內部測試主要是指那些無需借助外部測試儀器，而可以直接通過嵌入式系統內部執行測試程序所進行的測試，如CPU測試、ROM測試、RAM測試、端口測試等；外部測試則是指需要外部測試儀器配合所進行的測試，如開關量測試、串口測試、計數器測試、AD/DA測試等。

航天嵌入式電子系統測試的傳統方法為：根據測試需求分別設計內部測試程序和外部測試儀器及測試程序；嵌入式電子系統和外部測試系統分別上電初始化后，外部測試系統向嵌入式電子系統上傳測試程序（嵌入式系統本身的ROM內固化有1個RTOS）；嵌入式系統加載測試程序后向外部測試系統發握手信號，并等待外部激勵；外部測試系統向嵌入式系統發送激勵信號，嵌入式系統接收激勵并做出響應，如此循環下去。

為提高測試系統可重用性和測試的準確性，開展了面向航天嵌入式電子系統的測試技術研究，并對一些測試模塊（軟件）進行了標準化工作，如CPU測試、ROM測試、RAM測試、AD/DA測試等；同時還采用標準的基于PXI的測試儀器，以達到儀器可重用，系統可配置的目的。

3 面向航天嵌入式電子系統的測試語言

面向航天嵌入式電子系統的測試語言不但要解決外部測試問題還要解決內部測試問題，這里在融合面向信號測試語言與面向儀器測試的各自優勢的基礎上，通過系統建模的方法，定義了適用于航天嵌入式電子系統測試應用的測試語言，以達到測試系統的可重用及可配置的目的。

系統建模包括3個方面：信號建模，UUT（Unit Under Test，被測對象）建模和測試儀器建模3個方面。信號建模主要針對航天嵌入式電子系統所常見的接口信號類型及特點，定義出一組常見信號，用戶可以通過參數設定，達到描述UUT或測試儀器接口信號特征的目的；UUT建模主要是通過對UUT外部接口，內部組件參數及體系結構的描述，達到內部測試測試程序的自動裝配，UUT建模同時支持黑盒建模（僅描述其外部接口）和灰盒建模（同時描述其內部體系結構及組件參數）；測試儀器建模則通過描述測試儀器的本質信號特征及關鍵接口特征，并最終映射實際儀器（所建立的測試儀器模型與實際儀器可能存在一對多或多對一的對應關系），達到測試程序可重用，儀器可更換的目的。

因此，本文所描述的面向航天嵌入式系統的測試語言主要包括5個部分：

信號描述及定義通過定義一組航天嵌入式電子系統常見的基本信號，如數字信號（包括開關量和脈沖量）、模擬量（DC，AC）等。用戶可通過配置信號參數設定信號；

被測對象描述通過描述被測對象的接口關系，并建立狀態機功能模型，仿真被測對象的功能模型，并自動生成內部測試程序。在未建立狀態機功能模型時，系統可以將被測對象作為一個黑盒考慮，此時不生成被測對象內部測試程序；

測試儀器描述通過描述測試儀器，達到建立測試需求模型，并最終與1個或多個實際測試儀器相映射，測試儀器本身相當于一個信號描述集合，通過定義虛擬測試儀器，提高了測試儀器的可互換性和測試程序的可重用性。這樣既保留了面向儀器測試語言的直觀性和易用性，也提高了程序的可重用性；

連接關系描述連接關系描述定義了UUT與測試儀器之間的連接關系，連接關系描述還可以包含適配器描述，使得測試系統的層次性更加明顯，也更有用；

測試策略描述測試測量是測試語言中的最重要的部分，通過一系列的測試動作：apply，measure，verify等，控制測試儀器完成測試過程。測試策略描述語句選擇提取ATLAS關鍵測試語句：單信號語句、多信號語句、總線操作語句、定時和事件相關語句，并對其進行了一定的改進，使之更直觀，且更易于實現到圖形化語言的轉換。測試語言的具體格式如下：

每一個TEST_ITEM（也即測試策略描述）對應于測試框架中一個測試細則，測試細則是圖形化的測試執行界面的一個子界面。

測試語言經編譯/解釋后生成測試框架配置文件和測試文檔，用戶通過加載測試框架配置文件，設置執行次數和選擇測試項目，系統即開始進行測試，測試界面主要分兩部分：測試總覽和測試細則，其中測試總覽主要采用文本框的形式顯示當前的測試記錄，包括當前正在進行的測試項目和捕獲的錯誤信息等；測試細則是由一個或多個圖形化的詳細測試分項構成。

4 結 語

通過研究國內外測試語言發展現狀，結合面向信號測試語言和面向儀器測試語言的優勢，采用軟件工程的思想，建立了基于虛擬儀器的面向航天嵌入式電子系統的測試語言模型，為以后的進一步研究奠定了基礎。基于虛擬儀器的測試語言還處于研究的初級階段，仍有不完善的地方，需要進一步改進。

電子測試論文:高過載下電子元器件測試方法研究

高過載條件下測試電路需要達到高速測試要求，本文從研究電容、電阻、二極管以及電感等電子元器件的測試方法入手，在高過載下電子元器件測試過程中，設計與之相配套的測試電路，以此保證測試電路能夠符合特定要求，為高過載下引信系統運行的穩定性與可靠性提供文獻參考。

【關鍵詞】高過載 電子元器件 測試方法

我國電子元件的平均每年的生產總量占全球的39%左右，但是我國電子元器件檢驗技術的發展并不成熟。而檢測電子元器件是維修電器的一個基本內容。一般而言，采取的是從電阻器、電容器、二極管、電感器變壓器這四個方面進行檢測的方法。電子元器件檢測朝著自動化方向的不斷發展，使得研究高過載下電子元器件測試方法成為了熱點話題。

1 研究高過載下電子元器件測試方法的必要性

在檢測電子元器件的過程中，一般利用LCR數字電橋以及UT708新型數字萬用表進行檢測。LCR數字電橋的測試精度較高，但是它的測試頻率卻偏低，每秒平均10個。UT708新型數字萬用表的測試頻率比數字電橋還低，每秒平均3個，難以滿足高過載下高速測試的要求。此外，一般情況下，利用本萬用表只能有一個測試通道，無法同時對多組數據信息進行實時監視。雖然本萬用表配備了相應的計算機接口，然而其數據信息的傳輸速度很慢，且不利于數據信息的記錄。因此探究在強應力場環境下，電子元器件參數的動態監檢測方式是十分有必要的，以此才能夠達到不同試驗情況下與不同環境下的各種要求。

2 高過載下電子元器件測試方法研究

2.1 選擇試驗方法

文中探討的高過載是指由機械沖擊產生的高過載。筆者將標準錘擊機作為本試驗設備。因為標準錘擊機與加速傳感設備具備較強的重復性能，所以能夠用作恒定應力的試驗設備。利用錘擊機產生高過載，然后發生慣性力，以此進行試驗。標準錘擊機上的棘輪中，有三十個齒，且每個齒的轉角為12度。在實驗中，錘擊機的轉動齒數多，錘擊過程中的產生慣性加速度也就更大。用棘輪上的齒數，來控制錘擊機模擬的具體慣性力。通常情況下，擊錘的碰撞時間大約為150μs，占實際時間的幾十分之至幾百分之一。 在高過載試驗條件下，電子元器件的具體特征參數多會出現不同程度的變化，過載水平地不斷增加，特征參數也會不斷地發生改變，當沖擊結束后，待測參數將會恢復為初始值。

2.2 設計測試電路

2.2.1 設計電阻測試電路

（1）運放測電阻阻值的利用。測試原理公式如下：

Uo=-Ui （1）

在本公式中：Ui為基準電壓，Rx為待測電阻，R1是基準電阻，Uo為輸出電壓。在明確基準電壓Ui和基準電阻R1的基礎上，輸出電壓Uo與Rx是存在一定的聯系，所以將待測電阻Rx更換為與之相符的輸出電壓Uo，然后利用下述公式進行換算，就能夠得出待測電阻Rx的實際阻值。

Uo=-Ui ，Rx=-R1

此實驗結果顯示，該測試電路適用于高速測試以及高溫測試環境。

（2）利用RC振蕩法測試電阻值。此測試原理為：在電路中，當待測電阻和電容形成一個完整的RC振蕩回路時，電容的放電與充電均要通過被測電阻。因此放電時間與充電時間是相等，且振蕩集成電路自帶2個恒流源，并以控制電容充電的實際電流作為恒值，由此，在電容兩側的電壓將會出現線性變化。通過實驗證明，本測試電路達到了高速測試要求。

2.2.2 電容測試電路

（1）RC振蕩方法對電容充電特性與放電特性的測試。測試原理：筆者利用電路形成RC多諧振蕩設備，在電容中的電壓為Vcc的情況下，電路內將會出現1個短路通道，且電容放電；當電容電壓為Vcc時，電路中的短路通道將會被關閉，電容充電，同時還將會輸出波信號，而方波高電信號在幅值上和Vcc相等，可以利用此方波信號進行定時。試驗中，取電容端壓是以分析放電、充電時間來反映實際的容值，由于其只對電容單向進行放電、充電，因此適用于無極性電容以及有極性電容的測試。然而，此測試法的缺點在于：難以保證充電時間與放電時間的一致，振蕩頻率在20kHz以下，電容端壓值為非線性。經過實測與仿真后，證明本測試法操作簡單，符合高速測試要求。

（2）改進RC振蕩法。利用改進后的RC振蕩法對電容進行測試。測試原理是：運用集成函數發生設備，在本電路中，電容與電阻構成一個完整的RC振蕩回路，而電容放電、充電經過電壓后，放電與充電相同，發生設備自帶的2個恒流源，將其中的控制充電、放電電流作為一個恒值，由此，在電阻兩側電壓呈三角波形狀。當振蕩頻率為100kHz的情況下，三角波的線性度是0.1%。通過實驗證明，本測試電路符合高速測試要求。

2.3 二級管的測試電路

此測試原理是：在電路中，利用LF353和ICL8038形成交變信號電源，并將該信號加在由待測二極管與一線性的基準電阻形成的分壓網絡上，采集二極管兩側的電壓，大約是0.5V。該測試結果證明，本測試電路符合了高速測試要求。

2.4 電感參數測試電路

在本電路中，明確某一電阻以及待測電感的串聯電阻，利用本信號發生器所引發的正弦波試驗信號，以及待測電感兩端的電壓，然后經過電感與電壓這兩者進行轉換，最后從示波器中輸出導納，并獲得待測電感的實際感抗。

3 結論

綜上，對實驗結果進行研究分析后得出，將筆者所闡述的測試電路用于高過載試驗中，待測二極管、電感參數、電阻以及電容等電子元器件參數，與實際數值相比誤差偏小，測試結果有效。因此本文所闡述的4種測試電路滿足了高過載實驗條件下的高速測試要求。

電子測試論文:光學玻璃折射率測試儀電子學系統設計

摘 要：為達到較高精度測量光學玻璃折射率的要求，研制了基于直角照準法、最小偏向角法和三最小最小偏向角法的光學玻璃折射率的測量設備。文中介紹了該測量設備的電子學系統控制和測量的設計方案，并對關鍵元器件的選用進行了分析。結果表明：電子學系統控制和測量設計方案可滿足高精度光學玻璃折射率的測量精度要求。

關鍵詞：光學玻璃 折射率 電子學系統 控制和測量

伴隨光學精密儀器的高速發展，對光學玻璃的折射率的測量精度要求越來越高，光學玻璃折射率的數據精度對保證光學系統像質起著非常關鍵的作用。新型光學玻璃材料的研發也對光學玻璃折射率提出較高的要求。

很多人對光學材料折射率的測量提出了多種有價值的測量方法[1-2]，主要有測角法和干涉測量法。文章介紹了基于測角法中使用的直角照準法、最小偏向角法和三最小偏向角法測量光學玻璃折射率的測試儀中的電子學控制和測量設計方案。

1 電子學方案

高精度光學玻璃折射率測試儀主要由底座、測角系統、傳動機構和微調機構、自準光管、平行光管、載物臺和光源箱組成。

1.1 系統

電子學部分是以單片機為前臺機，系統機為后臺機對位敏傳感器（PSD）和軸角編碼器進行數據采集，以步進機為執行機構，系統機進行數據運算的光電瞄準實時控制系統。

1.2 關鍵元器件的選用

1.2.1 軸角編碼器

示值分辨率0.05″；精度0.5″；轉速≤90°/S；顯示箱：XXX°XX′XX″XX，按BCD碼以度（百、十、個）分（十、個）秒（十、個）小數秒（后1、2位）順序連續發送。其內容高4位（D7-D4）為標識位碼（0-8），后4位（D3-D0）為BCD數據碼。傳輸速度15?s1/字節-20?s1/字節。

1.2.2 位敏傳感器

采用位敏傳感器（PSD）作瞄準探測器是本系統的重要特點。它反應快、靈敏度高、精度高。與CCD不同，屬于非離散性器件，適配電路也比較簡單。PSD是具有橫向光電效應的PIN光電位置傳感器，I1、I2的輸出和光點位置有關，經適配電路處理有：

式中：X：光點偏離中心位置座標；L：PSD光敏面長；I1、I2：PSD兩端輸出電流。

設計中選用濱松（HAMAMATSU）線陣PSD S3931，其主要技術指標如下：

上述PSD 0.2 ?m的位置分辨率，相當于度盤角度0.075″。6 mm的探測范圍，折合角度為37.5′。

1.2.3 步進機和驅動器

步進機和精密微調機構相連，采用四相步進機和驅動器。整步模式下步進角可達0.9°，對應軸角0.2″，譜線在PSD上移動0.5 ?。

1.2.4 A/D轉換器

AD轉換器的位數

=

取14位AD，轉換時間小于步進周期的10倍，以便多次平均。取100?s。本設計采用了12位逐次比較型AD轉控器AD574。在接近PSD中心時，精瞄將位置信號切換到放大8倍，從而達到15位AD的跟蹤精度。

1.2.5 瞄準時間

當步進脈沖取600 Hz/S時，從邊緣到中心整步6000步，粗瞄所需時間為：（6000/600）=10s。

1.3 單片機測控系統設計

單片機是該系統的前位機，承擔PSD和軸角編碼器的角度數據采集，步進機的驅動控制，鍵盤和LCD顯示的人機交互和數據予處理（例PSD的多次采集平均，加減除運算等）以及和系統機的串行通訊。

1.4 顯示

采用240×64中小屏幕有背光的點陣液晶顯示器，可進行漢字顯示，并用電子游標模擬出譜線在PSD上的粗略和精確位置。給出角度數碼和PSD上譜線位置偏移碼。

1.5 系統機

系統機不附加接口板，它通過RS232串行口與前臺機（單片機系統）相連。在0幀（監控0）聯機狀態下（聯機2）它的功能和前臺機一樣，通過鍵盤對系統進行遙控，PSD和軸角碼進行實時CRT顯示。在1幀（監控1）聯機狀態下，接收前臺機某模式下的逐項參數（角度值），進行運算，給出折射率的精確值。還可輸入當時的溫度、氣壓值、對折射率進行修正。

1.6 軟件設計

前臺機的逐程序由8051匯編語言編寫，系統機的程序由C語言編寫，采用模塊化結構。包括程序清單和功能、全部程序列表、軟件框圖（主程序和監控0程序框圖、調整和顯示子程序框圖、電機調整（跟瞄）子程序框圖）、PSD值采樣A/D轉換防干擾平均值法子程序（INTO中斷服務程序-讀AD、給出模式1（直角照準法）測試流程框圖、給出模式1疊代法解方程模塊）。

2 結語

該文介紹了高精度光學玻璃折射率測試儀電子學設計方案，并對關鍵元器件的選用進行了分析，通過實際應用表明，電子學方案可滿足高精度光學材料折射率測試儀的指標要求。

電子測試論文:汽車空調電子調速器老化測試系統的設計

摘要：介紹了一種汽車空調電子調速器老化測試系統的設計。采用三菱Q00JCPU為主控器，MT4414T觸摸屏作為人機界面。用戶可直接在觸摸屏上設置工作主電壓、信號類型、5段老化參數；同時具有風機工作電流、風機轉速、產品溫度等參數的顯示和歷史趨勢查看功能。并集成了煙感報警、聲光報警器等報警裝置，實現無人化安全監控。系統最終實現了電子調速器功能和性能的在線老化測試，可自動檢測出產品的隱藏缺陷，為產品質量改進提供了決策依據。目前該系統已經應用于汽車空調電子調速器的產品老化測試中。

關鍵詞：電子調速器 風機 老化

隨著社會經濟和科學技術的快速發展，汽車已經成為人們生活中的主要消費品之一，并逐漸影響和改變人們的生活。汽車空調電子調速器作為汽車空調的重要組成部分，市場需求也逐年擴大。目前市場上電子元器件的質量良莠不齊，真假難辨，嚴重影響了電子整機產品的質量。汽車電子因其工作環境的特殊性，本身比一般電子產品要求高，如何保證汽車空調電子調速器的質量能滿足客戶的要求，顯得十分迫切。設計一種專門針對汽車空調電子調速器的老化測試系統可有效降低產品的故障率。電子整機產品的老化，是指接通電源在室溫或高低溫情況下進行連續若幾個小時甚至幾十個小時的正常工作，然后再檢測產品的性能是否符合要求。在產品出廠前及時發現有異常的產品，送往檢修部門檢修。這種異常產品往往是由于元器件質量或生產工藝比如虛焊等造成的，一般檢測工序不容易發現。同時在產品開發階段，對樣品進行老化測試，還可以全面了解產品的性能，對后期進行批量生產提供依據[1]。

1 硬件設計

汽車空調電子調速器老化測試系統主要由以下單元模塊組成：PLC主控單元、人機界面單元、穩壓電源單元、信號發生單元、風機轉速檢測單元、電壓/電流采樣單元、溫度檢測單元、報警單元等。另外還包括工作電壓為12V/24V的大小功率風機若干個，基本可滿足各型號電子調速器要求，所有模塊和風機都安裝固定在一個鋁合金工作臺上。系統主要結構框圖見圖1。

1.1 PLC主控單元

PLC主控單元負責系統各單元的協調控制，執行用戶設定的各項操作。Q00JCPU是三菱MELSEC-Q系列PLC中的基本型CPU，是以小規模系統為對象的，最適合于簡單而又緊湊的控制系統。所支持的最大I/O點數為1024點，可以使用梯形圖、語句表、ST（結構化文本，類高級語言）、SFC、FB等5種編程語言對基本型QCPU進行編程。Q00J為CPU、電源和主基板（帶32點輸入輸出）一體機，同時內置串行通訊功能RS-232和RS485接口能與使用MC通訊協議的外部設備進行通訊[2]。系統中使用其RS-232接口與上海步科的MT4500觸摸屏通信。RS-485接口與電源單元的數控直流穩壓電源通信，用于設定當前電源輸出。另外在0#插槽上額外配置了一個QJ71C24N通信模塊連接信號發生單元。

1.2 人機界面單元

人機界面選用的是上海步科生產的MT4414T觸摸屏，7寸TFT、65536顯示彩色、800*480分辨率、4線精密電阻網絡等，并具有COM0和COM2兩個串口，支持RS-485和RS-232通信接口[3]。可直接與三菱Q00JCPU的RS-232接口連接進行通信數據交換。使用的通信協議是 MC協議，使用兼容3C幀，4格式。波特率 57600，數據位8，停止位1，奇校驗。

1.3 穩壓電源單元

為使系統操作更加簡單和智能化，風機工作電壓直接在觸摸屏上設置。使用具有遠程控制功能的數字穩壓直流電源作為風機主電源，電源電壓范圍0～30V，最大輸出電流50A，自帶過流、過熱等保護功能。完全可滿足當前12V/24V常見功率的汽車空調電子調速器的測試老化需要。數字穩壓直流電源與PLC之間采用的是自由通信協議。PLC可對電源進行開/關機、改變電壓大小等操，并能實時讀取當前輸出電壓、電流值和電源故障狀態指示。

1.4 信號發生單元

產品老化過程中，需要定時間隔調整風機轉速控制信號的大小，進而改變風機輸出。常規的直流或函數信號發生器已經無法滿足要求。系統采用的信號發生器是自制的汽車空調電子調速器專用信號發生器。可支持0～10V分辨率0.1V的直流輸出；頻率10～1000Hz，占空比0～100%的PWM輸出；LIN-BUS總線輸出；并且支持RS-485遠程通信控制。PLC可通過QJ71C24N通信模塊對其進行遠程控制。

1.5 風機轉速檢測單元

在Q00JCPU的1#插槽上增配了一個脈沖I/O模塊QD60P8-G，該通用模塊可以測量轉速檢測裝置輸入脈沖的個數[2]。轉速傳感器采用的是霍爾型轉速傳感器SC12-20K，單片集成、高可靠性、溫度特性好、響應頻率大于20KHz、檢測距離4mm、工作電壓DC6～36V，三線NPN常開輸出。在風機主軸上鑲嵌一個直徑10mm的永磁鐵，將SC12-20K垂直對準永磁鐵截面并固定離其4mm處。傳感器使用24V供電，并將輸出信號接到QD60P8-G的脈沖輸入端。

1.6 電壓/電流采樣單元

Q64AD模擬輸入模塊，支持4通道模擬量輸入。使用其中的3個通道分別檢測風機兩端電壓、工作電流和電子調速器散熱鋁殼的溫度。風機兩端工作電壓最大不超過主電源電壓30V通過50K和10K電阻分壓后接到Q64AD的通道1。將風機電源回路電纜穿過一個直流電流變送器LHB-50A，即可檢測風機工作電路，變送器采用24V供電，輸出4～20mA電流信號，在回路中串聯一個250Ω的精密電阻，轉換為1～5V電壓信號送到Q64AD的2號通道。溫度傳感器使用的是K型熱電偶變送器，溫度范圍設置為0～200度，輸出4～20mA，同樣使用24V供電，串接一個250Ω精密電阻后接到Q64AD的通道3。使用時只需將探頭抵在電子調速器的散熱鋁殼上。

2 軟件設計

系統軟件分為觸摸屏端上位機程序和PLC端下位機程序。MT4414T程序使用EV5000_V1.6_CHS開發環境編寫，選擇連接PLC型號為Mitsubishi Q00J，站號1、RS-232方式、波特率 57600，數據位8，停止位1，奇校驗；上位機界面設計見圖2。

本界面為系統用戶操作界面，可直接在界面上設定主電壓、信號類型、五段參數值、循環次數等；同時顯示風機電流、風機轉速、產品溫度等參數，并繪制出風機電壓、風機電流、風機轉速、產品溫度四個參數的歷史趨勢。主電壓設置范圍，0～30V；信號類型可選擇DC、PWM、LIN-BUS三種目前主流的信號類型。當出現風機短路、煙感報警現象時，報警指示顯示“故障”。

PLC端下位機程序在GX Developer Version 8開發環境下編寫。程序主要分為下面幾個模塊程序。通信模塊程序，包括PLC與觸摸屏、數控直流穩壓電源、信號發生器之間通信；風機電壓檢測模塊、風機電流檢測模塊、風機轉速檢測模塊、故障報警模塊。

3 結語

本方案設計的汽車空調電子調速器檢測老化系統已經形成產品，在汽車空調配件企業的產品老化車間使用，有效的檢驗了產品的性能和可靠性，大大降低了產品的出產故障率，提高了產品的市場競爭力。本文提出的電子調速器檢測老化系統設計方案對其他電子產品老化檢測具有一定的參考意義。