| 用LXI 构建高效的试验系统 |
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| 2007-03-14 |
摘要:
本文详细介绍了LXI C 类产品在复杂的电子产品性能验证试验和产品性能测试中的应用。本应用包括了复杂电子产品的功能及参数的综合测试、产品模拟与仿真、产品工作状态及试验状态监测等。本试验系统作为一个整体， 可广泛地应用于复杂电子产品的大型试验中，且每个子系统的功能又是相对独立的，可以与试验中的实际产品组成一套完整系统，并兼备测试、模拟与监测功能。本系统还可做为复杂产品开发的原型机和原型系统，为软件和流程的验证提供实际运行和验证环境。
1 引言
通常而言，产品既可指一个电子元器件，亦可指由千万个元器件构成的电子产品，或由若干个组件和部件组成的系统级产品。而系统级产品的设计与研制，更趋近于一个庞大的系统工程。在这个系统工程中，很重要的一部分便是试验系统，它主要用于完成系统级产品的各种参数测试和功能验证，包括环境适应性试验、可靠性试验、地面仿真等，我们常说的飞行器研制就属于此类产品。
对于飞行器而言，由于飞行器的功能组成部分不同，它有动力系统、控制与导航系统、电气系统、通讯系统等，这就涉及到分系统的工作状况是否正常及整个系统工作是否协调等一系列问题。尤其是某些特性试验必须依靠地面的试验系统来完成模拟与测试时，此时的试验系统就显得尤为重要。
通用的LXI 试验系统就是基于这种应用研制的，它是针对飞行器地面试验设计的一种试验系统，主要对飞行器部件、整体、乃至地面系统等的电性能参数进行综合测试，对部件的特性参数、工作时序、数据通讯等进行检查、模拟，并对整个试验状况进行监测。此系统配置灵活，系统可大可小，非常方便使用。
2 LXI 通用试验系统设计
一般而言，对于飞行器这类复杂的电子机械产品，在产品的研制和生产过程中，将会涉及到非常多的试验设备和测试系统，且试验项目和测试内容都有其特别的规定，甚至同一种类产品的测试需求和测试流程都不尽相同。要完成类似的试验，往往需要各种测试设备配合。由于试验中用到的测试及模拟设备均采用不同的硬件，针对每一个产品，都会有相应的试验测试系统，这样会带来以下问题:
·测试设备的使用与维护成本提高;
·试验测试设备多、费用及投入加大;
·专用设备的研制周期长，增加操作人员的培训和使用难度。
针对某一类产品，构建统一硬件平台为基础的试验系统，完成测试、控制、信号模拟、在线检测等功能，并在此设备上进行个性化设计，使之可以用于大型试验，并可作为单体运行，是LXI 通用试验系统的最大特点。
图1给出了LXI通用试验系统的示意图。其中，由LXI通用平台通过不同的信号接口可以实现系统综合测试、系统模拟、试验监测等不同功能子系统，每个子系统之间按照一定的流程关系相互协调工作，从而构成了一套完整的试验系统。系统的硬件平台和软件平台设计将在2.1 和2.2 中进行描述。
试验系统的体系架构是建立在LXI C 类仪器上的，无论是从技术先进性、产品寿命和技术支持、产品性能及开发环境、系统组建等各个方面，均比GPIB和VXI有显著优势。不但价格较原有的VXI及GPIB等测试设备有大幅度的下降，而且整个试验系统的组建也非常方便。
在传统的试验网络中，每个测试子系统都有一台测试主机，主机与测试仪器之间通过GPIB、IEEE1394、MXI、USB等方式与测试主机相连(取决于所选仪器)，完成自动测试系统的功能。由于GPIB、IEEE1394、MXI、USB 等均受距离所限，每台测试主机基本上与测试仪器集成在同一个机柜中，或摆放在测试仪器旁边。试验网络的实现是通过测试系统上的测试计算机的网口来实现的。
而对于由LXI 仪器平台组成的试验网络而言，上述问题就简单的多了。因为LXI仪器平台可以直接连接到网络中，通过网络与测试主机相连，而测试主机既可与LXI 仪器平台摆放在一起，又可以独立放置，形成分布测试、集中控制和分析的网络形式。这样做，既解决了模拟信号传输问题，又节省了资源，包括软件开发的成本。
2.1 LXI 通用硬件平台
考虑到系统的维护性和使用方便，系统中采用了相同的硬件平台: LXI 通用平台。LXI 是目前国际上最选进行的测试总线，它是基于LAN的面向仪器的一种测试总线，其详细技术特点可参见相关技术资料(www.agilent.com.cn, www.acery.com)。
LXI 通用硬件平台采用了LXI C 类仪器，主要平台配置见表1。
| 计算机 | | | | 服务器 | | | | LXI | Agilent 34980A | C 类测量/开关组合 | | | Agilent 34921A | 40 通道继电器多路转换器 | | | Agilent 34937A | 32 通道继电器开关 | | | Agilent 34951A | 4 通道隔离D/A | | | Agilent 34950A | 64 bit 数字I/O | | | Agilent 34941A | 四1 × 450Ω多路转换器 | | | Acery 34961X | 时序测量模块 | | | Agilent N6700A | 模块化电源 | | 测试软件 | | | | 自检设备 | | | | 测试电缆 | | | | 测试接口 | | | | 标准机柜 | | |
表1 LXI 通用平台主要配置
从表1 中可以看出，平台中配备了不同种类的开关，主要是实现多点测量、控制和信号转换。另外，系统还根据需要配置了必要的功能模块，这些模块可以根据具体要求进行增加或减少。
由于每个子系统在试验系统中所完成的功能不同，所涉及的信号也有差异，因而需要设计不同的测试接口，来完成通用硬件平台到被试件的连接。
所以，对于不同的子系统而言，每一个子系统的硬件平台均由一个LXI 通用硬件平台和一个专用测试接口组成，这样，一个具有特殊功能的子系统的硬件平台就完成了。
按照试验系统实现的功能不同，试验系统会分为若干个子系统。通过软件的不同设定，完成其相应的功能。这些子系统可以部分或全部用于构成不同的试验测试与功能验证系统。
由于采用了LXI 架构的仪器平台，测试子系统的组成较VXI 等总线仪器要灵活的多。小的测试子系统可以小到一个数字化仪模块或一个信号源，而大的子系统可以是几个、甚至几十台仪器或模块的组合。而若于个子系统通过网络构成了庞大的地面综合测试系统。
应用软件的通用化设计，使LXI 通用平台成为了真正意义上的通用平台。这样，整个试验系统，包括每个功能子系统的灵活性和可扩展性大为改观，可以适应多种产品在研制和生产过程中的试验和测试需求。
2.2 测试软件平台EasyTest2.0
测试软件平台EasyTest2.0是基于Visual Studio.NET和Agilent T&M Toolkit 以及SQL Server 开发。它具有流程编辑、仪器扩展及数据网络共享等特点，并支持GPIB、VXI、PXI、LXI 等测试总线。
也就是说，测试软件平台EasyTest2.0 摆脱了仪器和总线的限制，同时也摆脱了测试项目和测试流程的限制。
将EasyTest2.0 应用于LXI 通用试验系统，解决了测试流程改变和仪器配置升级带来的系统升级工作，实现了系统的通用目的。详情可致电010-58876808 进行咨询。
在测试软件平台Easy Test 2.0 中，包含两个基本功能模块: 自动测试平台和架构和网络数据管理软件。自动测试平台主要完成测试流程的编程、测试程序的生成、测试执行、测试数据显示和存储、测试仪器扩展等功能，主要基于C/S 架构; 而网络数据管理软件的主要功能是实现数据管理和数据远程浏览，采用B/S 架构。
试验系统中的每一个子系统的控制计算机上都运行一套自动测试软件平台，通过仪器驱动的调用，经流程处理模块实现测试程序自动生成功能，然后经数据处理模块，送测试界面显示并进行远端存储。
而网络数据管理软件仅安装在数据服务器上，每个远程登录的计算机只要打开IE浏览器，输入正确的用户名和密码，即可实现数据访问和浏览。
3 系统设计中的关键技术
在LXI 通用试验系统的设计中，应注意以下问题:
·试验机理的理解和实现;
·硬件平台的选取和系统的体系架构的设计;
·信号测试接口的设计;
·测试流程的实现系统的协调工作;
·系统抗干扰能力和可扩展性
而上述这些关键技术的实现和解决，则保证了整个试验
系统的通用性。
4 结论
由于在试验系统的设计中，由于采用了通用测试系统设计思想，成功地组建了LXI 通用平台(从硬件和软件上而言)，因而实现了试验系统的通用的目标，使得试验系统的使用非常方便和灵活，而且为使用的进一步扩展和升级带来了极大的方便，使客户的投资得到了有效的保护。 |
摘：安捷伦科技 |
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