某型設(shè)備控制裝置的主體是控制箱，該控制箱主要由電源模塊、CPU電路板和角偏差處理電路板組成，其中角偏差電路是測(cè)試該型設(shè)備控制裝置性能的主要被測(cè)電路。由于一直沒有該型設(shè)備的單板電路檢測(cè)手段，工廠的測(cè)試設(shè)備也是多塊板配合特定測(cè)量?jī)x器進(jìn)行聯(lián)合調(diào)試，限制了用戶的使用，給該類型設(shè)備的維修保障工作帶來不便。
　本文基于通用檢測(cè)平臺(tái)研究該型設(shè)備控制裝置單板的測(cè)試方法，針對(duì)被測(cè)對(duì)象的測(cè)試原理進(jìn)行仿真運(yùn)行，在仿真結(jié)果被評(píng)價(jià)可行的基礎(chǔ)上進(jìn)行測(cè)試過程的全面開發(fā)，提高了測(cè)試的可靠性，對(duì)該型設(shè)備的維修保障具有重要意義。
1 通用檢測(cè)平臺(tái)概述
　通用檢測(cè)平臺(tái)是針對(duì)通用電子系統(tǒng)，按照通用化、模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化的體系結(jié)構(gòu)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建的檢測(cè)平臺(tái)，其功能部件采用廣泛的標(biāo)準(zhǔn)或協(xié)議，從而可以在不同的系統(tǒng)中使用，可以與其他系統(tǒng)中部件互操作，其接口也符合廣泛使用的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范或協(xié)議，或具有明確的定義，從而通過插入新的功能部件，即可擴(kuò)展和提高系統(tǒng)的性能[1-2]。
　通用檢測(cè)平臺(tái)硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括主控計(jì)算機(jī)、電源子系統(tǒng)、高頻子系統(tǒng)、開關(guān)子系統(tǒng)、模擬子系統(tǒng)、數(shù)字子系統(tǒng)及測(cè)試接口。

　通用檢測(cè)平臺(tái)使用Windows系列操作系統(tǒng),選擇LabWindows/CVI作為主控程序和測(cè)試程序開發(fā)工具，為了減少不同部分開發(fā)工作的嵌套，測(cè)試系統(tǒng)開發(fā)采用分層結(jié)構(gòu)，分為測(cè)試需求層、測(cè)試程序?qū)?、資源管理層、軟件接口層、儀器控制層和硬件層。該軟件平臺(tái)體系結(jié)構(gòu)功能層次劃分借鑒了IVI-MSS和面向信號(hào)的ATS軟件結(jié)構(gòu)，并參照了ABBET分層模型，對(duì)儀器的控制進(jìn)行了逐層抽象。整個(gè)測(cè)試程序的執(zhí)行過程如圖2所示[6]。

2 某型設(shè)備控制裝置角偏差電路工作原理
    設(shè)備角偏差電路由4塊電路板構(gòu)成（編號(hào)A1～A4），電路的工作原理如圖3所示。其中，帶通濾波器和放大整形電路分大、小視場(chǎng)兩個(gè)通道，這兩個(gè)通道的電路組成完全一樣。該電路輸出的信號(hào)經(jīng)鑒頻后輸出頻率一定的角偏差信號(hào)，經(jīng)信號(hào)倒相以后，分別輸出俯仰ε和偏航β兩路信號(hào)，這兩個(gè)通道的電路組成也完全相同，該誤差信號(hào)與相應(yīng)的基準(zhǔn)信號(hào)通過相敏整流電路由極坐標(biāo)信號(hào)變換為直角坐標(biāo)信號(hào)，對(duì)應(yīng)俯仰、偏航的偏差量，送入CPU板進(jìn)行信號(hào)采集，以形成相應(yīng)的控制指令，控制設(shè)備的運(yùn)行。調(diào)零電路用于對(duì)信號(hào)靜態(tài)誤差的補(bǔ)償。

3 測(cè)試仿真與分析
    基于通用檢測(cè)平臺(tái)對(duì)該型設(shè)備控制裝置的單板進(jìn)行檢測(cè)需要使用平臺(tái)的各種資源，該型設(shè)備的維修需要修理該系統(tǒng)中的電路板，因此需要對(duì)各個(gè)單板進(jìn)行分別測(cè)試，本文以A1板為例，重點(diǎn)對(duì)A1板進(jìn)行虛擬仿真，通過仿真軟件MultiSim中的虛擬信號(hào)源和測(cè)試儀器模擬測(cè)試過程，為通用檢測(cè)平臺(tái)中資源的合理使用提供支持。
3.1測(cè)試仿真的原則[3-4]
　測(cè)試仿真的目的是對(duì)電路的功能進(jìn)行全面的信號(hào)分析。仿真需要遵循以下原則：(1)仿真采用的激勵(lì)與測(cè)量功能應(yīng)與通用檢測(cè)平臺(tái)中的儀器功能相適應(yīng)，比如仿真時(shí)不可以采用平臺(tái)資源中沒有的矢量分析儀、網(wǎng)絡(luò)分析儀等；(2)對(duì)電路的特性進(jìn)行仿真分析，探討使用平臺(tái)資源測(cè)量的方法，比如對(duì)濾波器的仿真可以分析其帶寬特性，進(jìn)而分析采用在不同激勵(lì)頻率下測(cè)量的過程與方法；(3)單獨(dú)測(cè)量某塊電路板是否正常，需要為該電路板提供恰當(dāng)?shù)募?lì)，激勵(lì)的設(shè)計(jì)一般是單板測(cè)試的難點(diǎn)，由于通用檢測(cè)平臺(tái)中能夠提供的激勵(lì)路數(shù)較少，因此需要對(duì)電路板進(jìn)行全面分析，以使激勵(lì)資源滿足要求。
3.2 A1板測(cè)試仿真與分析
    A1板的主要功能是對(duì)送入設(shè)備的調(diào)制信號(hào)進(jìn)行濾波、整形和大小視場(chǎng)的轉(zhuǎn)換，主要的功能電路為窄帶濾波電路、帶通濾波電路、放大整形電路和視場(chǎng)轉(zhuǎn)換電路四部分。由于大、小視場(chǎng)信號(hào)處理電路相同，因此本測(cè)試仿真只針對(duì)其中大視場(chǎng)電路進(jìn)行，重點(diǎn)仿真分析帶通濾波電路、放大電路和整形電路。
3.2.1 帶通濾波器測(cè)試仿真
    (1)工作原理分析
　假設(shè)送來的包含設(shè)備角偏差信息的調(diào)頻信號(hào)頻率變化范圍為1 200～3 000 Hz(仿真時(shí)設(shè)定)。但是由于存在背景干擾以及電子元器件的熱噪聲干擾,輸入的調(diào)頻信號(hào)的頻帶寬并不是1 200～3 000 Hz,其中還有低于1 200 Hz和高于3 000 Hz的無用信號(hào)，帶通濾波器的功能就是除去這些無用信號(hào)，以提高信噪比，從而保證控制箱正常工作。
　帶通濾波器由有源低通濾波器和有源高通濾波器組合而成，考慮到探測(cè)器中所用的硫化鉛元件的高頻響應(yīng)較差，所以帶通濾波器的上限頻率假定為4 000 Hz，使有用信號(hào)的高頻部分不衰減。
　(2)帶寬仿真
　通過分析帶通濾波器的電路原理，對(duì)整體帶通電路進(jìn)行了仿真，仿真電路如圖4所示。其濾波特性如圖5所示。通過圖中光標(biāo)指示，頻率在1 200 Hz~4 000 Hz范圍的信號(hào)可以通過，在這個(gè)范圍外的信號(hào)被濾掉。

   (3)測(cè)試方法分析
　根據(jù)仿真結(jié)論，分別對(duì)濾波器的帶寬、帶阻、增益進(jìn)行檢測(cè)。


得到其增益為1.54倍，所以如果測(cè)試時(shí)從“大場(chǎng)入”（“小場(chǎng)入”）插口輸入幅度為1 V、頻率為1 800 Hz的正弦波，通過示波器測(cè)量其輸出端電壓應(yīng)為1.54 V。
3.2.2 放大整形電路測(cè)試仿真
　(1)工作原理分析
　由于硫化鉛元件頻率響應(yīng)特性等因素的影響，調(diào)頻信號(hào)不僅頻率在變化，而且幅度也在變化，信號(hào)幅度的變化不攜帶設(shè)備的偏差信息，鑒頻器要求輸入的調(diào)頻信號(hào)是等幅的，因而在帶通濾波器后邊加一放大整形電路(放大限幅器)，使輸入到鑒頻器的調(diào)頻信號(hào)只有頻率的變化而沒有幅度的變化。
　主放大器的功能是放大帶通濾波器輸出的信號(hào)幅度，使之滿足整形電路對(duì)輸入信號(hào)幅度的要求。如圖6所示，主放大器是由U2、D1、D2、D3、D4、R18～R26、C12以及C14組成的限幅放大器，限幅的目的是為了避免因幅度變化引起的相位寄生調(diào)制。

　整形電路的作用是使送到鑒頻器的信號(hào)只有頻率變化而沒有幅度變化。由于信號(hào)的傳輸方式是調(diào)頻制，其幅度不含信息，所以在主放大器后面加一整形電路。 整形電路由圖6的右半部分組成，它實(shí)際上是一個(gè)分級(jí)限幅器。
　(2)測(cè)試仿真分析
　測(cè)試仿真分析主要通過在帶通濾波器的前端加入正弦波信號(hào)，測(cè)量放大電路的輸出和整形電路的輸出，通過測(cè)量其幅度的變化、波形的變化判定電路功能是否正常。仿真時(shí),在帶通濾波器前端通過信號(hào)源輸入1 800 Hz的方波信號(hào)，用四通道示波器A通道記錄其波形；測(cè)量帶通濾波器的輸出應(yīng)是近似正弦波信號(hào)，用四通道示波器B通道記錄其波形；測(cè)量放大電路的輸出信號(hào)，用四通道示波器C通道記錄其波形；測(cè)量整形電路的信號(hào)，用四通道示波器D通道記錄其波形，根據(jù)示波器各通道信號(hào)的幅值調(diào)整測(cè)量量程，以使示波器顯示清晰的波形，仿真結(jié)果如圖7所示。

　(3)測(cè)試方法分析
    首先檢驗(yàn)大小視場(chǎng)主放大器電壓增益。從“大場(chǎng)入”(“小場(chǎng)入”)插口輸入1 800 Hz正弦波信號(hào)，為主放大器輸入信號(hào),用示波器A通道測(cè)得該信號(hào)的電壓值20 mV；用示波器C通道測(cè)放大器輸出的電壓值，由于濾波器的增益為1.5，所以測(cè)得放大器輸出應(yīng)為3 V±0.3 V，輸出電壓值與輸入電壓值之比即為電壓增益,應(yīng)為100±10。其次檢驗(yàn)大小視場(chǎng)整形電路輸出方波的占空比。仿真時(shí)，當(dāng)輸入1 800 Hz信號(hào)為20 mV時(shí)，占空比為1:1，正半周寬度與負(fù)半周寬度之差小于10 ?滋s，如達(dá)不到要求可調(diào)整電阻R36，R36用于控制整形比較器的比較電壓。
4 模擬調(diào)頻信號(hào)的產(chǎn)生
    由以上分析可知，A1板的主要功能是對(duì)送入的調(diào)頻方波信號(hào)進(jìn)行濾波、放大和整形,為了驗(yàn)證A1板主要功能電路的效果，需要由通用檢測(cè)平臺(tái)提供模擬的調(diào)頻方波信號(hào)，但是平臺(tái)封裝的激勵(lì)測(cè)試功能函數(shù)并非總能滿足被測(cè)對(duì)象的所有測(cè)試，調(diào)頻方波信號(hào)既不是一般的調(diào)頻波，也無法用波形編輯器畫出來，必須根據(jù)一定的算法產(chǎn)生波形數(shù)據(jù)，驅(qū)動(dòng)信號(hào)源根據(jù)該數(shù)組中的數(shù)據(jù)產(chǎn)生波形，而平臺(tái)提供的功能函數(shù)中沒有考慮采用波形數(shù)組產(chǎn)生波形的情況，為此，軟件開發(fā)過程中需要針對(duì)上述特殊的激勵(lì)信號(hào)進(jìn)行底層編程，調(diào)頻方波信號(hào)產(chǎn)生的相關(guān)流程如圖8所示[5]。

5 測(cè)試運(yùn)行
    當(dāng)測(cè)試程序編寫完成后進(jìn)行聯(lián)調(diào)，通過在大小視場(chǎng)施加調(diào)頻方波,測(cè)試A1的濾波、放大和整形電路的輸出，“大視場(chǎng)測(cè)試”的測(cè)試結(jié)果如圖9所示。圖中送入的調(diào)頻方波信號(hào)在左上角示波器中顯示，濾波信號(hào)在右上角示波器顯示，放大的信號(hào)在左下角示波器顯示，整形信號(hào)在右下角示波器顯示。由于輸入的是仿真調(diào)制盤信號(hào)的調(diào)頻方波,在濾波器的輸出端測(cè)得的信號(hào)略有失真，經(jīng)過整形之后的信號(hào)滿足要求。實(shí)測(cè)結(jié)果基本和仿真結(jié)果一致，證明針對(duì)A1板的測(cè)試方法可行。

    本文在充分了解通用檢測(cè)平臺(tái)結(jié)構(gòu)及軟件運(yùn)行機(jī)制的前提下，對(duì)被測(cè)對(duì)象的工作原理進(jìn)行了深入的分析，采用先進(jìn)的電路仿真軟件對(duì)某型設(shè)備控制裝置的電路板進(jìn)行了原理仿真、測(cè)試仿真，確定了電路板的測(cè)試思路、測(cè)試方法。提出了基于通用檢測(cè)平臺(tái)的特殊激勵(lì)信號(hào)產(chǎn)生方法。最后對(duì)電路板進(jìn)行了實(shí)際的測(cè)試驗(yàn)證，證明了測(cè)試方法的有效性與合理性。
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