通用ATS總體技術(shù)指標(biāo)確定方法研究與實(shí)現(xiàn)

季近健， 孟 晨， 王 成， 禹繼法

（1.軍械工程學(xué)院，河北 石家莊 050003；2.濟(jì)南軍區(qū)71573部隊(duì)，山東 煙臺 265200）

0 引 言

隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，現(xiàn)代武器系統(tǒng)的自動化程度、綜合化水平及技術(shù)密集程度不斷提高，為了快速高效地完成多種武器系統(tǒng)的功能及其性能指標(biāo)的檢測、故障診斷與維修檢測等技術(shù)保障任務(wù)，通用自動測試系統(tǒng)（automatic test system，ATS）已經(jīng)在軍事領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用。能否對通用ATS進(jìn)行全面有效的計(jì)量，保證其量值的準(zhǔn)確、統(tǒng)一是確保通用ATS完成任務(wù)的關(guān)鍵。對于通用ATS的總體技術(shù)指標(biāo)確定的準(zhǔn)確程度直接影響計(jì)量結(jié)果的判斷。所以結(jié)合通用ATS自身特點(diǎn)，對其總體技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行合理有效地分析與評定是確保通用ATS計(jì)量工作的重要方面。

1 通用ATS總體技術(shù)指標(biāo)確定的特點(diǎn)

目前，自動測試系統(tǒng)已經(jīng)由專用測試設(shè)備、臺式測試系統(tǒng)發(fā)展到第三代基于PXI、VXI總線的模塊化自動測試系統(tǒng)，并且逐漸實(shí)現(xiàn)開放性、標(biāo)準(zhǔn)化和通用化，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。隨著通用ATS的測試資源不斷增多、功能逐步強(qiáng)大，通用ATS的總體技術(shù)指標(biāo)確定有其不同以往的特點(diǎn)：

（1）通用ATS中存在大量的測試資源。測試資源及控制計(jì)算機(jī)都通過總線連接成一個(gè)整體，并且所有的輸入、輸出信號經(jīng)過陣列接口、矩陣開關(guān)、高頻開關(guān)、微波開關(guān)及連接電纜等連接設(shè)備在連接器接口處（即圖1中的計(jì)量接口處）通過適配器與武器裝備連接。在這個(gè)過程中會造成信號的損失，尤其是射頻信號源和微波信號源特別容易受到外界因素的影響和干擾。然而ATS的計(jì)量是在計(jì)量接口處進(jìn)行計(jì)量，所以總體技術(shù)指標(biāo)以計(jì)量接口處的信號指標(biāo)為標(biāo)準(zhǔn)，而不能以單個(gè)設(shè)備或者儀器的信號指標(biāo)作為系統(tǒng)的指標(biāo)。為了使計(jì)量測試結(jié)果能真實(shí)反映對測量儀器的實(shí)際應(yīng)用情況，ATS總體技術(shù)指標(biāo)的不確定度評定應(yīng)綜合考慮各個(gè)信號通道帶入的影響[1]。

圖1 通用ATS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

（2）采用虛擬儀器技術(shù)進(jìn)行通用ATS的操作。虛擬儀器技術(shù)是自動測試系統(tǒng)領(lǐng)域里程碑式的發(fā)展，極大地推動了測試技術(shù)的進(jìn)步。這種“軟件就是儀器”的技術(shù)直接將人們需要的各類數(shù)據(jù)顯示在面板上，極大方便了數(shù)據(jù)信息的獲取，提高了數(shù)據(jù)信息的處理效率，有利于總體技術(shù)指標(biāo)的不確定度分析和評定。

（3）部分測試設(shè)備的性能指標(biāo)精度非常高，與現(xiàn)役的武器裝備實(shí)際要求的精度相差較大，在這種情況下，如果按照測試設(shè)備的指標(biāo)進(jìn)行計(jì)量，則要求計(jì)量資源的指標(biāo)更高。由此不僅造成資源的浪費(fèi)，而且隨著技術(shù)指標(biāo)的提高，儀器的價(jià)格會大大提高，從而造成巨大的經(jīng)濟(jì)浪費(fèi)。所以通用ATS總體技術(shù)指標(biāo)應(yīng)結(jié)合實(shí)際UUT的需求精度，并考慮將來的擴(kuò)展能力來確定。這樣既可滿足測試要求，又可以降低計(jì)量資源性能要求，具有可擴(kuò)展性。

2 通用ATS總體技術(shù)指標(biāo)確定的原則

針對通用ATS總體技術(shù)指標(biāo)確定的特點(diǎn)，按照文獻(xiàn)[2]～文獻(xiàn)[4]國軍標(biāo)的要求，結(jié)合以往計(jì)量數(shù)據(jù)的分析情況，實(shí)際應(yīng)用中確定總體技術(shù)指標(biāo)應(yīng)遵循以下4條原則[5-6]：

（1）由于要保證儀器的精度，在確定檢定周期時(shí)按照“木桶原則”以檢定周期最小的儀器的檢定周期為ATS的檢定周期，一般取一年，而現(xiàn)代儀器的技術(shù)指標(biāo)的變化基數(shù)至少為一年，所以確定總體技術(shù)指標(biāo)時(shí)不用考慮時(shí)間的影響；另外，由于在通用ATS機(jī)箱內(nèi)部安有專用的溫控裝置，將其環(huán)境溫度控制在正常工作下，所以也不用考慮溫度的影響。

（2）ATS中的激勵(lì)類資源都配有對應(yīng)的專用電纜，已經(jīng)綜合考慮了其不確定度的情況，所以測試不確定度比的最小值為1∶1，以激勵(lì)信號源本身的技術(shù)指標(biāo)得到系統(tǒng)總體技術(shù)指標(biāo)。

（3）若UUT的允許誤差極限遠(yuǎn)大于測試資源，且信號受傳輸過程影響較小，可依據(jù)UUT參數(shù)按一定的測試不確定度比（一般取4∶1）得到總體技術(shù)指標(biāo)。

（4）若測試資源相關(guān)參數(shù)受傳輸通道影響較大，應(yīng)考慮信號傳輸中間過程各種因素的影響，結(jié)合信號傳輸?shù)拿浇榍闆r給出修正值并進(jìn)行不確定度評定。

3 通用ATS總體技術(shù)指標(biāo)的不確定度分析與評定

按照上文中的通用ATS總體技術(shù)指標(biāo)確定的原則，對ATS內(nèi)部資源進(jìn)行總體技術(shù)指標(biāo)確定時(shí)，由于測試資源較多，會遇到大量的計(jì)算問題，而且許多的計(jì)算問題都是帶有小數(shù)點(diǎn)的運(yùn)算，許多的運(yùn)算都是利用相同的公式，這無疑會影響計(jì)算速度以及增大計(jì)算量，例如：已知使用的連接電纜是Agilent 85132E，其穩(wěn)定性參數(shù)是0.22 dB，包含因子是，由連接電纜產(chǎn)生的B類不確定度為0.22/=0.127dB，其他類似的儀器受Agilent 85132E電纜影響時(shí)，也需要進(jìn)行同樣的運(yùn)算才能得到數(shù)據(jù)[7-8]。

基于以上原因，并且考慮到項(xiàng)目的軟件開發(fā)環(huán)境是LabWindows/CVI9.0，在項(xiàng)目開發(fā)初期進(jìn)行ATS總體技術(shù)指標(biāo)的確定時(shí)，決定將總體技術(shù)指標(biāo)的確定運(yùn)算過程用軟件的方式實(shí)現(xiàn)。因此，開發(fā)了基于LabWindows/CVI的通用ATS總體技術(shù)指標(biāo)確定工具，該工具主要分為激勵(lì)類資源和測試類資源兩部分。其總體程序流程圖如圖2所示。

第一部分是針對激勵(lì)類資源，根據(jù)確定原則（2），由激勵(lì)信號源本身的技術(shù)指標(biāo)按照測試不確定度比的最小值1∶1直接得到系統(tǒng)總體技術(shù)指標(biāo)，其形式如圖3所示。主要程序過程及代碼：

圖2 總體程序流程圖

圖3 通用ATS總體技術(shù)指標(biāo)

第二部分是針對測試類資源，根據(jù)確定原則（3）和原則（4），將測試類資源分為受傳輸通道影響較小和受傳輸通道影響較大兩種情況，分別按照不同的算法得出總體技術(shù)指標(biāo)。當(dāng)測試類資源受傳輸通道影響較小時(shí)，按照確定原則（3）得出總體技術(shù)指標(biāo)比較簡單；當(dāng)測試類資源受傳輸通道影響較大時(shí)，必須分別計(jì)算A類不確定度和B類不確定度，進(jìn)而得出標(biāo)準(zhǔn)不確定度以及擴(kuò)展不確定度，其形式如圖4所示。

圖4 通用ATS總體技術(shù)指標(biāo)確定工具（激勵(lì)類資源）

主要程序代碼為：

這個(gè)工具極大地方便了總體技術(shù)的確定。其優(yōu)點(diǎn)主要有：（1）計(jì)量的速度和精度都比用計(jì)算器進(jìn)行人工操作更有優(yōu)勢；（2）可以同時(shí)將總體技術(shù)指標(biāo)按照規(guī)范的形式保存在SQL數(shù)據(jù)庫（項(xiàng)目中用數(shù)據(jù)庫進(jìn)行計(jì)量結(jié)果、測試數(shù)據(jù)的管理等）中，之后進(jìn)行計(jì)量檢定和校準(zhǔn)時(shí)直接可以從數(shù)據(jù)庫中調(diào)用，節(jié)省計(jì)量時(shí)間；（3）同時(shí)也避免大量的總體技術(shù)指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行手動錄入時(shí)出現(xiàn)的誤錄錯(cuò)錄現(xiàn)象，利用此工具可以實(shí)現(xiàn)全自動化處理，大大加快項(xiàng)目開發(fā)進(jìn)度。

4 結(jié)束語

通用ATS總體技術(shù)指標(biāo)是ATS計(jì)量工作中一個(gè)重點(diǎn)難點(diǎn)問題，該文根據(jù)ATS總體技術(shù)指標(biāo)確定的特點(diǎn)，提出在確定總體技術(shù)指標(biāo)時(shí)應(yīng)該遵循的原則，并設(shè)計(jì)出方便實(shí)用的ATS總體技術(shù)指標(biāo)確定工具，極大地提高了總體技術(shù)指標(biāo)確定的精度和速度。而且為后續(xù)的檢定和校準(zhǔn)需要用到總體技術(shù)指標(biāo)提供條件，只需到數(shù)據(jù)庫中調(diào)用即可，大大提高后續(xù)的工作效率，在實(shí)際項(xiàng)目開發(fā)中得到了良好的體現(xiàn)，發(fā)揮了充分的優(yōu)勢。

[1] 高運(yùn)征，萬曉冬，楊春英.機(jī)載ATE總體技術(shù)指標(biāo)確定方法的研究[J].計(jì)算機(jī)測量與控制，2008，16（3）：304-305.

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