汽車音頻功率放大器的自動(dòng)化測(cè)試技術(shù)

同濟(jì)大學(xué) 蔣文君

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汽車音頻功率放大器的自動(dòng)化測(cè)試技術(shù)

同濟(jì)大學(xué) 蔣文君

車載音頻功率放大器的產(chǎn)品研發(fā)一直以來受到測(cè)試效率低下的影響，嚴(yán)重的阻礙了產(chǎn)品的開發(fā)進(jìn)度，延長了新產(chǎn)品的開發(fā)周期。為了能縮短產(chǎn)品的研發(fā)周期，提高產(chǎn)品的測(cè)試效率，在總結(jié)國外相關(guān)經(jīng)驗(yàn)的條件下，我們特別采用軟件控制的方式來快速設(shè)置音頻分析儀的各項(xiàng)參數(shù)，以達(dá)到自動(dòng)快速檢測(cè)功率放大器的各項(xiàng)指標(biāo)的目的。本文系統(tǒng)的介紹了，這項(xiàng)技術(shù)的誕生，完善以及應(yīng)用的詳細(xì)過程，并運(yùn)用比對(duì)的方式，突出了此項(xiàng)技術(shù)在測(cè)量領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)以及它的所帶來的效益。希望對(duì)從事車載音視頻產(chǎn)品研發(fā)以及測(cè)試的工程師，在技術(shù)革新方面能有所啟迪。

1　車載音頻功率放大器的測(cè)試方法

目前檢測(cè)音頻功率放大器的檢測(cè)方法有2種：

第一種：手動(dòng)設(shè)置音頻信號(hào)發(fā)生器，產(chǎn)生1個(gè)輸入信號(hào)，然后把音頻發(fā)生器產(chǎn)生的信號(hào)輸入給功率放大器，最后用示波器和失真儀檢測(cè)功率放的輸出參數(shù)。這種測(cè)試方法設(shè)備成本很低，但手工設(shè)置的步驟多，耗時(shí)長。

第二種方法：在第一種的基礎(chǔ)上做了改進(jìn)，把信號(hào)發(fā)生器和失真儀集合在1個(gè)信號(hào)分析儀上，這個(gè)方法減少了設(shè)備的數(shù)量，但在調(diào)整功率放大器的輸入信號(hào)時(shí)，還是采用手工設(shè)置，設(shè)置1個(gè)參數(shù)需要5-8分鐘，另外測(cè)試數(shù)據(jù)的記錄還是采用手工記錄。這種方法仍然比較耗時(shí)。

2　車載音頻功率放大器自動(dòng)化測(cè)量技術(shù)開發(fā)的背景

汽車音頻功率放大器在生產(chǎn)過程中，需要檢測(cè)各項(xiàng)指標(biāo)。檢測(cè)的原理是利用音頻信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生信號(hào)，把信號(hào)輸入給汽車音頻功率放大器，用示波器和失真儀檢測(cè)汽車音頻功率放大器的輸出參數(shù)，從而獲得汽車音頻功率放大器的指標(biāo)。現(xiàn)有技術(shù)中將音頻信號(hào)發(fā)生器、示波器和失真儀的功能集合在一個(gè)音頻信號(hào)分析儀中，減少了設(shè)備的數(shù)量。但是，調(diào)整音頻信號(hào)分析儀提供給汽車音頻功率放大器的輸入信號(hào)的工作仍然需要手工完成，設(shè)置一個(gè)參數(shù)需要耗時(shí)5～8分鐘，另外測(cè)試數(shù)據(jù)的記錄只能采用手工記錄，所以這種檢測(cè)方法效率仍然較低。

為了克服上述檢測(cè)方法的效率低的不足之處，我們需要設(shè)計(jì)一種汽車音頻功率放大器的自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，所需的這種汽車音頻功率放大器的自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)要解決現(xiàn)有技術(shù)中檢測(cè)汽車音頻功率放大器的方法效率較低的技術(shù)問題。

3　車載音頻功率放大器自動(dòng)化測(cè)量技術(shù)的開發(fā)

我們開發(fā)的這種汽車音頻功率放大器的自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的工作原理是，將待檢測(cè)的汽車音頻功率放大器與功放負(fù)載盒連接，汽車音頻功率放大器的輸出端與功放負(fù)載盒中的負(fù)載連接，汽車音頻功率放大器的音頻信號(hào)輸入端與功放負(fù)載盒中的汽車音頻功率放大器音頻信號(hào)接口連接。利用控制器向音頻信號(hào)分析儀的輸入控制端輸出調(diào)整參數(shù)，利用控制器接收音頻信號(hào)分析儀結(jié)果輸出端返回的結(jié)果，通過對(duì)控制器的編程，由控制器自動(dòng)向音頻信號(hào)分析儀的輸入控制端輸出調(diào)整參數(shù)，自動(dòng)接收音頻信號(hào)分析儀結(jié)果輸出端返回的結(jié)果，由控制器對(duì)輸出的調(diào)整參數(shù)和返回的結(jié)果進(jìn)行比較、分析和存儲(chǔ)。

本技術(shù)和已有技術(shù)相比較，其效果是積極和明顯的。本項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于在信號(hào)分析儀的輸入控制端和結(jié)果輸出端上連接控制器，利用控制器向音頻信號(hào)分析儀的輸入控制端輸出調(diào)整參數(shù)，利用控制器接收音頻信號(hào)分析儀結(jié)果輸出端返回的結(jié)果，通過對(duì)控制器的編程，由控制器自動(dòng)向音頻信號(hào)分析儀的輸入控制端輸出調(diào)整參數(shù)，自動(dòng)接收音頻信號(hào)分析儀結(jié)果輸出端返回的結(jié)果，由控制器對(duì)輸出的調(diào)整參數(shù)和返回的結(jié)果進(jìn)行比較、分析和存儲(chǔ)。檢測(cè)過程無需調(diào)整手工參預(yù)，檢測(cè)過程耗時(shí)少，提高了測(cè)試效率，節(jié)省了人工成本，并可自動(dòng)記錄檢測(cè)結(jié)果。

程序啟動(dòng)，在檢測(cè)儀器連接正常后等待“啟動(dòng)”按鈕或“停止 ”按鈕被按下。按下“啟動(dòng)”按鈕，自動(dòng)測(cè)試程序開始運(yùn)行，先進(jìn)行檢測(cè)步驟1（Tstep=1）的測(cè)試，調(diào)用檢測(cè)步驟1相對(duì)應(yīng)的函數(shù)，發(fā)送相應(yīng)命令，并讀回?cái)?shù)據(jù)，判斷是否符合期望值，如果判斷結(jié)果為“失敗”，將重新發(fā)送命令并判斷回讀數(shù)據(jù)；如果判斷結(jié)果為“成功”，將進(jìn)一步判斷“連續(xù)成功的次數(shù)”是否達(dá)到期望值，如果“連續(xù)成功的次數(shù)”未達(dá)到期望值，將重新發(fā)送命令并判斷回讀數(shù)據(jù)；如果“連續(xù)成功的次數(shù)”達(dá)到了期望值，將進(jìn)一步判斷該檢測(cè)步驟是否為最后一步測(cè)試，如果“不是”，將進(jìn)入到下一步測(cè)試；如果“是”，將結(jié)束測(cè)試并等待“啟動(dòng) ”按鈕和“停止”按鈕被按下。當(dāng)按下“停止”按鈕以后，程序關(guān)閉。在每一步測(cè)試結(jié)束后，程序自動(dòng)將測(cè)試條件和結(jié)果保存到指定的“.xls”文檔中。

根據(jù)汽車音頻功率放大器產(chǎn)品的檢測(cè)特點(diǎn)，需要在輸入?yún)?shù)達(dá)到特定條件時(shí)，才能檢測(cè)產(chǎn)品的待測(cè)值。

首先程序?qū)⒔?jīng)驗(yàn)值發(fā)送給音頻信號(hào)分析儀1，然后回讀數(shù)據(jù)，判斷該數(shù)據(jù)與期望值之間是否在允許的誤差之內(nèi)，如果不在允許的誤差范圍之內(nèi)，將進(jìn)一步判斷該數(shù)據(jù)如果大于期望值，將減小輸入?yún)?shù)值，然后再發(fā)送給音頻分析儀并回讀數(shù)據(jù)重新判斷；如果該數(shù)據(jù)小于期望值，將增大輸入?yún)?shù)值，然后再發(fā)送給音頻分析儀并回讀數(shù)據(jù)重新判斷；如果該數(shù)據(jù)與期望值之間的誤差在允許范圍之內(nèi)，即說明輸入?yún)?shù)已達(dá)到特定條件，接下來程序?qū)l(fā)送相應(yīng)命令檢測(cè)待測(cè)指標(biāo)，并判斷檢測(cè)到的指標(biāo)是否符合期望值，然后進(jìn)入到相應(yīng)的“成功”和“失敗”處理函數(shù)。

下面以輸出功率測(cè)量為例，先將THD參數(shù)調(diào)至2.0%后再進(jìn)行測(cè)試。假定初始輸入?yún)?shù)Vin=2.0V，調(diào)節(jié)因子delV=0.1V，期望參數(shù)THD=2.0%，誤差范圍為不大于0.05%，期望輸出功率Pout=35W。首先程序?qū)⒊跏糣in發(fā)送給音頻信號(hào)分析儀1，然后讀取THD的值，如果THD=1.0%，小于期望值，則調(diào)節(jié)Vin=Vin+delV=2.1，再發(fā)送給音頻信號(hào)分析儀1，回讀THD=1.2%，再繼續(xù)調(diào)節(jié)Vin的值，直到當(dāng)Vin=2.6V時(shí)，回讀THD=2.01%，此時(shí)誤差為|2.01%-2.0%|=0.01%＜0.05%，即此時(shí)的狀態(tài)符合測(cè)量輸出功率的條件，隨后即發(fā)送測(cè)量輸出功率的命令，此時(shí)若輸出功率為30W＜Pout，程序?qū)⑦M(jìn)入“失敗”處理函數(shù)；若輸出功率為40W＞Pout，則程序進(jìn)入“成功”處理函數(shù)。

4　結(jié)束語

采用自動(dòng)化測(cè)試音頻功率放大器，可以大大提高測(cè)試效率，節(jié)省測(cè)試的人工成本，測(cè)試1個(gè)產(chǎn)品和原來老的方法相比可以節(jié)省超過80%的時(shí)間。隨著我國車載電子產(chǎn)品的研發(fā)周期越來越短，需要測(cè)試人員不斷的提高測(cè)試效率和測(cè)試的準(zhǔn)確度，通過本項(xiàng)自動(dòng)化測(cè)試技術(shù)的介紹，希望可以啟發(fā)廣大測(cè)試及研發(fā)人員開發(fā)研究新的測(cè)量技術(shù)和測(cè)試方法，為推動(dòng)民族汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。