NI TestStand處理用于航空電子的老化測(cè)試模型

Author(s):
Nick Martin BSc Hons. MIEE. - Serco Systems Engineering Business Group
Robin Lord BEng Hons. - Serco Systems Engineering Business Group

Industry:
Aerospace/Avionics

Products:
NI TestStand

The Challenge:
為軍用航空電子系統(tǒng)老化提供緊湊的基于商業(yè)現(xiàn)貨的測(cè)試方案。

The Solution:
通過(guò)NI TestStand設(shè)計(jì)并創(chuàng)建老化測(cè)試裝置。

老化測(cè)試的對(duì)象及策略
　　Serco測(cè)試系統(tǒng)公司需要開(kāi)發(fā)一種老化測(cè)試系統(tǒng)，它能夠在生產(chǎn)過(guò)程中誘導(dǎo)缺陷元件在時(shí)間及壓力方面失效，以防止致命問(wèn)題的征兆在現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)。使用最初，系統(tǒng)由于固有缺陷或生產(chǎn)相關(guān)因素導(dǎo)致的失效率很高，接下來(lái)一段時(shí)間失效率較低，直到產(chǎn)品接近使用壽命時(shí)失效率又會(huì)回升。老化過(guò)程就是熱應(yīng)力及功能性電子測(cè)試的重復(fù)循環(huán)應(yīng)用。我們將被測(cè)單元放入熱處理室，然后連接這些單元以測(cè)試設(shè)備。循環(huán)測(cè)試從加熱循環(huán)開(kāi)始，在熱處理室降溫并給被測(cè)單元斷電后暫停。

　　　　　　　　　　　　　　圖1. Serco 公司的老化測(cè)試裝置

NI TestStand 應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)
　　航空電子要求通過(guò)老化測(cè)試檢測(cè)僅在極限溫度下出現(xiàn)的問(wèn)題。老化測(cè)試循環(huán)時(shí)間較長(zhǎng)，并需要重復(fù)測(cè)試，由此可以發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并反饋給測(cè)試方案提供者。Serco 測(cè)試系統(tǒng)公司可以采用NI TestStand 來(lái)應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)：
● 保證被測(cè)單元在老化測(cè)試過(guò)程中不會(huì)處于過(guò)應(yīng)力狀態(tài)，在整個(gè)溫度范圍內(nèi)進(jìn)行足夠的測(cè)試
● 提供多個(gè)單元并行測(cè)試，從而充分利用熱處理室工作時(shí)間，最大化產(chǎn)品吞吐量
● 能夠在測(cè)試進(jìn)行中取下單個(gè)測(cè)試單元，同時(shí)不影響正在進(jìn)行的測(cè)試

　　NI TestStand 順序過(guò)程模型
　　我們將NI TestStand 默認(rèn)的順序模型分為兩個(gè)模塊——自動(dòng)化測(cè)試程序（ATP），包含用戶自定義的離散測(cè)試步驟；順序過(guò)程模型（SPM）封裝。封裝處理每個(gè)產(chǎn)品測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)操作，包括測(cè)試開(kāi)始/停止、結(jié)果記錄、及測(cè)試報(bào)告生成。我們可以有效地在封裝與用戶定義的ATP之間傳遞控制。

　　SPM被設(shè)計(jì)成每次測(cè)試一個(gè)被測(cè)單元，隨后進(jìn)入下一階段。航空電子老化要求對(duì)同一被測(cè)單元進(jìn)行多個(gè)測(cè)試循環(huán)，并且多個(gè)被測(cè)單元能夠在同一處理室中進(jìn)行測(cè)試。因此，最佳方案是改進(jìn)SPM，以創(chuàng)建老化過(guò)程模型（BPM）。

航空電子老化測(cè)試
　　為充分利用，處理室必須能夠容納不同被測(cè)單元類(lèi)型。通過(guò)允許用戶決定在運(yùn)行階段的ATP 序列，使得我們開(kāi)發(fā)的BPM能夠滿足多種被測(cè)單元類(lèi)型。

被測(cè)單元預(yù)設(shè)置
　　在測(cè)試循環(huán)的第一階段，我們通過(guò)設(shè)置變量來(lái)控制ATP流。測(cè)試類(lèi)型及循環(huán)狀態(tài)指示器分別設(shè)置為“pretemperature”和“cold”。由被測(cè)單元數(shù)據(jù)入口面板提供顯示，其外觀取決于被測(cè)單元類(lèi)型。通過(guò)該面板，操作人員能夠得到每個(gè)被測(cè)單元的細(xì)節(jié)，從而提高在同一個(gè)處理室中有多個(gè)或不同類(lèi)型的幾個(gè)被測(cè)單元時(shí)的吞吐量。狀態(tài)面板在每個(gè)被測(cè)單元初始化后加載，它能顯示被測(cè)單元位置及執(zhí)行的ATP 類(lèi)型。

　　有標(biāo)號(hào)的方塊代表每個(gè)被測(cè)單元，它們根據(jù)執(zhí)行程序中當(dāng)前狀態(tài)進(jìn)行顏色編碼。操作人員可以選擇“修正細(xì)節(jié)”按鈕來(lái)修改之前輸入的信息。這就便于在測(cè)試階段加載或卸載被測(cè)單元，以充分利用處理室資源。

老化ATP 主要順序
　　設(shè)備的初始化及操作人員的連接指令都因新加載被測(cè)單元的類(lèi)型不同而不同。

溫度測(cè)試之前的測(cè)試
　　每個(gè)被測(cè)單元的測(cè)試都要確保所有測(cè)試項(xiàng)目都優(yōu)先于熱循環(huán)測(cè)試。在測(cè)試失效時(shí)，系統(tǒng)會(huì)提供替換選項(xiàng)。測(cè)試系統(tǒng)為每個(gè)成功完成測(cè)試的被測(cè)單元生成報(bào)告。

熱循環(huán)溫度測(cè)試
　　當(dāng)處理室進(jìn)入熱循環(huán)狀態(tài)后，序列將“測(cè)試類(lèi)型”改為“溫度”測(cè)試，并調(diào)用ATP 主序列。該階段對(duì)每個(gè)被測(cè)元件執(zhí)行完整測(cè)試，并編譯獨(dú)立報(bào)告、顯示狀態(tài)面板、監(jiān)測(cè)處理室。

冷循環(huán)－測(cè)試中斷
　　當(dāng)處理室狀態(tài)進(jìn)入冷循環(huán)后，所有單元都斷電，序列回到被測(cè)單元預(yù)設(shè)置階段，并更新?tīng)顟B(tài)面板，監(jiān)測(cè)處理室。

測(cè)試終止
　　為了避免由于單個(gè)被測(cè)單元失效而造成整個(gè)測(cè)試循環(huán)終止，BPM包含了兩個(gè)不同的終止程序。在溫度測(cè)試之前的測(cè)試階段及熱循環(huán)測(cè)試階段，操作人員可以選擇“終止當(dāng)前被測(cè)單元”。序列退出ATP，返回“操作終止”子程序，這樣就能將所選被測(cè)單元斷電。BPM 隨后修改控制變量停止該被測(cè)單元位置的進(jìn)一步測(cè)試，并在報(bào)告中插入結(jié)果。操作人員還能選擇“終止所有”選項(xiàng)。該選項(xiàng)將立刻將所有被測(cè)單元斷電，完成報(bào)告并終止測(cè)試。

完成測(cè)試
　　循環(huán)測(cè)試持續(xù)進(jìn)行直到測(cè)試類(lèi)型被設(shè)置為“完成”狀態(tài)。測(cè)試將在以下情況下終止：
　　● 完成所有處理室循環(huán)測(cè)試
　　● 測(cè)試過(guò)程中停止供電，迫使序列終止
　　● 序列被終止
　　BPM有超過(guò)16 個(gè)測(cè)試項(xiàng)目及4 種被測(cè)單元變量，它被成功應(yīng)用到多種航空電子老化測(cè)試中。

　　　　　　　　　　圖2. 操作界面狀態(tài)板處理多達(dá)16 個(gè)不同被測(cè)元件類(lèi)型

開(kāi)發(fā)靈活的解決方案
　　通過(guò)修改SPM 可應(yīng)對(duì)更復(fù)雜的測(cè)試序列問(wèn)題。將這個(gè)組件與最新NI TestStand特性結(jié)合，我們能夠針對(duì)各類(lèi)測(cè)試要求實(shí)現(xiàn)獨(dú)特、靈活的解決方案。

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