CN113075458A - 一种电气***电缆网阻值全自动化测试*** - Google Patents

一种电气***电缆网阻值全自动化测试*** Download PDF

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Abstract

本发明提出一种电气***电缆网阻值全自动化测试***，属于测量测试技术领域，包括硬件***、软件***和测试流程，硬件***采用PXI总线构架，包括机箱、***控制器、外设模块和转接电缆模块，外设模块包括开关量卡模块和数字万用表模块，转接电缆模块包括电缆转接板和转接电缆；软件***包括板卡驱动模块和上位机软件；上位机软件包括***自检模块、***设置模块、参数设置模块、电阻测试控制模块、零位校准模块、数据保存模块和数据打印模块。本发明检测精度高，测试范围广，测试速度快，易扩展，解决了现有技术中对复杂电气***电缆网阻值测试的手段效率低、可靠性差、占用大量人力的问题。

Description

一种电气***电缆网阻值全自动化测试***
技术领域
本发明属于测量测试技术领域，具体涉及一种电气***电缆网阻值全自动化测试***。
背景技术
电缆网广泛存在于各种电子设备之间，主要用于实现设备间的信号通信，电缆阻值是电缆网的重要指标之一，通过分析阻值，可判断电缆网内部是否存在隐患，电缆网的好坏也关系着***是否能稳定运行。但是制作电缆或使用电缆时，可能会由于各种原因而导致电缆出现损坏：焊接过程中可能会由于工作人员操作失误而导致电缆出现虚焊现象或者焊点错误；电缆安装时，可能会由于操作人员对电缆操作力度过大而导致电缆发生机械应变；使用电缆时，可能会受到外界恶劣环境影响而导致电缆被磨损、烧蚀并导致电缆失效。
目前，许多大型现代化设备(如飞机、导弹、汽车等)都利用电缆网传输各类传感器测量信号及控制时序信号，电缆网相当于整个***的“神经网络”，设备能否正常运行取决于电缆网的好坏。统计研究表明，上述领域中超过20％的***故障是由于电缆网的失效引起的，所以，电缆网是否“健康”影响着整个***的可靠性。
随着电子设备的规模不断提高，现代电子通信设备之间电缆网也日趋复杂，并且使用的型号众多，电缆网所使用接插件插针数目较多，完成一套电缆网的测试是一项冗杂的工作，但目前国内对复杂设备线路、电缆网导通以及绝缘测试的手段还相对比较落后，传统测试基本都是人工采用三用表、蜂鸣器等工具对电缆网进行逐点测试，并通过三用表、兆欧表显示或蜂鸣器响声来判断电缆网中某条连接线的通断和绝缘情况，利用这种方法完成电缆网的测试不仅需要耗费大量时间，并且人工操作可靠性差、测试人员容易疲劳，在测试时可能会出现各种失误，所以人工测量这种方式效率极低，已经很难满足现代化生产的需要。因此对电缆网阻值测量技术进行改善是非常必要的，随着自动化水平的不断提高，利用自动化技术实现电缆网阻值测试已成为***测试的发展方向。
综上，现有技术中对复杂设备线路、电缆网导通以及绝缘测试的手段存在效率低、可靠性差、占用大量人力的问题，亟需进行改进。
发明内容
本发明提供一种电气***电缆网阻值全自动化测试***，目的是解决现有技术中对复杂电气***电缆网阻值测试的手段效率低、可靠性差、占用大量人力的问题。
一种电气***电缆网阻值全自动化测试***，包括硬件***、软件***和测试流程，硬件***采用工控机作为***控制核心，采用PXI总线构架，硬件***包括机箱、***控制器、外设模块和转接电缆模块，外设模块包括开关量卡模块和数字万用表模块，转接电缆模块包括电缆转接板和转接电缆；软件***包括板卡驱动模块和上位机软件；上位机软件包括***自检模块、***设置模块、参数设置模块、电阻测试控制模块、零位校准模块、数据保存模块和数据打印模块，参数设置模块包括测量通道设置、阈值设置和标准值设置，电阻测试控制模块包括测量通道设置、阈值设置和标准值设置。
进一步地，测试流程包括如下步骤：
开始后，首先进行***自检，自检完成后读取接口设置，然后导入测试网表，生成测试向量，完成PXI模块初始化；
根据指令确定是否开始测试，若是，进行下一步，若不是，测试停止，PXI模块结束工作，生成测试报告，完成事后数据处理后结束测试；
若开始测试，PXI开关量卡建立连接通路，按***设置进行延时，然后由PXI万用表卡读取阻值，再次进行延时，最后PXI开关量卡断开通路，询问是否测试完成；
若测试未完成，跳转到询问是否开始测试的步骤，若测试完成，PXI模块结束工作，生成测试报告，完成事后数据处理后结束测试；
至此，完成了弹上电气***电缆网阻值的全自动化测试。
进一步地，硬件***采用自带主控卡的标准的八槽3U PXI机箱，开关量卡模块采用两块PXI-2575开关量卡，数字万用表模块采用PXI-4070数字万用表卡，机箱主控卡采用PXI-3950板卡，上位机软件通过PXI总线控制数字万用表模块和开关量卡模块。
进一步地，PXI-2575开关量卡与PXI-4070数字万用表卡利用同步扫描的方式完成开关量卡的通道切换，PXI-4070数字万用表和PXI-2575开关量卡完成初始化后，数字万用表默认测量开关量卡的扫描列表中第一通道；数字万用表测量完成后，会产生一个数字脉冲信号，即测量完成信号；通过配置数字万用表完成测量信号与开关量卡触发信号为PXI机箱背板同一触发线，数字万用表测量完成后，开关量卡会接收到测量完成信号，并自动切换到扫描列表下一通道，当开关量卡上继电器模块稳定后，数字万用表开始进行下一通道电缆网节点阻值的测量。
进一步地，板卡驱动模块中的硬件驱动函数定义数字万用表的初始化相关函数、配置函数、校准函数以及开关量卡的初始化函数和配置函数；
初始化函数完成数字万用表卡、开关量卡的仪器初始化，并获取仪器句柄，为设备分配内存空间；
配置函数完成数字万用表的属性配置，包括测量类型配置、量程配置和测量精度配置，配置函数还完成开关量卡的触发信号配置和扫描列表配置；
校准函数通过编写数据处理方法来减小测试***的误差，提高测试***的精度；
板卡驱动模块主要实现上位机软件与底层硬件进行通信，上位机软件首先通过硬件驱动函数中的初始化函数对硬件仪器进行初始化操作，并返回仪器句柄，建立硬件与上位机软件的联系，接着用户根据测量需要调用配置函数中的测量相关函数对数字万用表及开关量卡进行配置，测量完成后调用关闭函数断开仪器连接。
进一步地，***自检模块的功能包括：检查机箱PXI总线通信情况；调用自检函数并下发默认的数字万用表及开关量卡参数；读取自检函数返回值，确认数字万用表以及开关量卡工作状态。
进一步地，***设置模块的功能包括：配置数字万用表、开关量卡在PXI总线中所用资源号，设置万用表测量功能以及测量位数，设置开关量卡型号以及信号路由，完成开关量卡、数字万用表的初始化操作以及数字万用表测试配置。
进一步地，***设置模块中万用表测量功能默认为两线制测量电阻，测量位数默认设置为5.5位，设置信号路由默认选择196×1线。
进一步地，参数设置模块包括测量通道设置、阈值设置和标准值设置，参数设置模块通过设置阈值和导入测试网表文件实现测量通道选择和标准值导入，其中标准值配置用于导入电缆网各节点之间的标准电阻值，测量通道配置用于导入电缆网所需要测量的节点，测量通道配置完成后，生成开关量卡的扫描列表，阈值设置用于标准值与测量值进行比较，并根据阈值判断是否测量点阻值超差。
进一步地，电阻测试控制模块包括测量通道设置、阈值设置和标准值设置，测试过程中，软件主界面会实时显示被测阻值，并与所导入的标准值进行比对，给出测试结论，若结果超差，则弹出选择对话框。
本发明可实现的有益技术效果是：
检测精度高，测试范围广，测试速度快，易扩展，解决了现有技术中对复杂电气***电缆网阻值测试的手段效率低、可靠性差、占用大量人力的问题，具有突出的实质性特点和显著的进步。
附图说明
图1是本发明其中一种具体实施例的硬件框架；
图2是本发明其中一种具体实施例的软件***设计框图；
图3是本发明其中一种具体实施例的***测试流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案做进一步详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明要求保护的范围。
一种电气***电缆网阻值全自动化测试***的具体实施例，包括硬件***、软件***和测试流程。
1、硬件***实施方案
电气***电缆网阻值全自动化测试***主要是为了准确、方便、可靠的实现对各电缆网节点间阻值测量。本具体实施例中的电气***电缆网阻值全自动化测试***采用工控机作为***控制核心，采用PXI总线构架，使得整个***具有很高的集成度。
PXI硬件***包括机箱、***控制器、外设模块和转接电缆模块。其中机箱用于安置***控制器和外设模块；***控制器(即主控卡)作为整个***的主控单元；外设模块完成通路选择和阻值测量功能，转接电缆模块包括电缆转接板和转接电缆。本具体实施例中的电气***电缆网阻值全自动化测试***可以通过设计不同的转接电缆模块来实现对不同型号电缆网的测试，增强了仪器的通用性。
本具体实施例中电气***电缆网阻值全自动化测试***的硬件框架如图1所示。本具体实施例中的电气***电缆网阻值全自动化测试***使用凌华科技PXIS-2508(G)机箱，该机箱为标准的八槽3U PXI机箱(机箱自带主控卡)，外设模块包括开关量卡模块和数字万用表模块，本具体实施例中的开关量卡模块采用两块NI公司的PXI-2575开关量卡，数字万用表模块采用PXI-4070数字万用表卡。***具有良好的灵活性与扩展性，其中机箱主控卡采用的为ADLINK公司的PXI-3950板卡，与显示器、键盘、鼠标等外设共同用于组建电气***电缆网阻值全自动化测试***的上位机软件平台，上位机软件通过PXI总线控制数字万用表模块和开关量卡模块；PXI-4070数字万用表卡主要用于测量接入点间的阻值并保存；PXI-2575开关量卡主要用于完成测量通道切换，最多可以完成196路测点切换，***采用两块开关量卡，可最大实现196×196个测点的切换。
本具体实施例中的PXI-2575开关量卡与PXI-4070数字万用表卡可以利用同步扫描的方式来完成开关量卡的通道切换。PXI-4070数字万用表和PXI-2575开关量卡完成初始化后，数字万用表默认测量开关量卡的扫描列表中第一通道。数字万用表测量完成后，会产生一个数字脉冲信号，即测量完成信号。通过配置数字万用表完成测量信号与开关量卡触发信号为PXI机箱背板同一触发线，则数字万用表测量完成后，开关量卡会接收到测量完成信号，并自动切换到扫描列表下一通道，当开关量卡上继电器模块稳定后，数字万用表开始进行下一通道电缆网节点阻值的测量。开关模块与数字万用表模块相结合，可实现高通道数、高精度测量所需的灵活性，并且可以实现严格的自动化测试应用。
需要说明的是，PXI硬件***中的机箱、***控制器、外设模块和转接电缆模块也可以根据实际需要选用其他型号，本具体实施例中所给出的具体型号仅为更好的说明本发明所提出的技术方案，不应因此成为影响权利保护范围的约束。
2、软件***实施方案
本具体实施例中的软件采用模块化结构设计实现对电缆网阻值的测试，软件***实施方案包括板卡驱动模块设计和上位机软件设计。
2.1、板卡驱动模块设计
本具体实施例中板卡驱动模块中的硬件驱动函数主要定义了数字万用表的初始化相关函数、配置函数、校准函数以及开关量卡的初始化函数和配置函数。
初始化函数主要用于完成数字万用表卡、开关量卡的仪器初始化，并获取仪器句柄，为设备分配内存空间。
配置函数主要完成数字万用表的测量类型、量程配置、测量精度等属性配置以及完成开关量卡的触发信号、扫描列表等属性配置。
校准函数通过编写数据处理方法来减小测试***的误差，从而提高测试***的精度。
板卡驱动模块主要用于实现上位机软件与底层硬件进行通信，上位机软件首先通过硬件驱动函数中的初始化函数对硬件仪器进行初始化操作，并返回仪器句柄，建立硬件与上位机软件的联系，接着用户可根据测量需要调用配置函数中的测量相关函数对数字万用表及开关量卡进行配置，测量完成后调用关闭函数断开仪器连接。
2.2、上位机软件设计
上位机软件是对电缆阻值测试***各个功能卡进行操作的***软件。本具体实施例中的上位机软件采用模块化结构设计实现对电缆网阻值的测试，根据***软件设计模块化的思想，每个模块都分别可以利用菜单模块调出并进行配置。上位机软件启动后，自动完成硬件模块的自检，若成功，软件界面上会提示“自检成功”。测试人员可根据所测节点生成测量网表，上位机软件可导入测量网表并生成测试向量，***可以根据测试向量逐点进行测试，测试时界面会实时刷新每个测量点的阻值，并根据所配置的标准值文件与阈值判断测量点阻值是否超差，测量完成后自动生成测试报告。
如图2所示，本具体实施例中上位机软件包括***自检模块、***设置模块、参数设置模块、电阻测试控制模块、零位校准模块、数据保存模块和数据打印模块。其中参数设置模块包括测量通道设置、阈值设置和标准值设置，电阻测试控制模块包括测量通道设置、阈值设置和标准值设置。
2.2.1、***自检模块
上位机启动时就自动开始自检测测试，自检模块是为了快速检测测试***中数字万用表看、开关量卡工作是否正常，通过向数字万用表模块以及开关量卡模块发送默认参数，并读取返回值从而确定***能否正常工作。
***自检模块的主要功能为：检查机箱PXI总线通信情况；调用自检函数并下发默认的数字万用表及开关量卡参数；读取自检函数返回值，确认数字万用表以及开关量卡工作状态。
2.2.2、***设置模块
***设置模块主要用于配置数字万用表、开关量卡在PXI总线中所用资源号，设置万用表测量功能以及测量位数，设置开关量卡型号以及信号路由(默认选择196×1线)，完成开关量卡、数字万用表的初始化操作以及数字万用表测试配置。
本具体实施例中万用表测量功能默认为两线制测量电阻，测量位数默认设置为5.5位，本具体实施例中设置信号路由默认选择196×1线。以上参数均可以根据实际情况进行调整，如测量位数也可以设置为6.5位，设置为6.5位时***测量精度高，但测量速度较慢，与本具体实施例相比并无实质性的区别。
2.2.3、参数设置模块
电缆网各节点阻值测试前，必须进行参数设置。本具体实施例中参数设置模块包括测量通道设置、阈值设置和标准值设置。参数设置模块可以设置阈值，以及通过导入测试网表文件来实现测量通道选择和标准值导入。其中标准值配置用于导入电缆网各节点之间的标准电阻值，测量通道配置用于导入电缆网所需要测量的节点，测量通道配置完成后，可以生成开关量卡的扫描列表，阈值设置用于标准值与测量值进行比较，并根据阈值判断是否测量点阻值超差。
2.2.4、电阻测试控制模块
电阻测试控制模块可对指定的多组点自动进行测试，本具体实施例中电阻测试控制模块包括测量通道设置、阈值设置和标准值设置。测试过程中，软件主界面会实时显示被测阻值，并与所导入的标准值进行比对，给出测试结论，若结果超差，则弹出“是否继续”对话框。测试完成后，***会自动把测量结果保存为数据文件，方便用户查询和打印，软件可以通过暂停/继续、停止按钮来实现暂停/继续、停止功能。
2.2.5、零位校准模块
为了实现对各类仪器上不同型号电缆网的测试，并实现仪器的通用性，本具体实施例中设计了转接电缆模块，转接电缆模块包括电缆转接板和转接电缆。产品到转接电缆之间的线阻以及印制电路板上阻抗会对测量结果造成影响，因此***内部设置了零位校准模块。
零位校准前需将电缆接口测点两两进行短路，对各测点间固有线阻进行检测，并将此校准结果按照测点对应关系保存于计算机。校准结果与转接电缆和印制电路板保持对应关系，因故需要对测试电缆进行更换时，需要重新进行校准。测试仪进行通路阻值测试时，由于测试的阻值包含电缆的回路电阻，由***软件自动扣除转接电缆阻值以修正。
至此，完成了弹上电气***电缆网阻值的全自动化测试***中硬件***和软件***部分。
3、***测试流程实施方案
如图3所示，本具体实施例中的弹上电气***电缆网阻值的全自动化测试***使用时按如下步骤进行：
开始后，首先进行***自检，自检完成后读取接口设置，然后导入测试网表，生成测试向量，完成PXI模块初始化。
根据指令确定是否开始测试，若是，进行下一步，若不是，测试停止，PXI模块结束工作，生成测试报告，完成事后数据处理后结束测试。
若开始测试，PXI开关量卡建立连接通路，按***设置进行延时，然后由PXI万用表卡读取阻值，再次进行延时，最后PXI开关量卡断开通路，询问是否测试完成。
若测试未完成，跳转到询问是否开始测试的步骤，若测试完成，PXI模块结束工作，生成测试报告，完成事后数据处理后结束测试。
至此，完成了弹上电气***电缆网阻值的全自动化测试。
本具体实施例针对传统电缆测试中存在的问题，设计开发了一种自动化、高精度、快速电缆网阻值测试***。测试人员可根据所测节点生成测量网表，上位机软件可导入测量网表并生成测试向量，***可以根据测试向量逐点进行测试，并自动生成测试报告，可以方便测试人员查询或打印测试数据，便于后续故障排查和产品分析、改进。
本具体实施例主要应用于弹上电气***电缆网的阻值测试，实现阻值的自动测试以代替手持式三用表的人工测试，同时配合不同测试电缆也可完成其它接口、产品的阻值自动测试。
与现有技术相比，本具体实施例可实现如下有益技术效果：
1、检测精度高，可达到0.15％；
2、可实现对186×186节点阻值的测试，能够实现从0Ω～200MΩ阻值范围内的电阻测试，且可扩展；
3、测试***生成测试向量后，软件可以根据测试向量自动完成测试，测试速度达到300次/分钟；
4、测试仪软件可以通过调用判读文件来实现对实时测得阻值的判读，测试结果能保存、查阅及打印；
5、软硬件易于扩展，通过配合不同测试电缆可完成其他接口、产品的阻值测试。
综上，本具体实施例解决了现有技术中对复杂电气***电缆网阻值测试的手段效率低、可靠性差、占用大量人力的问题，具有突出的实质性特点和显著的进步。

Claims (10)

1.一种电气***电缆网阻值全自动化测试***，其特征在于，包括硬件***、软件***和测试流程，所述硬件***采用工控机作为***控制核心，采用PXI总线构架，所述硬件***包括机箱、***控制器、外设模块和转接电缆模块，所述外设模块包括开关量卡模块和数字万用表模块，所述转接电缆模块包括电缆转接板和转接电缆；所述软件***包括板卡驱动模块和上位机软件；所述上位机软件包括***自检模块、***设置模块、参数设置模块、电阻测试控制模块、零位校准模块、数据保存模块和数据打印模块，所述参数设置模块包括测量通道设置、阈值设置和标准值设置，所述电阻测试控制模块包括测量通道设置、阈值设置和标准值设置。
2.根据权利要求1所述的一种电气***电缆网阻值全自动化测试***，其特征在于：所述测试流程包括如下步骤：
开始后，首先进行***自检，自检完成后读取接口设置，然后导入测试网表，生成测试向量，完成PXI模块初始化；
根据指令确定是否开始测试，若是，进行下一步，若不是，测试停止，PXI模块结束工作，生成测试报告，完成事后数据处理后结束测试；
若开始测试，PXI开关量卡建立连接通路，按***设置进行延时，然后由PXI万用表卡读取阻值，再次进行延时，最后PXI开关量卡断开通路，询问是否测试完成；
若测试未完成，跳转到询问是否开始测试的步骤，若测试完成，PXI模块结束工作，生成测试报告，完成事后数据处理后结束测试；
至此，完成了弹上电气***电缆网阻值的全自动化测试。
3.根据权利要求2所述的一种电气***电缆网阻值全自动化测试***，其特征在于：所述硬件***采用自带主控卡的标准的八槽3U PXI机箱，所述开关量卡模块采用两块PXI-2575开关量卡，所述数字万用表模块采用PXI-4070数字万用表卡，所述机箱主控卡采用PXI-3950板卡，上位机软件通过PXI总线控制数字万用表模块和开关量卡模块。
4.根据权利要求3所述的一种电气***电缆网阻值全自动化测试***，其特征在于：所述PXI-2575开关量卡与PXI-4070数字万用表卡利用同步扫描的方式完成开关量卡的通道切换，PXI-4070数字万用表和PXI-2575开关量卡完成初始化后，数字万用表默认测量开关量卡的扫描列表中第一通道；数字万用表测量完成后，会产生一个数字脉冲信号，即测量完成信号；通过配置数字万用表完成测量信号与开关量卡触发信号为PXI机箱背板同一触发线，数字万用表测量完成后，开关量卡会接收到测量完成信号，并自动切换到扫描列表下一通道，当开关量卡上继电器模块稳定后，数字万用表开始进行下一通道电缆网节点阻值的测量。
5.根据权利要求4所述的一种电气***电缆网阻值全自动化测试***，其特征在于：所述板卡驱动模块中的硬件驱动函数定义数字万用表的初始化相关函数、配置函数、校准函数以及开关量卡的初始化函数和配置函数；
所述初始化函数完成数字万用表卡、开关量卡的仪器初始化，并获取仪器句柄，为设备分配内存空间；
所述配置函数完成数字万用表的属性配置，包括测量类型配置、量程配置和测量精度配置，配置函数还完成开关量卡的触发信号配置和扫描列表配置；
所述校准函数通过编写数据处理方法来减小测试***的误差，提高测试***的精度；
所述板卡驱动模块主要实现上位机软件与底层硬件进行通信，上位机软件首先通过硬件驱动函数中的初始化函数对硬件仪器进行初始化操作，并返回仪器句柄，建立硬件与上位机软件的联系，接着用户根据测量需要调用配置函数中的测量相关函数对数字万用表及开关量卡进行配置，测量完成后调用关闭函数断开仪器连接。
6.根据权利要求5所述的一种电气***电缆网阻值全自动化测试***，其特征在于：所述***自检模块的功能包括：检查机箱PXI总线通信情况；调用自检函数并下发默认的数字万用表及开关量卡参数；读取自检函数返回值，确认数字万用表以及开关量卡工作状态。
7.根据权利要求5所述的一种电气***电缆网阻值全自动化测试***，其特征在于：所述***设置模块的功能包括：配置数字万用表、开关量卡在PXI总线中所用资源号，设置万用表测量功能以及测量位数，设置开关量卡型号以及信号路由，完成开关量卡、数字万用表的初始化操作以及数字万用表测试配置。
8.根据权利要求7所述的一种电气***电缆网阻值全自动化测试***，其特征在于：所述***设置模块中万用表测量功能默认为两线制测量电阻，测量位数默认设置为5.5位，设置信号路由默认选择196×1线。
9.根据权利要求5所述的一种电气***电缆网阻值全自动化测试***，其特征在于：所述参数设置模块包括测量通道设置、阈值设置和标准值设置，所述参数设置模块通过设置阈值和导入测试网表文件实现测量通道选择和标准值导入，其中标准值配置用于导入电缆网各节点之间的标准电阻值，测量通道配置用于导入电缆网所需要测量的节点，测量通道配置完成后，生成开关量卡的扫描列表，阈值设置用于标准值与测量值进行比较，并根据阈值判断是否测量点阻值超差。
10.根据权利要求5所述的一种电气***电缆网阻值全自动化测试***，其特征在于：所述电阻测试控制模块包括测量通道设置、阈值设置和标准值设置，测试过程中，软件主界面会实时显示被测阻值，并与所导入的标准值进行比对，给出测试结论，若结果超差，则弹出选择对话框。
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