第一章 绪论
1.1 课题背景及意义
随着科学技术的不断发展，我国研制的飞行体类别逐渐增多，涉及领域多范围广，为了保证其安全精准的飞行，控制系统起到了关键作用。某计算机是指由基本元器件、集成电路、模块及部件设计构成的用于飞行体上进行采集控制或计算管理的计算机。它集信息采集、融合、滤波、控制于一身，其性能测试是我们在研制过程中要完成的很重要的一步，全面的、完整的测试某计算机各方面的性能，其中接口物理特性测试是一个关键环节。
某计算机功能性能测试，可以对要求的功能性能进行考察，但是并不是所有外部电应力损伤都能表现出功能异常。所以需要考察某计算机对外接口物理特性，也就是通过对外接口阻抗测试，来检测对外接口是否正常。阻抗测试以阻抗特性识别为基础，实现的是接口信号点之间阻抗差异性辨识的测试。它侧重于接口器件的物理特性、接口信号连线的生产工艺特性、接口信号的插座接触特性、接口信号之间的潜通路特性以及这些部件生产的正确性。
1.1 课题背景及意义
随着科学技术的不断发展，我国研制的飞行体类别逐渐增多，涉及领域多范围广，为了保证其安全精准的飞行，控制系统起到了关键作用。某计算机是指由基本元器件、集成电路、模块及部件设计构成的用于飞行体上进行采集控制或计算管理的计算机。它集信息采集、融合、滤波、控制于一身，其性能测试是我们在研制过程中要完成的很重要的一步，全面的、完整的测试某计算机各方面的性能，其中接口物理特性测试是一个关键环节。
某计算机功能性能测试，可以对要求的功能性能进行考察，但是并不是所有外部电应力损伤都能表现出功能异常。所以需要考察某计算机对外接口物理特性，也就是通过对外接口阻抗测试，来检测对外接口是否正常。阻抗测试以阻抗特性识别为基础，实现的是接口信号点之间阻抗差异性辨识的测试。它侧重于接口器件的物理特性、接口信号连线的生产工艺特性、接口信号的插座接触特性、接口信号之间的潜通路特性以及这些部件生产的正确性。
目前现有的对外接口阻抗测试只能通过人工手动进行测试，测试效率低，测试覆盖不全面，能否进行自动测试，提升测试覆盖性，是我们亟待解决的问题。
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第二章 系统需求分析与总体设计
2.1 需求分析
2.1.1 某计算机简介
某计算机是指由基本元器件、集成电路、模块及部件设计构成的用于飞行体上进行采集控制或计算管理的计算机，是现代飞行体系统最基础最核心的组成部分[5]。某计算机是一个计算机系统，它包括硬件和软件两大部分。其中软件又分为系统软件和应用软件两块。系统硬件为软件的运行控制以及接口信息的传送控制提供物理平台；系统软件和应用软件实现整个某计算机的系统测试、飞行控制的功能[6]。
某计算机具有通用化、小型化、高可靠性、实时性强和能抗恶劣环境等特点。随着测试要求的提高，针对测试量化和测试细化的要求，某计算机的测试系统将更好的发挥作用。
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1.2 国内外研究现状
由于技术壁垒和封锁等原因，国外公开的自动化测试技术主要有飞针测试仪、线缆测试仪等。飞针测试仪最初是为裸板而设计的，也需要复杂的软件和程序来支持，经过几年的发展已经能够有效地进行模拟在线测试[1]。线缆测试仪主要是针对线缆的开路短路、错接漏接、线阻和耐压漏电流等参数进行测试[2]。不仅可以测试还可以排除故障，可以将研制开发时间从几周缩短为几个小时，大大缩短计算机设计周期和投入市场的时间。
国内自动化测试技术主要为电气绝缘测试仪，该测试仪通过设置击穿电压，进行所需测试计算机的电路进行耐压、击穿电压以及击穿强度测试[3]。现有的阻抗测试技术对信号点之间缺乏全交叉、全自动扫描测试，阻值测试时所施加的电压不可控，有可能会导致接口电路造成软损伤，对感性和容性接口无法准确测量阻值（由于测试时间不可控引起重复测试时阻值不确定的问题）。
现有对某计算机自动测试仪主要是针对某计算机的功能性能进行测试，无法对某计算机的对外接口物理特性进行自动测试。且各针对特定的类别，缺乏通用性。测试域不足，缺乏全面性。对单机在系统中出现的供电环境、软硬件匹配等并未覆盖等问题，只采用总线环境加扰的测试方法[4]。而针对某计算机电气接口物理特性自动测试的测试系统尚无实用解决方案。
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由于技术壁垒和封锁等原因，国外公开的自动化测试技术主要有飞针测试仪、线缆测试仪等。飞针测试仪最初是为裸板而设计的，也需要复杂的软件和程序来支持，经过几年的发展已经能够有效地进行模拟在线测试[1]。线缆测试仪主要是针对线缆的开路短路、错接漏接、线阻和耐压漏电流等参数进行测试[2]。不仅可以测试还可以排除故障，可以将研制开发时间从几周缩短为几个小时，大大缩短计算机设计周期和投入市场的时间。
国内自动化测试技术主要为电气绝缘测试仪，该测试仪通过设置击穿电压，进行所需测试计算机的电路进行耐压、击穿电压以及击穿强度测试[3]。现有的阻抗测试技术对信号点之间缺乏全交叉、全自动扫描测试，阻值测试时所施加的电压不可控，有可能会导致接口电路造成软损伤，对感性和容性接口无法准确测量阻值（由于测试时间不可控引起重复测试时阻值不确定的问题）。
现有对某计算机自动测试仪主要是针对某计算机的功能性能进行测试，无法对某计算机的对外接口物理特性进行自动测试。且各针对特定的类别，缺乏通用性。测试域不足，缺乏全面性。对单机在系统中出现的供电环境、软硬件匹配等并未覆盖等问题，只采用总线环境加扰的测试方法[4]。而针对某计算机电气接口物理特性自动测试的测试系统尚无实用解决方案。
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第二章 系统需求分析与总体设计
2.1 需求分析
2.1.1 某计算机简介
某计算机是指由基本元器件、集成电路、模块及部件设计构成的用于飞行体上进行采集控制或计算管理的计算机，是现代飞行体系统最基础最核心的组成部分[5]。某计算机是一个计算机系统，它包括硬件和软件两大部分。其中软件又分为系统软件和应用软件两块。系统硬件为软件的运行控制以及接口信息的传送控制提供物理平台；系统软件和应用软件实现整个某计算机的系统测试、飞行控制的功能[6]。
某计算机具有通用化、小型化、高可靠性、实时性强和能抗恶劣环境等特点。随着测试要求的提高，针对测试量化和测试细化的要求，某计算机的测试系统将更好的发挥作用。
2.1.2 某计算机接口统计
对不同型号的某计算机接口进行了统计分析，主要功能需求有以下几方面：
（1）模拟量输出接口
模拟量电压型输出，输出范围在 0V~5V、0V~10V、-5V~5V、-10V~+10V，要求转换的分辨率为 8~16 位，转换精度为 8~14 位，转换时间为 5μs~30μs，输出为 8 路模拟量。如果是电流型输出，则通过运放进行电压电流转换完成。
对不同型号的某计算机接口进行了统计分析，主要功能需求有以下几方面：
（1）模拟量输出接口
模拟量电压型输出，输出范围在 0V~5V、0V~10V、-5V~5V、-10V~+10V，要求转换的分辨率为 8~16 位，转换精度为 8~14 位，转换时间为 5μs~30μs，输出为 8 路模拟量。如果是电流型输出，则通过运放进行电压电流转换完成。
（2）模拟量输入接口
模拟量电压型输入，输入范围在 0V~5V、0V~10V、-5V~5V、-10V~+10V，要求转换的分辨率为 8~16 位，转换精度为 8~14 位，输入为 4 路模拟量。如果是电流输入，则需要转换成电压信号进行测量。
模拟量电压型输入，输入范围在 0V~5V、0V~10V、-5V~5V、-10V~+10V，要求转换的分辨率为 8~16 位，转换精度为 8~14 位，输入为 4 路模拟量。如果是电流输入，则需要转换成电压信号进行测量。
A/D 转换接口是某计算机必须的重要接口，能够从外部引入电压信号，采集后，能够完成模拟信号到数字信号的转换，将所接收的模拟量转换成数字量进行显示。
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2.2 测试系统实现的功能 根据以上分析，我们主要针对某计算机的输入输出接口给出以下要实现的功能.
2.2.1 接口阻抗测试
接口阻抗测试是在某计算机不加电状态下进行的初步测试，目的是通过对某计算机接口的阻抗进行初步扫描，有效地测出接口信号短路、断路、错接和阻抗异常等故障[7]，从侧面反映出某计算机内部部分逻辑电路设计错误和研制中产生的错误。所以设计的测试系统要需要完成如下检测：
（1）能够检查某计算机对外接口物理连接关系（各对外连接点间短路、断路等）；
（2）在不加电条件下，判断某计算机对外接口信号的阻值特性、一致性、时变性、对照性等；
（3）检查某计算机对外接口信号连线的工艺特性，判断信号线的焊接是否正确，有无短路、断路等故障；
（4）检查某计算机对外接口信号连接插座点的接触特性，判断有无断路、短路、接触不良等现象；
2.2.1 接口阻抗测试
接口阻抗测试是在某计算机不加电状态下进行的初步测试，目的是通过对某计算机接口的阻抗进行初步扫描，有效地测出接口信号短路、断路、错接和阻抗异常等故障[7]，从侧面反映出某计算机内部部分逻辑电路设计错误和研制中产生的错误。所以设计的测试系统要需要完成如下检测：
（1）能够检查某计算机对外接口物理连接关系（各对外连接点间短路、断路等）；
（2）在不加电条件下，判断某计算机对外接口信号的阻值特性、一致性、时变性、对照性等；
（3）检查某计算机对外接口信号连线的工艺特性，判断信号线的焊接是否正确，有无短路、断路等故障；
（4）检查某计算机对外接口信号连接插座点的接触特性，判断有无断路、短路、接触不良等现象；
（5）能够对某计算机对外接口的物理连接关系进行正确性自动测试，并能够实现信号特征阻抗测试结果记录。
主要的性能指标有：测量范围：0～20MΩ；测量误差：小于 0.5%；平均测量时间：每通道不大于 3 秒；测试采用外置数字多用表，数字多用表应达到 5 位半以上精度。
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主要的性能指标有：测量范围：0～20MΩ；测量误差：小于 0.5%；平均测量时间：每通道不大于 3 秒；测试采用外置数字多用表，数字多用表应达到 5 位半以上精度。
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第三章 系统详细设计与实现 ....................................... 13
3.1 硬件设计 ...................................... 13
3.1.1 控制采集板 .................................. 13
3.1.2 继电器矩阵板卡 ..................................... 17
第四章 系统测试验证与分析 .......................................... 31
4.1 系统测试 ....................................... 31
4.2 软件评测 ...................................... 36
4.3 可靠性测试 ................................. 37
第五章 总结与展望 ....................................... 45
4.1 系统测试
（1）正确性检查
在焊接完成后，对测试系统各个板卡进行了检查。首先是检查电路板的正确性，用万用表对各个板卡的电地阻抗进行了测量。确认板卡焊接正确之后，对板卡进行了安装，组成一个完整的测试系统。
（2）加电检查
测试好所需要的电源电压数值，并确定电路板电源端与地端无短路现象后，才能给电路接通电源。对各板卡加电后，测量各板卡的二次电源，无误后进行下一步操作。表 4.1 记录了二次电源的测量结果。
（1）正确性检查
在焊接完成后，对测试系统各个板卡进行了检查。首先是检查电路板的正确性，用万用表对各个板卡的电地阻抗进行了测量。确认板卡焊接正确之后，对板卡进行了安装，组成一个完整的测试系统。
（2）加电检查
测试好所需要的电源电压数值，并确定电路板电源端与地端无短路现象后，才能给电路接通电源。对各板卡加电后，测量各板卡的二次电源，无误后进行下一步操作。表 4.1 记录了二次电源的测量结果。
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第五章 总结与展望
本次完成的某计算机电气接口物理特性测试系统的设计，根据设计目标，完成了所要求实现的功能。完善某计算机输入、输出接口对外连接间短路、断路物理状态测试；能够对环境温度、湿度进行实时自动测试；能够对不同类别某计算机对外接口的物理连接关系进行正确性自动测试；能够对接口进行安全、可靠的绝缘、耐压检查，能够实现信号特征阻抗测试结果记录；能够对某计算机多个通信接口，模拟量输入接口，模拟量输出接口，开关量输入输出接口进行测试。
测试系统符合对某计算机测试的要求，让我们的工作变得更加高效，可靠性更高，不但对可以减小我们在操作中人为引入的外部干扰，还可以更精准的对某计算机的性能进行测试，保证某计算机的质量。对工程测试在研制开发新项目以及生产测试工作等方面都起到了重要的作用。
依托本次取得的经验和成绩，在今后的工作中要引入科学的 PDCA 流程模式，养成科学分析、解决问题的习惯和意识，积极查找问题，分析问题，解决问题。在工作的其他方面举一反三，以点带面，促进工作全面协调发展。
通过以上工作，测试系统已投入使用，提升了生产效率，同时还有许多不足。本测试系统主要针对的是接口的阻抗测试，对于某计算机本身的功能测试摄入不深。在后续的研究中，将针对某计算机的功能测试进一步完善，在以后的生产实践中，将以本次课题为基础，完善其功能，增加接口性能测试，可以更加全面的测试产品。
参考文献（略）