自动测试系统计量保障方法研究_计量策略

论文导读:：需要对自动测试系统定期进行计量校准。针对自动测试系统的计量保障工程。某型计量保障系统设计中采用的计量策略。
论文关键词：自动测试系统，计量，量值溯源，计量策略

 

0引言

为了确保武器装备的准确性，需要对自动测试系统定期进行计量校准。而通常自动测试系统结构复杂、仪器种类繁多，如何有效的对自动测试系统进行计量校准成为计量领域研究的热点。^1-2】。

1测试系统功能结构划分

针对自动测试系统的计量保障工程，首先应对测试系统内部各个功能进行模块化化分，充分利用自动测试系统内部资源。这样设计出的计量保障系统不仅在功能上才能够更加完善，而且其造价费用能够相对降低。

某型自动测试系统是以计算机为控制中心，通过矩阵开关，以接口卡／适配器为桥梁，协调分配各种测试资源，集控制、采集、处理、存储、分析、显示、打印于一体的综合测试平台。该型自动测试系统主要由总线模块，测试资源模块计量策略，测量模块，矩阵开关模块，控制器模块等几大模块构成。图1给出了某型自动测试系统内部功能结构模块示意图。

图1自动测试系统内部功能模块示意图

2计量保障系统结构划分

自动测试系统中通常只利用了仪器的部分功能，因此，设计计量保障系统时应当有针对性。不可能计量校准所有的模块结构。应该将计量参数的选择与实际应用紧密结合起来。在某型自动测试系统计量保障工程设计中，为了使设计的计量保障系统具有通用性，将系统分为以下两大功能模块。其一，计量校准模块；其二，计量资源输出模块。计量校准模块主要完成对自动测试系统关键指标的计量校准，计量资源输出模块可以提供在计量校准过程中需要的标准信号。

（1）计量校准模块：

① 电压测量模块，完成对交/直流电压信号幅值参数指标的测量。

② 周期/频率测量模块，用于检测相关波形频率、周期等参数指标。

③ 电阻测量模块，该模块为了在计量中产生精度相对较最高的电流模块。

（2）计量资源输出模块：

① 脉冲、三角波、正余弦输出模块，用于产生计量自动测试系统需要的标准信号。该模块可以利用自动测试系统内部校准过的资源产生，也可以利用外部计量保障系统产生。

②标准直流电压信号产生模块，用于产生较高精度的直流电压。图2详细给出了计量保障系统结构图。

图2 计量保障系统结构示意图

3某型计量保障系统设计中采用的计量策略

选择计量校准参数指标时，应该充分考虑测试资源实际运用情况。保证设计的系统具有高效性、完整性。在某型计量保障系统设计时具体采用了以下准则^[6-8]论文提纲格式。

(1) 系统整体性原则

从计量角度上来看，并不关心测试系统内部是怎样进行各个信号转换、传输、修正以及补偿。这是测试系统设计工程师需要考虑的问题。我们所关心的是，自动测试系统中具体接口输出信号范围以及误差指标。

(2) 覆盖实际功能参数原则

计量校准的过程中，计量参数范围应该要覆盖测试中实际应用的参数范围，没有用到的功能参数可以不进行计量。对于通用仪器可以采用更高标准单独进行计量校准。

(3) 测试系统部分内部资源作为标准源

某型自动测试系统内部部分测试资源测试范围广且准确度高，可以利用系统内部测试资源进行互检计量策略，如ADC模块与DAC模块的互检，信号源与功率计之间，数字多用表与程控电阻等。计量校准中对部分资源先进行离站校准，然后利用自身高精度特性进行互检，保证系统形成阶梯溯源链。

(4) 无法检定的项目做功能性检查

部分测试资源和测试项目无法进行检定，通过测试设备自检进行整体测试和功能检查。

4计量指标的确立

如何确定合适的指标，确保系统形成有效的溯源链，是计量校准系统设计的关键，以下详细论述某型自动测试校准系统设计中指标确定方法。

(1)当传输通道对信号不影响或者影响不明显时，比如时间信号、频率信号等，应该按照UUT的实际情况来确定计量校准系统指标。

(2) 当某功能模块只是用于提供测试激励的情况下，TUR(测量不确定度比)最小值为1：1，应该按照提供激励信号的指标作为计量校准系统设计的指标^[3-4]。

(3) 对于传输通道对信号有比较大影响的参数，按照GJB5109－2004中准确度部分的有关要求，分成了三种情况来确定系统指标设计。

①当被测试设备误差比测试资源大很多时，即TUR大于10：1，依据UUT参数指标按（大于或等于4：1）的 TUR得到总体技术指标。

②当被测设备误差稍高于测试资源时，即TUR介于4：1到10：1之间，可由测试资源的技术指标得到总体技术指标。

③若测试资源相关参数受传输过程影响较大，应考虑信号传输中间过程的影响，结合信号传输过程给出修正值并进行不确定度评定，按JJF1059-1999测量不确定度评定与表示的评定要求得到总体技术指标^[5]。

某型综合计量校准系统的技术设计指标均按上述准则确定计量策略，经验证符合国家GJB5109－2004装备计量保障通用要求检测和校准、JJF1059-1999 测量不确定度评定与表示的评定要求。满足在计量有效期内（一般为1年），能有效溯源到国家基准。

5某型自动测试系统计量装置电源指标确定实例

为阐述某型计量保障系统设计中计量指标的确定过程，下面以系统设计中电源信号为例说明其计算过程。由于该型自动测试系统中电源信号在传输过程中的损耗较小，所以电源信号的不确定度来源主要是程控电源本身。从程控电源的技术说明书中可以得到电源本身的技术指标。电源信号作为一种激励信号，由测试维修设备程控电源提供，用来提供测试过程中所需的电源。根据上文给出的指标确定方法并且结合UUT的参数范围和最大允许误差，在表1中给出了计量保障系统电源信号总体技术指标。

表1电源信号总体技术指标

6结论

依据计量保障相关规程，从计量系统功能结构分析入手，针对自动测试系统的计量保障问题，提出计量策略、计量指标确定方法。并结合实例，给出某型计量系统电源信号指标确定过程，为设计计量保障系统提供了宝贵的实践参考依据。

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