線纜測試儀拓展應用的研究

卜顯武+++彭惺惺

摘 要：隨著電子裝備技術的進步，產品結構更加緊湊，布線越來越復雜，線束間連接有各種分立元器件，布線的正確性測試具有相當大的技術難度，且傳統測試難度大、周期長、有損壞產品或相關儀器設備的風險，迫切需要用自動測試來代替傳統的人工導通測試與整機檢測相結合的較為落后的生產測試工藝，本文介紹了線纜測試儀的基本測試原理和在機載電子裝置外場測試設備布線測試中的應用和技巧。

關鍵詞：線纜測試；自動測試；四線測；拓展應用

中圖分類號：TM933 文獻標識碼：A

0.概述

線纜測試儀普遍應用于航天、航空、航海、新能源汽車、通信領域的主要電子設備中復雜線束測試，它對復雜線纜、線束、網絡的導通、絕緣、耐壓等指標的自動測試和檢驗，是線纜裝配、生產過程中不可缺少的一個環節。其綜合測試功能可代替手動和單項測試儀進行分步測試的方式，減少人為干擾因素，提高檢測效率，保證測試準確，但限用于純線纜的測試。而現在集成度越來越高的機載電路盒、外場測試儀等產品在模塊化設計時，在復雜的線束中連接了各種常用的分立電子元器件，傳統的人工導通測試不僅效率極低，尤其對錫渣、導線絲等多余物和線束破損等引起的短路故障難以發現，產品通電時將造成產品或關聯設備不同程度的損壞，無法滿足測試要求。本文討論的是利用線纜測試儀對該類檢測對象進行自動測試的一種拓展應用，深入了解其測試原理，結合對常用電子元器件特性的分析，找到適合的檢測方法，將其測試融入普通的線纜測試當中，從而完成高效率、100%準確、極速找到故障點的自動化測試。

1.系統測試原理

完整的線纜測試系統由計算機控制系統、測試系統、適配工裝（如線纜轉接箱）及待測對象組成。

測試系統分為兩線測和四線測兩類，其中兩線測的優點是測量點多、成本低，但測量精度較差；四線測，又叫開爾文四線檢測（Kelvin Four-terminal sensing）或4點探針法，這是一種電阻抗精準測量技術，它使用單獨的對載電流和電壓檢測電極，相比傳統的兩線測能夠進行更精確的測量，但是測量點相比兩線測減少了一半，因而成本更高。四線檢測的關鍵優點是分離的電流和電壓的電極，消除了內部布線和接觸電阻的阻抗，使得測量更為精確，采用四線測的線纜測試儀現已能做到將線纜電阻測量精確提高到0.001Ω，甚至更高。

無論是導通、短路、絕緣還是耐壓測試，測試基本原理都是歐姆定律。一類是給檢測對象輸入恒定電流，檢測其兩個端點間的電壓降，計算出電阻抗值；另一類是通過對兩點間加載測試要求的恒定高電壓，檢測漏電流值，計算出兩導體間的絕緣阻抗。

繼電器矩陣是線纜測試儀的測試核心部分，計算機控制系統測試軟件完成測試單元的掃描測試，繼電器矩陣按時序轉換，實現對采集點連接關系自動識別，自動識別的結果是編制測試程序的基礎。系統軟件是測試程序設計的基礎，提供了測試狀態顯示、測試參數的設置和參考點建立；測試程序建立在被測對象的連接網絡上，適配工裝確定了系統檢測點與采集點的對應關系。

2.針對含有特殊對象的測試方法

實際生產中，我們有許多重要的產品急切需要用自動測試來代替傳統的人工測試。這樣的測試對象內含復雜線束網絡，同時又包含一些功率電阻、電感、電容、二極管、繼電器、達林頓管、波段開關等電子元器件，針對該需求，對測試方法進行了分析和研究。

2.1針對功率電阻、電容、電感

功率電阻阻值范圍通常在幾歐姆到幾百歐姆，通過對設備輸出的電壓進行鉗位來限制設備輸出功率，當設置電流流過電阻并在兩端產生的電壓降超過鉗位電壓時，輸出電流將瞬間自動降低一個數量級，以保護測試對象及測試設備本身不會損壞。以電阻的標稱阻值為測試目標值，合理設置判據窗口，如目標值加減1Ω為合格范圍。對含有電容的端點間測試配置電容測量模塊，對連接電容的導線按理想導體對待。因為加入的是直流電流，電感可按測量導線的方法測試。

2.2針對二極管

二極管（包括LED）是非線性器件，具有單向導通性，以及固定的管壓降等特點。對含有二極管的線路的測試，采用分別對P、N兩端加正、反向電壓來進行測試，如：常見的硅管管壓降約為0.7V，可正向加載10mA直流電流（測二極管時電壓鉗位可設置為2V，既能保證正向加載導通，又遠遠低于反向擊穿電壓），測得壓降為0.7V，系統會計算出一個70Ω的測量結果，若正向加載1mA的直流電流，因管壓降仍為0.7V，系統將給出700Ω的測量結果，因此合格判據應根據所加載的電流而定。反向加載電流時，二極管截止，測量結果為開路（OPEN）。一正一反的測試，將導線的連接和二極管的類型、極性和是否損壞均包含在測試當中。

2.3針對繼電器

對含有繼電器的環路測試，加裝繼電器測試模塊即可完成測試。由于大多數線纜測試設備沒有增加該模塊，可以通過導線與繼電器線包形成環路的特點進行測試，對常開點采用鉤針短接線進行斷開和閉合的兩次測量。產品設計者常常會在線包兩端反向并聯一個二極管用于釋放瞬間大電流，這種情況需要分別對線包兩端加載正向和反向電流進行測試，加載正向電流時，測得結果為線包通過直流電流時的阻抗；加載反向電流時，得到二極管導通的結果。

2.4針對達林頓管

達林頓管是兩個三極管串聯，組成了一只等效的新的三極管。基極與發射極間看作兩個二極管串聯，電壓為兩個管壓降。編程時，將鉗位電壓設置增加一倍，用測試二極管的方法測試。

2.5針對開關

各類開關的接線端子經過與導線的焊接后，可能會存在損壞的情況，或閉合時接觸不良，或處于常閉故障狀態。編程時，設置分支測試1、分支測試2（根據開關檔數確定分支數），對開關閉合和斷開的兩種狀態進行測量。既檢測了導線連接的對錯，同時檢測了開關在裝配后是否能正常工作。

2.6其他

對于測試對象含有液晶屏、DC-DC電源模塊、集成電路等，編程時需將與之相連接的端點進行屏蔽，一方面防止損壞器件，另一方面避免出現不確定的網絡串接現象，影響整個測試結果。

3.測試程序編制

導線表建立是測試程序編制中最重要的步驟，包含了所有對象的連接關系、測試時應加載的電流、鉗位電壓、合格判據、對象注釋等內容，是實現正確測試的關鍵。根據測試對象的裝配接線表，分析各采集點連接關系和特點，列出直通導線表，再對含有電子元器件的網絡逐一分解，理出關系后轉化成導線表。其余部分可按編程向導分步完成。雖然該導線表的建立和完善需要耗費工程師大量精力，一旦完成并固化，將對產品的測試帶來巨大的方便，測試工只需調用程序進行一鍵測試，徹底解決了傳統測試存在的檢測時間長、效率低、系統測試風險、測試覆蓋率低和故障排除困難等問題。

結語

通過線纜測試儀自動測試的拓展應用，解決了傳統的人工導通測試與整機通電檢測相結合的落后測試手段所存在的各種問題，滿足產品檢測的要求，為眾多電子設備生產廠家解決類似問題提供了具體方法或參考方案。

參考文獻

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