一種多功能顯示器測試臺的設計及應用

戚素芳，董坤林

（國營蕪湖機械廠，安徽蕪湖 241007）

0 引言

航空飛行器座艙內的多功能顯示器用于顯示飛行器航向、姿態、告警等信息，能使飛行員感知空中、地面和海面的態勢情況，提供控制和顯示接口，對各系統狀態和健康狀況進行輔助監控與管理，對出現的故障按照故障級別進行顯示，提供應急處置信息。多功能顯示器工作正常與否，直接影響到飛行器飛行過程中的安全。為實現對多功能顯示器產品的技術性能檢測，開展多功能顯示器測試平臺的設計，有利于快速地診斷多功能顯示器性能和排除故障，提高產品的使用可靠性，具有重要的意義。

1 設計需求

研制一種航空飛行器多功能顯示器自動測試臺，滿足飛行器綜合顯示系統配套的多功能顯示器產品性能檢測需求，能夠按照有關控制接口的要求模擬飛行器提供顯示工作所需要的數據：向顯示器發送測試所需的數據，并能接收、處理和顯示顯示器發送給測試臺的數據。

測試臺具有自動測試、手動測試、實時采樣功能，可完成對被測多功能顯示器的自動檢測、生成測試文件、查詢及打印測試報告等功能。同時，測試臺具備功能擴展能力。

2 設計方案

2.1 總體設計

根據多功能顯示器測試臺總體設計需求，測試臺以計算機為控制中心，采用PXI 總線進行硬件架構設計，兼容采用RS422、RS429 總線通信的儀器資源。通過視頻信號發生器提供測試畫面。配合各類功能模塊和測試軟件，完成對被測產品各項功能和性能的測試和比對。系統可以對測試數據進行記錄、存儲、回放、分析，測試結束時能生成測試報告，有傳輸、打印功能，測試報告的內容包括各個模塊測試的結果以及測試人員、地點、時間等。

測試設備具有機內自檢測功能，每次進入系統測試軟件時對系統硬件進行檢測，并依此判斷系統是否可以正常工作，其結果顯示在計算機上，并根據故障信息給出有關維修提示。

2.2 設備技術指標

2.2.1 供電要求

（1）輸入電源：220 V±20 V，50 Hz，20 A。

（2）輸入AC 115 V，400 Hz，總功耗不大于250 W。

（3）輸出DC 28 V，功耗不小于300 W。

（4）輸出AC 115 V，400 Hz，總功耗不小于150 W。

2.2.2 機柜尺寸

機柜尺寸（高×寬×深）=1200 mm×500 mm×500mm（不含底座滾輪）。

2.2.3 環境適應性要求

工作溫度：0～50 ℃；相對濕度：≤85%；氣壓：當地大氣壓。

2.2.4 其他要求

（1）測試臺必需滿足有關設計依據文件提出的各項技術要求。

（2）測試臺具有防差錯設計、電源監測及過載保護功能，保證產品的可靠性、維修性、安全性和計量等要求，以免損壞設備本身及產品。

（3）在研制中考慮產品的通用性、模塊化要求。

（4）研制中采用成熟元器件、技術和工藝，提高產品的結構設計水平，滿足電磁兼容性要求，進行規范化管理。

2.3 硬件設計

2.3.1 系統組成

綜合產品的功能、接口特性和測試要求，按照模塊化設計思路，將硬件部分劃分為多個模塊，測試平臺系統組成見圖1。

圖1 測試臺與被測多功能顯示器系統架構

被測多功能顯示器通過專用測試電纜與測試臺相連接，信號經適配接口連接到各個功能模塊。視頻信號發生模塊產生二路視頻信號分別模擬視頻信號，觀察在被測產品上顯示的畫面是否滿足要求，視頻監視器用于觀察被測產品輸出的視頻信號是否合格。工控機與被測產品進行RS422 及ARINC429 通信來模擬相應的數據交換，用于測試被測產品的相應端口是否正常。硬件模塊如下：

（1）電源模塊：產生滿足技術要求的電源：DC 28 V 電源、AC 115 V/400 Hz 中頻電源，電壓和交流電頻率的調節由面板上的電位器實現。

（2）視頻監視器模塊：用于監視多功能顯示器的視頻輸出信號。

（3）視頻信號產生模塊：產生1 路LVDS 視頻信號和1 路RGB信號，視頻輸出控制由計算計通過串口完成。

（4）1553B 總線模塊：模擬1 路雙余度1553B 總線接口。

（5）ARINC429 總線模塊：模擬2 路ARINC429 總線接口，每路總線的傳送速率可由軟件設定。

（6）RS422 總線模塊：模擬2 路RS422 總線接口，每路總線的波特率可由軟件設定。

（7）交流同步器信號模塊：模擬2 路交流同步器信號，采用數字式控制，角度給定調節由軟件完成。

（8）交流同步器激磁信號模塊：模擬1 路交流同步器激磁信號。

（9）直流模擬量模塊：模擬1 路無線電高度信號，通過面板上的調節電位器改變給定電壓。

（10）離散量模塊：模擬測試多功能顯示器所需要的開關量信號，用面板上的扭子開關實現。

（11）計量測試模塊：提供激勵輸出信號的計量測試接口，包括電源信號、總線、直流模擬量信號、交流同步器信號、離散量信號。

（12）適配接口與信號切換模塊：實現測試臺與被測產品的電氣連接。

（13）計算機模塊：實現測試任務的控制和調度。

2.3.2 功能模塊及機箱

測試臺所需的功能模塊被合理地分配安裝在不同的測試機箱中。

2.4 軟件設計

測試臺的軟件界面采用C++編寫，采用Windows XP 操作系統，按照模塊化的設計思想進行設計。軟件包括用戶測試界面管理軟件、硬件接口驅動軟件、通信軟件、測試數據管理軟件、測試報表生成和打印軟件等。主程序界面是軟件配置、校驗校準、自動測試、手動測試和幫助等模塊的公共接口平臺，每個子功能測試模塊相對獨立，主界面窗口按照Windows 界面標準設計，進入各個子功能模塊時，先對系統硬件軟件環境進行自檢，系統自檢是在測試軟件啟動時對系統硬件進行檢測，并依此判斷系統是否可以正常工作。如果自檢不通過，對應的測試功能無法使用。軟件操作界面設計力求簡捷、方便操作。測試臺軟件流程如圖2 所示。

圖2 測試臺軟件流程

3 工程應用

3.1 試驗儀器及對象

試驗儀器：多功能顯示器測試臺（一套）。

試驗對象：某型多功能顯示器。

3.2 準備工作

將多功能顯示器測試臺接220 V 電源、115 V/400 Hz 電源，被測多功能顯示器與設備對應連接好；依次接通測試臺上的220 V 電源、115 V 電源開關，檢查電壓表顯示值是否符合要求。

3.3 產品測試

啟動工控計算機后用鼠標點擊桌面“多功能顯示器測試”快捷圖標進入測試系統，正確輸入用戶名和密碼，然后用鼠標單擊系統登錄，系統首先將進行設備自檢，主要是對設備中的通信板卡進行檢測，以確保它們能夠正常工作。設備自檢各項正常通過以后，自檢對話框自動關閉，測試軟件進入測試主界面。

此時產品檢測選項按鈕被激活，接通對應型號多功能顯示器檢測設備面板上“電源”開關，檢查“28 V”產品供電電源，若產品供電電源正常，即可打開產品上的電源開關。用鼠標點擊某型多功能顯示器檢測圖標，系統即進入產品的檢測界面。按測試工藝要求依次對多功能顯示器的電源功耗、顯示質量、導光板照明電路、亮度/對比度/字符調節功能、“白天/黑夜”模式切換功能、數據加載畫面顯示、告警畫面顯示、航向畫面顯示、姿態畫面顯示、故障清單畫面顯示以及自檢畫面顯示功能等進行測試。

3.4 結束工作

關斷產品電源開關、系統工作開關，斷開地面電源，機上各控制機構置于工作初始位置。

3.5 注意事項

多功能顯示器通電檢測時，應增加烤機時間，持續通電1 h左右。

4 結束語

本測試臺能夠滿足飛行器綜合顯示系統配套的多功能顯示器產品性能測試，完成了工程應用，制定了標準化測試流程，可廣泛應用于多種型號多功能顯示器的地面檢測，以此形成多功能顯示器的測試能力和故障排查能力，保證飛行器顯示系統的修理質量，提升飛行器修理產量和經濟效益，具有一定的工程意義。