自動檢測系統(tǒng)原理應用及其發(fā)展狀況

　　3 自動檢測系統(tǒng)的組建及其關鍵技術

　　計算機技術的發(fā)展為自動檢測系統(tǒng)（ATS）的組建提供了多種可能，典型的自動檢測系統(tǒng)主要由自動化檢測設備（ATE），檢測程序集（TPS）和檢測環(huán)境三部分組成。ATE由檢測和測量儀器、主計算機、矩陣開關、通訊總線、接收器和系統(tǒng)軟件組成。典型自動檢測系統(tǒng)的組建如圖2所示。主計算機控制檢測和測量儀器以及TPS的運行。系統(tǒng)軟件（如操作系統(tǒng)、編譯器及實驗運行程序等）控制檢測工作站的工作狀態(tài)，對TPS進行開發(fā)并執(zhí)行。TPS由檢測、診斷程序，連接被測單元（UUT）和ATE的適配器及操作手冊等組成。檢測環(huán)境包括ATS的結構描述、編程和檢測規(guī)范語言、編譯器、開發(fā)工具以及描述對象設計需求、檢測策略信息的標準格式等。

3.1 現(xiàn)代自動檢測系統(tǒng)組建的關鍵技術

　　由于現(xiàn)代微電子技術和計算機技術的飛速發(fā)展，檢測技術與計算機深層次的結合引起了檢測儀器領域的革命，全新的儀器結構概念和檢測設備組建方式不斷更新。現(xiàn)代檢測設備組建的關鍵技術主要集中在以下幾點。

　　一、程控接口技術

　　如何實現(xiàn)檢測系統(tǒng)與被測設備間的自動連接，是實現(xiàn)檢測過程自動化的關鍵。用計算機程序控制的接口單元（PIU）是解決這一問題的重要手段。這種程控接口（PIU）包括一組通用的連接點，并配有所需的緩沖器和多路分配器，用于完成三項基本任務。

　　1、發(fā)生、調理（如衰減、緩沖、變換等）模擬與數(shù)字激勵，并將激勵引導到相應的被測裝置；

　　2、把從相應的被測裝置引線來的測量數(shù)據(jù)進行調理并引導到自動檢測系統(tǒng)；

　　3、將程控負載加到相應的被測裝置引線上。

　　簡言之，程控接口在程序控制下，能夠把任何檢測系統(tǒng)功能引導到任何被測設備，并能完成檢測。

　　二、虛擬儀器技術

　　80年代末期，美國NI（National Instrument）公司提出了虛擬儀器的概念：在一定的硬件平臺下，利用軟件在屏幕上生成虛擬面板，在軟件導引下進行信號采集、運算、分析和處理，實現(xiàn)傳統(tǒng)儀器的各種功能。

　　虛擬儀器是計算機技術同儀器技術深層次結合產生的全新概念的儀器，是對傳統(tǒng)儀器概念的重大突破。傳統(tǒng)儀器的主要功能模塊都是以硬件（或固化的軟件）的形式存在的，而虛擬儀器是具有儀器功能的軟硬件組合體。虛擬儀器系統(tǒng)的功能可根據(jù)軟件模塊的功能及其不同組合而靈活配置，因而得以實現(xiàn)并擴充傳統(tǒng)儀器的功能。

　　三、專家系統(tǒng)

　　自動檢測技術與專家系統(tǒng)的結合也是自動檢測領域的一個重要發(fā)展趨勢。專家系統(tǒng)作為人工智能的重要組成部分，于五十年代產生，到八十年代形成人工智能這一完整的學科體系。美國在八十年代中期就率先將專家系統(tǒng)引入航空機載設備的檢測，效果良好。專家系統(tǒng)與典型自動檢測設備的結合，將大大提高故障分析判斷能力，提高設備維修保障效率。

　　四、現(xiàn)場故障檢測技術

　　現(xiàn)代機載設備的發(fā)展趨勢是微處理器和大規(guī)模集成電路的應用日益普遍，現(xiàn)場故障檢測也就越加顯得重要。為了便于現(xiàn)場維修，正在開發(fā)、研究諸如特征分析、邏輯分析、電路模擬、內在診斷等現(xiàn)場故障檢測技術。例如，采用“特征分析技術”，在電路圖的有關節(jié)點，標明“特征”，由設備本身產生激勵，用一種簡單的、無源的檢測儀器—特征分析儀，就能迅速地在現(xiàn)場找出故障，定位到元器件，從而大大地簡化了維修現(xiàn)場的故障診斷，有效地提高了設備的戰(zhàn)備率。

　　五、開放、可互操作的ATS實現(xiàn)技術

　　所謂ATS的可互操作性是指兩個以上的系統(tǒng)或部件可以直接、有效地共用數(shù)據(jù)和信息。就一般的ATS結構來說，其互操作性主要體現(xiàn)在可以共用TPS和ATE的資源，可以共用一個底層的診斷子系統(tǒng)，可以支持多種運行環(huán)境和語言。所謂系統(tǒng)的開放性是指：其功能部件采用廣泛使用的標準或協(xié)議，從而可在不同的系統(tǒng)中使用，可以與其它系統(tǒng)中的部件互操作，軟件可以方便的移植；其接口也符合廣泛使用的標準、規(guī)范或協(xié)議，或具有完全明確的定義，從而通過插入新的功能部件，即可增加、擴展和提高系統(tǒng)的性能。

　　4基于PC的虛擬儀器技術

　　一、虛擬儀器的定義及構成

　　一般說來將傳統(tǒng)儀器的硬件和最新計算機軟件技術充分結合起來，以實現(xiàn)并擴展傳統(tǒng)儀器的功能。因此，將數(shù)據(jù)采集卡插入計算機空閑的擴展槽中，利用軟件在屏幕上生成虛擬面板，在軟件引導下進行信號采集、運算、分析和處理，實現(xiàn)儀器功能并完成檢測的全過程，這就是所謂的虛擬儀器。與傳統(tǒng)儀器的比較如表1。

　　表1 虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器的比較

　　虛擬儀器系統(tǒng)的基本構成框圖如圖3所示。目前較為常用的虛擬儀器系統(tǒng)有PC總線方式、GPIB通用接口總線方式和VXI總線方式等多種類型。