1、引言
　　
　　所謂自動(dòng)檢測(cè)，是指由計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制對(duì)系統(tǒng)、設(shè)備和部件進(jìn)行性能檢測(cè)和故障診斷，是性能檢測(cè)、連續(xù)監(jiān)測(cè)、故障檢測(cè)和故障定位的總稱。現(xiàn)代自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)是計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、信息論、控制論、測(cè)量技術(shù)、傳感技術(shù)等學(xué)科發(fā)展的產(chǎn)物，是這些學(xué)科在解決系統(tǒng)、設(shè)備、部件性能檢測(cè)和故障診斷的技術(shù)問題中相結(jié)合的產(chǎn)物。凡是需要進(jìn)行性能測(cè)試和故障診斷的系統(tǒng)、設(shè)備、部件，均可以采用自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)，它既適用于電系統(tǒng)也適用于非電系統(tǒng)。電子設(shè)備的自動(dòng)檢測(cè)與機(jī)械設(shè)備的自動(dòng)檢測(cè)在基本原理上是一樣的，均采用計(jì)算機(jī)/微處理器作控制器通過測(cè)試軟件完成對(duì)性能數(shù)據(jù)的采集、變換、處理、顯示/告警等操作程序，而達(dá)到對(duì)系統(tǒng)性能的測(cè)試和故障診斷的目的。
　　
　　2、自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的基本原理
　　
　　自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)（ATS）是一個(gè)不斷發(fā)展的概念，隨著各種*在檢測(cè)領(lǐng)域的運(yùn)用，它不斷被賦予各種新的內(nèi)容和組織形式。因此，以現(xiàn)代電子設(shè)備的自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)組成原理框圖，如圖1所示，說明當(dāng)前自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的基本組成。　　圖中表明，當(dāng)前的自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，通常包括以下幾個(gè)部分。
　　
　　1、控制器
　　
　　控制器是自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的核心，它由計(jì)算機(jī)構(gòu)成。其功能是管理檢測(cè)周期，控制數(shù)據(jù)流向，接收檢測(cè)結(jié)果，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，檢查讀數(shù)是否在誤差范圍內(nèi)，進(jìn)行故障診斷，并將檢測(cè)結(jié)果送到顯示器或打印機(jī)。控制器是在檢測(cè)程序的作用下，對(duì)檢測(cè)周期內(nèi)的每一步驟進(jìn)行控制，從而完成上述功能的。
　　
　　2、激勵(lì)信號(hào)源
　　
　　激勵(lì)信號(hào)源是主動(dòng)式檢測(cè)系統(tǒng)*的組成部分．其功能是向被測(cè)單元（UUT）提供檢測(cè)所需的激勵(lì)使號(hào)。根據(jù)各種UUT的不同要求，激勵(lì)裝置的形式也不同，如交直流電源、函數(shù)發(fā)生器、D／A變換器、頻率合成器、微波源等。
　　
　　3、測(cè)量?jī)x器
　　
　　測(cè)量?jī)x器的功能是檢測(cè)UUT的輸出信號(hào)．根據(jù)檢測(cè)的不同要求，測(cè)量?jī)x器的形式也不同，如數(shù)字式多用表，頻率計(jì)，A／D變換器及其它類型的檢測(cè)儀器等。
　　
　　4、開關(guān)系統(tǒng)
　　
　　開關(guān)系統(tǒng)的功能是控制UUT和自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)中有關(guān)部件間的信號(hào)通道。即控制激勵(lì)信號(hào)輸入U(xiǎn)UT，和UUT的被測(cè)信號(hào)輸往測(cè)量裝置的信號(hào)通道。
　　
　　5、適配器
　　
　　適配器的功能是實(shí)現(xiàn)UUT與自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)之間的信號(hào)連接。
　　
　　6、人機(jī)接口
　　
　　人機(jī)接口的功能是實(shí)現(xiàn)操作員和控制器的雙向通信。常見的形式為，操作員用鍵盤或開關(guān)向控制器輸人信息，控制器將檢測(cè)結(jié)果及操作提示等有關(guān)信息送到顯示器顯示。顯示器的類型有陰極射線管（CRT）顯示器、液晶（LCD）顯示器、發(fā)光二級(jí)管（LED）顯示器或燈光顯示裝置等。當(dāng)需要打印檢測(cè)結(jié)果時(shí)，人機(jī)接口內(nèi)應(yīng)配備打印機(jī)。
　　
　　7、檢測(cè)程序
　　
　　自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)是在檢測(cè)程序的控制下進(jìn)行性能檢測(cè)和故障診斷的。檢測(cè)程序完成人機(jī)交互、儀器管理和驅(qū)動(dòng)、檢測(cè)流程控制、檢測(cè)結(jié)果的分析處理和輸出顯示、故障診斷等，是自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的重要組成部分。
　　
　　3、自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的組建及其關(guān)鍵技術(shù)
　　
　　計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展為自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)（ATS）的組建提供了多種可能，典型的自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)主要由自動(dòng)化檢測(cè)設(shè)備（ATE），檢測(cè)程序集（TPS）和檢測(cè)環(huán)境三部分組成。ATE由檢測(cè)和測(cè)量?jī)x器、主計(jì)算機(jī)、矩陣開關(guān)、通訊總線、接收器和系統(tǒng)軟件組成。典型自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的組建如圖2所示。主計(jì)算機(jī)控制檢測(cè)和測(cè)量?jī)x器以及TPS的運(yùn)行。系統(tǒng)軟件（如操作系統(tǒng)、編譯器及實(shí)驗(yàn)運(yùn)行程序等）控制檢測(cè)工作站的工作狀態(tài)，對(duì)TPS進(jìn)行開發(fā)并執(zhí)行。TPS由檢測(cè)、診斷程序，連接被測(cè)單元（UUT）和ATE的適配器及操作手冊(cè)等組成。檢測(cè)環(huán)境包括ATS的結(jié)構(gòu)描述、編程和檢測(cè)規(guī)范語言、編譯器、開發(fā)工具以及描述對(duì)象設(shè)計(jì)需求、檢測(cè)策略信息的標(biāo)準(zhǔn)格式等。　　3.1現(xiàn)代自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)組建的關(guān)鍵技術(shù)
　　
　　由于現(xiàn)代微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，檢測(cè)技術(shù)與計(jì)算機(jī)深層次的結(jié)合引起了檢測(cè)儀器領(lǐng)域的革命，全新的儀器結(jié)構(gòu)概念和檢測(cè)設(shè)備組建方式不斷更新。現(xiàn)代檢測(cè)設(shè)備組建的關(guān)鍵技術(shù)主要集中在以下幾點(diǎn)。
　　
　　一、程控接口技術(shù)
　　
　　如何實(shí)現(xiàn)檢測(cè)系統(tǒng)與被測(cè)設(shè)備間的自動(dòng)連接，是實(shí)現(xiàn)檢測(cè)過程自動(dòng)化的關(guān)鍵。用計(jì)算機(jī)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(diǎn)，并配有所需的緩沖器和多路分配器，用于完成三項(xiàng)基本任務(wù)。
　　
　　1、發(fā)生、調(diào)理（如衰減、緩沖、變換等）模擬與數(shù)字激勵(lì)，并將激勵(lì)引導(dǎo)到相應(yīng)的被測(cè)裝置；
　　
　　2、把從相應(yīng)的被測(cè)裝置引線來的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)理并引導(dǎo)到自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)；
　　
　　3、將程控負(fù)載加到相應(yīng)的被測(cè)裝置引線上。
　　
　　簡(jiǎn)言之，程控接口在程序控制下，能夠把任何檢測(cè)系統(tǒng)功能引導(dǎo)到任何被測(cè)設(shè)備，并能完成檢測(cè)。
　　
　　二、虛擬儀器技術(shù)
　　
　　80年代末期，美國(guó)NI（NationalInstrument）公司提出了虛擬儀器的概念：在一定的硬件平臺(tái)下，利用軟件在屏幕上生成虛擬面板，在軟件導(dǎo)引下進(jìn)行信號(hào)采集、運(yùn)算、分析和處理，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)儀器的各種功能。
　　
　　虛擬儀器是計(jì)算機(jī)技術(shù)同儀器技術(shù)深層次結(jié)合產(chǎn)生的全新概念的儀器，是對(duì)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(shí)現(xiàn)并擴(kuò)充傳統(tǒng)儀器的功能。
　　
　　三、專家系統(tǒng)
　　
　　自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與專家系統(tǒng)的結(jié)合也是自動(dòng)檢測(cè)領(lǐng)域的一個(gè)重要發(fā)展趨勢(shì)。專家系統(tǒng)作為人工智能的重要組成部分，于五十年代產(chǎn)生，到八十年代形成人工智能這一完整的學(xué)科體系。美國(guó)在八十年代中期就將專家系統(tǒng)引入航空機(jī)載設(shè)備的檢測(cè)，效果良好。專家系統(tǒng)與典型自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備的結(jié)合，將大大提高故障分析判斷能力，提高設(shè)備維修保障效率。
　　
　　四、現(xiàn)場(chǎng)故障檢測(cè)技術(shù)
　　
　　現(xiàn)代機(jī)載設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì)是微處理器和大規(guī)模集成電路的應(yīng)用日益普遍，現(xiàn)場(chǎng)故障檢測(cè)也就越加顯得重要。為了便于現(xiàn)場(chǎng)維修，正在開發(fā)、研究諸如特征分析、邏輯分析、電路模擬、內(nèi)在診斷等現(xiàn)場(chǎng)故障檢測(cè)技術(shù)。例如，采用“特征分析技術(shù)”，在電路圖的有關(guān)節(jié)點(diǎn)，標(biāo)明“特征”，由設(shè)備本身產(chǎn)生激勵(lì)，用一種簡(jiǎn)單的、無源的檢測(cè)儀器—特征分析儀，就能迅速地在現(xiàn)場(chǎng)找出故障，定位到元器件，從而大大地簡(jiǎn)化了維修現(xiàn)場(chǎng)的故障診斷，有效地提高了設(shè)備的戰(zhàn)備率。
　　
　　五、開放、可互操作的ATS實(shí)現(xiàn)技術(shù)
　　
　　所謂ATS的可互操作性是指兩個(gè)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(jié)構(gòu)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(gè)底層的診斷子系統(tǒng)，可以支持多種運(yùn)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范或協(xié)議，或具有*明確的定義，從而通過插入新的功能部件，即可增加、擴(kuò)展和提高系統(tǒng)的性能。
　　
　　4、基于PC的虛擬儀器技術(shù)
　　
　　一、虛擬儀器的定義及構(gòu)成
　　
　　一般說來將傳統(tǒng)儀器的硬件和計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)充分結(jié)合起來，以實(shí)現(xiàn)并擴(kuò)展傳統(tǒng)儀器的功能。因此，將數(shù)據(jù)采集卡插入計(jì)算機(jī)空閑的擴(kuò)展槽中，利用軟件在屏幕上生成虛擬面板，在軟件引導(dǎo)下進(jìn)行信號(hào)采集、運(yùn)算、分析和處理，實(shí)現(xiàn)儀器功能并完成檢測(cè)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。
　　　　虛擬儀器系統(tǒng)的基本構(gòu)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。
　　
　　1、PC總線插卡型虛擬儀器
　　
　　基于PC總線插卡型虛擬儀器它借助于插入計(jì)算機(jī)內(nèi)的數(shù)據(jù)采集卡與的軟件相結(jié)合，完成檢測(cè)任務(wù)，充分利用了計(jì)算機(jī)的總線、機(jī)箱、電源及軟件。典型插卡型虛擬儀器由傳感器、信號(hào)調(diào)理電路、數(shù)據(jù)采集卡、計(jì)算機(jī)四部分組成。多層電路板、可編程儀器放大器、即插即用、系統(tǒng)定時(shí)控制器、多數(shù)據(jù)采集板、實(shí)時(shí)系統(tǒng)集成總線、具有雙緩沖區(qū)的高速
　　
　　數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)高速傳送中斷、DMA等技術(shù)應(yīng)用，使數(shù)據(jù)采集卡能保證很高的準(zhǔn)確度與可靠性。　　2、GPIB總線方式
　　
　　GPIB技術(shù)是IEEE488標(biāo)準(zhǔn)的虛擬儀器早期的發(fā)展階段。它的出現(xiàn)使電子測(cè)量由獨(dú)立的單臺(tái)手工操作向大規(guī)模自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)發(fā)展。典型的GPIB系統(tǒng)由一臺(tái)PC機(jī)、一塊GPIB接口卡和若干臺(tái)GPIB形式的儀器通過GPIB電纜連接而成。在標(biāo)準(zhǔn)情況下，一塊GPIB接口卡可帶多達(dá)14臺(tái)的儀器，電纜長(zhǎng)度可達(dá)20米。GPIB技術(shù)可用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)儀器的操作和控制，替代傳統(tǒng)的人工操作方式，可以很方便地把多臺(tái)儀器組合起來，形成大的自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)。GPIB測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和命令簡(jiǎn)單，造價(jià)較低，主要應(yīng)用于臺(tái)式儀器市場(chǎng)。適用于度要求高，但對(duì)計(jì)算機(jī)速率要求不高的場(chǎng)合。
　　
　　3、VXI總線
　　
　　VXI總線是高速計(jì)算機(jī)總線VME在虛擬儀器領(lǐng)域的擴(kuò)展，它具有穩(wěn)定的電源、強(qiáng)有力的冷卻能力和嚴(yán)格的RFI/EMI屏蔽。由于它的標(biāo)準(zhǔn)開放，且具有結(jié)構(gòu)緊湊、數(shù)據(jù)吞吐能力強(qiáng)、定時(shí)和同步、模塊可重復(fù)利用、眾多儀器廠家支持的優(yōu)點(diǎn)，很快得到廣泛的應(yīng)用。其適合于組建大、中規(guī)模自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)以及對(duì)速度、精度要求高的場(chǎng)合。然而，組建VXI總線要求有機(jī)箱、管理器及嵌入式控制器，造價(jià)比較高。
　　
　　二、虛擬儀器系統(tǒng)的軟件
　　
　　通用計(jì)算機(jī)軟件和儀器軟件的有機(jī)組合，構(gòu)成了虛擬儀器的基本軟件框架，該軟件框架主要包括以下三部分。
　　
　　1、總線接口軟件
　　
　　總線接口軟件駐留在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之中執(zhí)行總線的特殊功能，是實(shí)現(xiàn)虛擬儀器功能的zui基礎(chǔ)軟件，一般要求該軟件還必須與其它儀器系統(tǒng)（GPIB、RS—232等）的軟件結(jié)構(gòu)兼容，以便于系統(tǒng)集成。它處于軟件框架的zui底層。
　　
　　2、儀器驅(qū)動(dòng)軟件
　　
　　儀器驅(qū)動(dòng)軟件處于軟件框架的中間層，完成對(duì)某一特定儀器的控制與通訊，它可作為用戶程序的一部分。每個(gè)儀器模塊均有自己的儀器驅(qū)動(dòng)程序。儀器驅(qū)動(dòng)程序的實(shí)質(zhì)是為用戶提供用于儀器操作的較抽象的操作函數(shù)集。對(duì)于應(yīng)用程序來說，它對(duì)儀器的操作是通過儀器驅(qū)動(dòng)程序來實(shí)現(xiàn)的；儀器驅(qū)動(dòng)程序?qū)τ趦x器的操作與管理，又是通過輸入/輸出（I/O）軟件所提供的統(tǒng)一基礎(chǔ)與格式的函數(shù)庫（VASA）調(diào)用實(shí)現(xiàn)的。
　　
　　3、應(yīng)用軟件開發(fā)環(huán)境
　　
　　應(yīng)用軟件開發(fā)環(huán)境位于軟件框架的zui頂層，它將計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)分析和顯示能力與儀器驅(qū)動(dòng)器融合在一起，為用戶開發(fā)虛擬儀器提供了必要的軟件工具和環(huán)境。目前，虛擬儀器系統(tǒng)應(yīng)用軟件開發(fā)環(huán)境主要包括兩種：一種是基于傳統(tǒng)的文本語言式平臺(tái)，主要是NI公司的LabWindows/CVI和微軟公司的VC++、VisualBasic等；一種是基于圖形化工程環(huán)境的平臺(tái)，如HP公司的HPVEE、NI公司的LabVIEW等。
　　
　　5、結(jié)束語
　　
　　未來測(cè)試系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)，在軍用領(lǐng)域，就是采用開放的商業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，大幅度減少測(cè)試系統(tǒng)軟、硬件的開發(fā)、升級(jí)的費(fèi)用，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的互操作，滿足武器維護(hù)的靈活性，實(shí)現(xiàn)各軍種間、不同維護(hù)級(jí)別間自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的通用，zui大限度地發(fā)揮測(cè)試系統(tǒng)的能力。民用領(lǐng)域，PC機(jī)的廣泛應(yīng)用給自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)領(lǐng)域帶來了革命性的變化，利用計(jì)算機(jī)豐富的軟硬件資源可以有效地突破傳統(tǒng)測(cè)試技術(shù)在數(shù)據(jù)信號(hào)處理、顯示、傳送、存儲(chǔ)、打印等方面的局限。現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)不僅要求儀器能單獨(dú)測(cè)量某個(gè)量，而且更希望它們之間能夠互相通信，實(shí)現(xiàn)信息共享，從而對(duì)被測(cè)的各系統(tǒng)進(jìn)行綜合分析、評(píng)估，得出準(zhǔn)確判斷。