江蘇省計量科學研究院 趙波 陳道升 吳敏ZHAO Bo CHEN Dao-sheng WU Min

符合NEBS認證要求的高低溫自動測試系統(tǒng)設(shè)計

江蘇省計量科學研究院 趙波 陳道升 吳敏ZHAO Bo CHEN Dao-sheng WU Min

針對NE B S認證標準的要求，本文提出了一種符合該標準要求的高低溫自動測試系統(tǒng)設(shè)計方案，該方案能有效改善測試點控溫精度和溫度波動度，減少人工干預(yù)，防止設(shè)備故障。

NE B S認證；環(huán)境試驗；自動測試系統(tǒng)

1.案的提出與背景

NEBS是 “ Network Equipment Building System”（網(wǎng)絡(luò)設(shè)備構(gòu)建系統(tǒng)）的英文簡稱。NEBS認證來源于1970年美國電訊業(yè)貝爾實驗室開發(fā)的一套文件，貝爾實驗室開發(fā)這份文件的初衷，是要幫助通訊設(shè)備商了解機房的環(huán)境要求，能以較低的成本設(shè)計出符合要求的通訊設(shè)備，降低設(shè)備商進入的門檻。它詳述了一個貝爾區(qū)域營運公司主機房的標準環(huán)境，包括對于機房空間及環(huán)境的描述。目前，進入美國市場銷售的電子通訊設(shè)備都要進行NEBS認證。

NEBS認證測試主要針對通訊設(shè)備，分為在物理上和環(huán)境方面的要求、在電磁兼容（EMC）和安全方面的要求兩大類，其中在物理上和環(huán)境方面的要求依據(jù)的標準為GR-63-CORE Network Equipment-Building System Requirements：Physical Protection（ 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備構(gòu)建系統(tǒng)要求：物理保護）。該標準規(guī)范了實體保護的部分，包括最基本的空間場所及環(huán)境標準，是對用在中心機房和簡易機房的通訊設(shè)備在物理上和環(huán)境方面的要求。

按NEBS標準GR-63-CORE要求，被測物前需要輔以傳感器（以溫度傳感器為例），測試系統(tǒng)布置圖如圖1a所示。傳感器的放置位置為前面板中心前d毫米處（d=380,如圖1b），應(yīng)背離恒溫恒濕房出風口[1]。測試系統(tǒng)主要有步入式恒溫恒濕房、Agilent 34970A多路數(shù)據(jù)采集儀、傳感器、被測物（通訊基站等）、計算機構(gòu)成。計算機與步入式恒溫恒濕房之間通過控制器端RS232總線連接，與Agilent 34970A之間通過RS232或GPIB總線連接。

符合NEBS認證要求的高低溫自動測試系統(tǒng)方案主要包括以下幾個方面：

（1）步入式恒溫恒濕房自動控制。通過開發(fā)計算機程序控制步入式恒溫恒濕房，實現(xiàn)自動控制、快速設(shè)置溫度曲線。

（2）開發(fā)符合NEBS認證要求的閉環(huán)反饋回路溫控系統(tǒng)。通過在被測物體處布置熱電偶等傳感器，開發(fā)計算機程序監(jiān)控和讀取該熱電偶的溫度為測試點真實的環(huán)境溫度。軟件自動把讀取到的環(huán)境溫度和目標設(shè)定溫度進行對比，根據(jù)對比的結(jié)果自動調(diào)節(jié)步入式恒溫恒濕房的溫度。這樣形成閉環(huán)反饋回路控制，以提高測試點的控溫精度和溫度波動度。

（3）試驗費用自動統(tǒng)計。自動統(tǒng)計各個客戶使用步入式恒溫恒濕房的情況，自動計算測試費用，自動按時間段匯總測試費用等功能。

2.統(tǒng)主要技術(shù)指標和技術(shù)創(chuàng)新要點

現(xiàn)有步入式恒溫恒濕房的控制為手工控制，而通過計算機程序控制步入式恒溫恒濕房將實現(xiàn)全自動控制。測試設(shè)備的自動化是未來發(fā)展的趨勢，也是國內(nèi)外各大通訊測試公司的研究方向之一。

還能大大提高測試點的精度，步入式恒溫恒濕房原有的精度為±2度。使用樣品的環(huán)境溫度進行閉環(huán)系統(tǒng)控制，來控制步入式恒溫恒濕房，精度主要取決于溫度數(shù)據(jù)記錄儀的溫度探頭的精度，如使用普通熱電偶,可以達到±1度。如使用熱敏電阻或RTD，那么精度可以達到±0.08度。具體見表1。

表1.溫度傳感器一年精度

當前測試方法為步入式恒溫恒濕房用放置在出風口的溫度探頭提供的溫度數(shù)據(jù)，與目標溫度作對比，來決定如何調(diào)整步入式恒溫恒濕房的溫度使之接近目標設(shè)定值。根據(jù)實際測試的結(jié)果分析來看，即使在溫度穩(wěn)定后，也會造成溫度的波動性比較大，大約±3℃，見表2。

表2.前測試方法溫度表

目前方法測量時影響溫度波動度有以下3個因素：

（1）用來測量被測物體環(huán)境溫度探頭的精度。

（2）用來測量被測物體環(huán)境溫度探頭的位置。當前步入式恒溫恒濕房的探頭位置是在步入式恒溫恒濕房的吹風口處，離被測物區(qū)域大約2到3米遠，該探頭的溫度與被測物的實際環(huán)境溫度會有溫度差，最大可達到5度。由于溫差的存在，而使用吹風口處探頭所測得的溫度來調(diào)節(jié)步入式恒溫恒濕房，就會有比較大的滯后，造成步入式恒溫恒濕房反復(fù)調(diào)整溫度，從而引起溫度的波動。

（3）被測物的發(fā)熱量。被測物的發(fā)熱量較大時，溫度波動較大。

本系統(tǒng)設(shè)計中將重點考慮如何降低測試點的溫度波動度，有以下幾個方法：

（1）通過使用J型、K型熱電偶或熱敏電阻提高精度。

（2）按照NEBS認證標準所規(guī)定的位置，在靠近被測物體放置溫度探頭，以此探頭溫度來作為被測物體的實際環(huán)境溫度，避免了溫差現(xiàn)象，從而有效地降低測試點的溫度波動度。

將本方案設(shè)計的閉環(huán)溫度控制系統(tǒng)應(yīng)用步入式恒溫恒濕房，溫度的波動性會有所降低，達到±1℃左右。

3.發(fā)方法簡述

用Visual Basic 6.0開發(fā)和設(shè)計人機操作界面，界面友好簡單易用。通過自定義開發(fā)的Windows XP Interface Controls，使得整個軟件界面全部采用Windows XP界面的設(shè)計，界面美觀適用。

研究實驗箱的操作方法、驅(qū)動程序及通信協(xié)議，結(jié)合RS232 Debug Assistant、RS232 ComSpy及VISA Assistant Debugger，對通信過程進行測試、監(jiān)控和分析，以實現(xiàn)電腦與實驗箱的基本通信。

用Visual Basic 6.0創(chuàng)建標準的動態(tài)鏈接庫文件(*.dll)，將電腦與實驗箱的基本通信過程封裝為類模塊的子函數(shù)。類模塊的子函數(shù)是基于實驗箱的驅(qū)動程序，并且完全遵守通信協(xié)議。使用VISA Message IO Monitor，對已封裝好的子函數(shù)通信功能進行測試和驗證。

在Visual Basic 6.0創(chuàng)建的用戶界面里，調(diào)用上一步所創(chuàng)建的動態(tài)鏈接庫文件，來與實驗箱進行后臺通訊。完成電腦與實驗箱的通信用戶操作界面。

用Visual Basic 6.0創(chuàng)建標準的項目工程(*.vbp)，將電腦與溫度數(shù)據(jù)記錄儀基本通信過程封裝標準模塊的各個子過程和函數(shù)。各個子過程和函數(shù)是基于溫度數(shù)據(jù)記錄儀的驅(qū)動程序，并且完全遵守通信協(xié)議。使用VISA Message IO Monitor，對已封裝好的過程和函數(shù)通信功能進行測試和驗證。

創(chuàng)建溫度數(shù)據(jù)記錄儀的前臺用戶操作界面，后臺調(diào)用子過程和函數(shù)。使用Windows底層消息隊列通信協(xié)議，和Windows Handle Capturing Tool同步各控制模塊。通過使用Windows ActiveX對象控制協(xié)議，與微軟公司的Excel通信，對溫度數(shù)據(jù)進行實時采集。軟件里利用Microsoft Office Excel Macro工具，進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計和分析，產(chǎn)生報告和圖表。制作用戶數(shù)據(jù)庫，用來保存不同客戶的信息，使軟件具有針對于不同客戶的配置文件。

4.統(tǒng)方案實現(xiàn)的意義

我們的環(huán)境試驗設(shè)備（如步入式恒溫恒濕房）情況在江蘇省內(nèi)處于較為領(lǐng)先的地位，但與一些通訊類外資企業(yè)，如朗訊-阿爾卡特美國總部的要求尚有差距，差距主要體現(xiàn)在以下兩個方面：

（1）在國外對測試儀器、環(huán)境試驗設(shè)備的控制均采用計算機程序自動化控制，中國國內(nèi)普遍還停留在手工控制或半自動化控制（采用設(shè)備自帶的簡易編程功能）的初級階段。

（2）NEBS認證測試參照的標準是 GR-63-CORE，其要求和國內(nèi)通行的環(huán)境高低溫標準不完全一致，需要輔助設(shè)備監(jiān)測。目前手工控制方式造成測試點的控溫精度和溫度波動度指標偏大。

另外因為在各種環(huán)境條件下試驗收費標準不同（如高溫和低溫的收費不同），因此在長期試驗后，采用人工核算試驗收費繁瑣，因該項試驗為周期結(jié)賬，有時周期在一個季度或者半年以上，造成主客雙方核算困難、收費不一致等情況。

“符合NEBS認證要求的交變濕熱自動測試系統(tǒng)設(shè)計”方案能有效解決以上三個問題，具有一定的應(yīng)用價值，主要體現(xiàn)在以下幾點：

（1）改善測試點控溫精度和溫度波動度。該自動測試系統(tǒng)采用閉環(huán)反饋方式按照程序設(shè)定的要求自動調(diào)節(jié)測試點溫度，使測試點控溫精度從設(shè)備本身的±3℃提高到±1℃，使溫度波動度達到±1℃。

（2）減少人工干預(yù)，防止設(shè)備故障?，F(xiàn)在手工控制的方式需要專人根據(jù)測試點溫度示值調(diào)節(jié)步入式恒溫恒濕房的問題，該項試驗有時需要上百個小時連續(xù)工作，需要安排值班，有時候夜間值班或者非環(huán)境試驗專業(yè)人員值班時，若采用人工控制，易造成誤操作，乃至出現(xiàn)設(shè)備故障。

（3）為客戶提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)，拓展業(yè)務(wù)的需要。為更好地服務(wù)于重點客戶，積極留住優(yōu)質(zhì)客戶，需要我們在試驗技術(shù)水平上有所提升，更好滿足客戶的需要。

GR-63-CORE, NEBSTM Requirements: Physical Protection,Telcordia Technologies, Issue 2, April 2002

High-low Temperature Automatic Test System Based on NEBS

According to NEBS certification requirements,this paper represents a high-low temperature automatic test system design which can effectively improve the accuracy of test points andthe temperature fluctuation and reduce manual intervention,evenprevent equipment damage.

NEBS certification； environmental testing；automatic test system

趙波（1979.12-），男，江蘇張家港人，工程師，博士研究生，研究方向：電子產(chǎn)品環(huán)境試驗、電磁兼容性試驗。

陳道升（1959.10-），男，江蘇江都人，高級工程師，大學，研究方向：電子產(chǎn)品環(huán)境試驗、安全試驗。

吳敏（1978.8-），男，江蘇南京人，工程師，學士，研究方向：電子產(chǎn)品環(huán)境試驗。