卜顯武+++彭惺惺

摘 要：隨著電子裝備技術(shù)的進(jìn)步，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)更加緊湊，布線越來越復(fù)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(dāng)大的技術(shù)難度，且傳統(tǒng)測試難度大、周期長、有損壞產(chǎn)品或相關(guān)儀器設(shè)備的風(fēng)險(xiǎn)，迫切需要用自動測試來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工導(dǎo)通測試與整機(jī)檢測相結(jié)合的較為落后的生產(chǎn)測試工藝，本文介紹了線纜測試儀的基本測試原理和在機(jī)載電子裝置外場測試設(shè)備布線測試中的應(yīng)用和技巧。

關(guān)鍵詞：線纜測試；自動測試；四線測；拓展應(yīng)用

中圖分類號：TM933 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0.概述

線纜測試儀普遍應(yīng)用于航天、航空、航海、新能源汽車、通信領(lǐng)域的主要電子設(shè)備中復(fù)雜線束測試，它對復(fù)雜線纜、線束、網(wǎng)絡(luò)的導(dǎo)通、絕緣、耐壓等指標(biāo)的自動測試和檢驗(yàn)，是線纜裝配、生產(chǎn)過程中不可缺少的一個環(huán)節(jié)。其綜合測試功能可代替手動和單項(xiàng)測試儀進(jìn)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(zhǔn)確，但限用于純線纜的測試。而現(xiàn)在集成度越來越高的機(jī)載電路盒、外場測試儀等產(chǎn)品在模塊化設(shè)計(jì)時，在復(fù)雜的線束中連接了各種常用的分立電子元器件，傳統(tǒng)的人工導(dǎo)通測試不僅效率極低，尤其對錫渣、導(dǎo)線絲等多余物和線束破損等引起的短路故障難以發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)品通電時將造成產(chǎn)品或關(guān)聯(lián)設(shè)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(jìn)行自動測試的一種拓展應(yīng)用，深入了解其測試原理，結(jié)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(dāng)中，從而完成高效率、100%準(zhǔn)確、極速找到故障點(diǎn)的自動化測試。

1.系統(tǒng)測試原理

完整的線纜測試系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、測試系統(tǒng)、適配工裝（如線纜轉(zhuǎn)接箱）及待測對象組成。

測試系統(tǒng)分為兩線測和四線測兩類，其中兩線測的優(yōu)點(diǎn)是測量點(diǎn)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(diǎn)探針法，這是一種電阻抗精準(zhǔn)測量技術(shù)，它使用單獨(dú)的對載電流和電壓檢測電極，相比傳統(tǒng)的兩線測能夠進(jìn)行更精確的測量，但是測量點(diǎn)相比兩線測減少了一半，因而成本更高。四線檢測的關(guān)鍵優(yōu)點(diǎn)是分離的電流和電壓的電極，消除了內(nèi)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(xiàn)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(dǎo)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(diǎn)間的電壓降，計(jì)算出電阻抗值；另一類是通過對兩點(diǎn)間加載測試要求的恒定高電壓，檢測漏電流值，計(jì)算出兩導(dǎo)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(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)測試軟件完成測試單元的掃描測試，繼電器矩陣按時序轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)對采集點(diǎn)連接關(guān)系自動識別，自動識別的結(jié)果是編制測試程序的基礎(chǔ)。系統(tǒng)軟件是測試程序設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，提供了測試狀態(tài)顯示、測試參數(shù)的設(shè)置和參考點(diǎn)建立；測試程序建立在被測對象的連接網(wǎng)絡(luò)上，適配工裝確定了系統(tǒng)檢測點(diǎn)與采集點(diǎn)的對應(yīng)關(guān)系。

2.針對含有特殊對象的測試方法

實(shí)際生產(chǎn)中，我們有許多重要的產(chǎn)品急切需要用自動測試來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工測試。這樣的測試對象內(nèi)含復(fù)雜線束網(wǎng)絡(luò)，同時又包含一些功率電阻、電感、電容、二極管、繼電器、達(dá)林頓管、波段開關(guān)等電子元器件，針對該需求，對測試方法進(jìn)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(shè)備輸出的電壓進(jìn)行鉗位來限制設(shè)備輸出功率，當(dāng)設(shè)置電流流過電阻并在兩端產(chǎn)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(shù)量級，以保護(hù)測試對象及測試設(shè)備本身不會損壞。以電阻的標(biāo)稱阻值為測試目標(biāo)值，合理設(shè)置判據(jù)窗口，如目標(biāo)值加減1Ω為合格范圍。對含有電容的端點(diǎn)間測試配置電容測量模塊，對連接電容的導(dǎo)線按理想導(dǎo)體對待。因?yàn)榧尤氲氖侵绷麟娏鳎姼锌砂礈y量導(dǎo)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?qū)ㄐ?，以及固定的管壓降等特點(diǎn)。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(jìn)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(shè)置為2V，既能保證正向加載導(dǎo)通，又遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于反向擊穿電壓），測得壓降為0.7V，系統(tǒng)會計(jì)算出一個70Ω的測量結(jié)果，若正向加載1mA的直流電流，因管壓降仍為0.7V，系統(tǒng)將給出700Ω的測量結(jié)果，因此合格判據(jù)應(yīng)根據(jù)所加載的電流而定。反向加載電流時，二極管截止，測量結(jié)果為開路（OPEN）。一正一反的測試，將導(dǎo)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(dāng)中。

2.3針對繼電器

對含有繼電器的環(huán)路測試，加裝繼電器測試模塊即可完成測試。由于大多數(shù)線纜測試設(shè)備沒有增加該模塊，可以通過導(dǎo)線與繼電器線包形成環(huán)路的特點(diǎn)進(jìn)行測試，對常開點(diǎn)采用鉤針短接線進(jìn)行斷開和閉合的兩次測量。產(chǎn)品設(shè)計(jì)者常常會在線包兩端反向并聯(lián)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(jìn)行測試，加載正向電流時，測得結(jié)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(dǎo)通的結(jié)果。

2.4針對達(dá)林頓管

達(dá)林頓管是兩個三極管串聯(lián)，組成了一只等效的新的三極管?；鶚O與發(fā)射極間看作兩個二極管串聯(lián)，電壓為兩個管壓降。編程時，將鉗位電壓設(shè)置增加一倍，用測試二極管的方法測試。

2.5針對開關(guān)

各類開關(guān)的接線端子經(jīng)過與導(dǎo)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(tài)。編程時，設(shè)置分支測試1、分支測試2（根據(jù)開關(guān)檔數(shù)確定分支數(shù)），對開關(guān)閉合和斷開的兩種狀態(tài)進(jìn)行測量。既檢測了導(dǎo)線連接的對錯，同時檢測了開關(guān)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(diǎn)進(jìn)行屏蔽，一方面防止損壞器件，另一方面避免出現(xiàn)不確定的網(wǎng)絡(luò)串接現(xiàn)象，影響整個測試結(jié)果。

3.測試程序編制

導(dǎo)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(guān)系、測試時應(yīng)加載的電流、鉗位電壓、合格判據(jù)、對象注釋等內(nèi)容，是實(shí)現(xiàn)正確測試的關(guān)鍵。根據(jù)測試對象的裝配接線表，分析各采集點(diǎn)連接關(guān)系和特點(diǎn)，列出直通導(dǎo)線表，再對含有電子元器件的網(wǎng)絡(luò)逐一分解，理出關(guān)系后轉(zhuǎn)化成導(dǎo)線表。其余部分可按編程向?qū)Х植酵瓿?。雖然該導(dǎo)線表的建立和完善需要耗費(fèi)工程師大量精力，一旦完成并固化，將對產(chǎn)品的測試帶來巨大的方便，測試工只需調(diào)用程序進(jìn)行一鍵測試，徹底解決了傳統(tǒng)測試存在的檢測時間長、效率低、系統(tǒng)測試風(fēng)險(xiǎn)、測試覆蓋率低和故障排除困難等問題。

結(jié)語

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

參考文獻(xiàn)

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