電路板故障診斷的多總線自動(dòng)測(cè)試技術(shù)研究

摘要：為滿足現(xiàn)代越來(lái)越復(fù)雜的電子裝備的測(cè)試需求，結(jié)合測(cè)試儀器接口多元化的發(fā)展，提出了將VXI、GPIB、1394集成于一體的多總線自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)。該測(cè)試系統(tǒng)采用具有高傳輸速率的VXI與1394總線，提高了電路板功能測(cè)試與故障診斷的效率。系統(tǒng)的通用性避免了測(cè)試系統(tǒng)重復(fù)性建設(shè)而造成的資金浪費(fèi)，降低了測(cè)試成本并以簡(jiǎn)單的繼電器開(kāi)關(guān)控制電路為例，使用支持向量機(jī)分類(lèi)器對(duì)系統(tǒng)測(cè)試所得的樣本進(jìn)行故障診斷，診斷的準(zhǔn)確率達(dá)到了99．73％。
關(guān)鍵詞：多總線；自動(dòng)測(cè)試；支持向量機(jī)；故障診斷；遺傳算法

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，測(cè)試技術(shù)對(duì)電子裝備發(fā)展的支撐作用越來(lái)越突出，測(cè)試保障裝備建設(shè)已受到前所未有的重視。為保證實(shí)際應(yīng)用時(shí)集成度越來(lái)越高的電子設(shè)備能有效、可靠的工作，得出較精確的數(shù)據(jù)，就需要一種高效率的測(cè)試設(shè)備來(lái)滿足不同電子設(shè)備的性能測(cè)試和故障診斷。因此，構(gòu)建了由GPIB、VXI、IEEE1394三總線構(gòu)成的用于飯極電路的功能測(cè)試和故障診斷的多總線自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有通用性、易操作等優(yōu)點(diǎn)，降低了測(cè)試成本，在提高故障診斷效率的同時(shí)使電路的自動(dòng)測(cè)試更加簡(jiǎn)便。并采用基于遺傳算法的支持向量機(jī)做分類(lèi)器，對(duì)系統(tǒng)測(cè)試得到的數(shù)據(jù)樣本進(jìn)行診斷，提高了故障診斷的正確性。

1 多總線自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)
該多總線自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)主要有測(cè)試機(jī)箱、主控計(jì)算機(jī)及數(shù)?；旌辖涌谶m配器三大部分組成，其中測(cè)試機(jī)箱包括了程控電源與VXI總線機(jī)箱兩部分，整體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

測(cè)試機(jī)箱的核心部分——VXI總線機(jī)箱。VXI總線技術(shù)經(jīng)多年的發(fā)展已實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化和系統(tǒng)化，具有標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)放、數(shù)據(jù)喬吐能力強(qiáng)、可靠性高、定時(shí)和同步準(zhǔn)確以及模塊可重復(fù)利用等優(yōu)點(diǎn)。VXI總線機(jī)箱由雙通道50 MHz任意波形發(fā)生器、6．5位數(shù)字多用表、2通道示波器、64通道時(shí)序數(shù)字I／O、4通道A／D、4通道D／A、32通道繼電器開(kāi)關(guān)、8×32矩陣開(kāi)關(guān)等模塊化儀器構(gòu)成。VXI模塊化儀器體積小，節(jié)約空間，
方便運(yùn)輸。VXI的這些性能優(yōu)點(diǎn)有力的保障了測(cè)試與診斷過(guò)程的高正確率與高運(yùn)行速率。主控計(jì)算機(jī)通過(guò)具有高速傳輸優(yōu)勢(shì)的1394總線與VXI總線機(jī)箱內(nèi)的零槽控制器進(jìn)行通信、用于整個(gè)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的全局監(jiān)控。
測(cè)試人員通過(guò)主控計(jì)算機(jī)，可有效的控制測(cè)試機(jī)箱，進(jìn)而完成測(cè)試。主控計(jì)算機(jī)的主要構(gòu)成部分有人機(jī)接口用戶界面、數(shù)字信號(hào)發(fā)生模塊、測(cè)試儀器模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、故障字典數(shù)據(jù)庫(kù)、功能檢測(cè)流程、故障診斷流程及其他控制模塊。各功能模塊的有機(jī)結(jié)合可幫組測(cè)試人員有效的完成測(cè)試工作。
主控計(jì)算機(jī)經(jīng)GPIB總線與程控電源相連，程控電源包含了雙路直流程控源和一路交流程控源。GPIB總線技術(shù)的應(yīng)用已比較成熟，大量的測(cè)試儀器都帶有GPIB接口。通過(guò)GPIB接口，可以將若干臺(tái)基本儀器和計(jì)算機(jī)儀器搭成積木式的測(cè)試系統(tǒng)，在計(jì)算機(jī)的控制下完成復(fù)雜的測(cè)量。該測(cè)試系統(tǒng)采用的是并行的連接方式，使計(jì)算機(jī)可同時(shí)控制3路程控電源，滿足電路測(cè)試中的各種電壓需求。
數(shù)?；旌辖涌谶m配器與測(cè)試機(jī)箱相連，測(cè)試機(jī)箱給適配器提供相應(yīng)的電源信號(hào)與測(cè)試激勵(lì)信號(hào)。適配器通過(guò)適配板與被測(cè)板相互通信，并將測(cè)試所得的數(shù)據(jù)反饋給測(cè)試機(jī)箱，由測(cè)試機(jī)箱將數(shù)據(jù)上傳至主控計(jì)算機(jī)。在測(cè)試進(jìn)行過(guò)程中可用數(shù)模混合接口適配器配套的數(shù)字探筆和模擬探筆對(duì)被測(cè)板的重要中間點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試，結(jié)構(gòu)如圖2所示。這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更方便測(cè)試的執(zhí)行。

適配器與被測(cè)板中間加入的適配板能有效的保護(hù)被測(cè)板，防止測(cè)試過(guò)程中由于人為操作的失誤或是測(cè)試程序錯(cuò)誤及測(cè)試儀器故障引起的瞬時(shí)電壓或電流過(guò)大，而導(dǎo)致的被測(cè)板損壞或?qū)y(cè)試人員的危害。同時(shí)適配板可對(duì)被測(cè)板測(cè)試所需的電源信號(hào)與測(cè)試激勵(lì)信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的穩(wěn)壓與濾波等輔助操作，提高了測(cè)試信號(hào)的質(zhì)量與測(cè)試數(shù)據(jù)的可靠性，進(jìn)而提高了故障診斷的正確性。

2 基于遺傳算法的支持向量機(jī)分類(lèi)器
支持向量機(jī)(SVM)就是先通過(guò)用內(nèi)積函數(shù)定義的非線性變換將輸入空間變換到一個(gè)高維空間，再在這個(gè)空間中求最優(yōu)分類(lèi)面。它的主要思想就是建立一個(gè)超平面作為決策面，該決策面不但能夠?qū)⑺杏?xùn)練樣本正確分類(lèi)，而且使訓(xùn)練樣本中離分類(lèi)面最近的點(diǎn)到分類(lèi)面的距離最大。
遺傳算法(GA)是一種借鑒生物界自然選擇和自然遺傳機(jī)制而形成的全局尋優(yōu)算法。先產(chǎn)生初始種群，通過(guò)選擇、交叉和變異操作，產(chǎn)生一群更適合環(huán)境的個(gè)體，經(jīng)過(guò)一代又一代的進(jìn)化，使種群最后收斂到一群最適合環(huán)境的個(gè)體，求得問(wèn)題的最優(yōu)解。