多路三軸光纖陀螺自動化測試系統設計與實現

摘要 因三軸光纖陀螺的測試過程復雜、耗時長、測試效率低。提出了一種多路三軸光纖陀螺自動測試系統實現方案。敘述了測試系統的硬件設計思想并給出了完成自動化測試、軟件設計方法及組建方案。測試結果表明，該系統能夠實現三軸光纖陀螺測試全程自動化，節約了成本，提高了測試效率。
關鍵詞 光纖陀螺；自動化測試系統；多通道；多線程

三軸光纖陀螺是基于Sagnac效應的光學角速率傳感器，能同時敏感空間3個正交方向的角速率。具有靈敏度高、功耗小、精度高、體積小、質量輕及成本低等優點。因而被廣泛應用于空對空導彈、衛星、飛機、輪船等方面。在國內，三軸光纖陀螺的研究已成熟；但由于三軸光纖陀螺的產量多、測試過程又相對復雜，因此快速可靠、機動靈活、高效低費的自動化測試設備，對提高測試效率有著重要意義。本設計介紹了測試設備的硬件平臺的搭建、軟件測試流程的編寫；靈活運用LabWindows／CVI的消息傳遞機制和多線程技術，可以同時實現4套三軸光纖陀螺的自動化測試。

1 測試系統的設計要求與硬件組成
1．1 自動化測試系統的設計要求
(1)實現自動化。測試系統實現測試設備的自身檢測和產品檢測；其中，設備自動檢測包括設備的供電電壓檢測和自動通斷點檢測；產品檢測包括產品通斷電壓和電流的檢測。如果電壓電流超過正常范圍，則切斷相應通道產品的電源，防止產品損壞，并記錄在案；自動進行各種環境實驗，實現所有的測試流程無人值守。
(2)實現環境實驗。自動控制溫箱并且準確實現老練前、老練中、老練后、溫循前、溫循中和溫循后等測試所需要的實驗環境。
(3)實現系統參數設置及數據采集。可以設置PC與采集卡的通信協議、產品名、溫度因子等。能夠同步采集三軸光纖陀螺的422數據、電流和電壓；能夠實步顯示采集到x軸、y軸和z軸零偏數據、溫度、脈沖數和溫箱的工作狀態。
(4)實現數據自動處理及報表生成。實現對各路數據的自動處理，并顯示處理結果，生成相應的報表。
1．2 自動化測試系統的硬件實現
三軸光纖陀螺在測試過程中，需要進行老練測試和溫循測試；通過ESPEC公司的溫箱模擬外部實驗環境。測試設備的硬件組成主要包括：供電系統、工控機、數據采集卡、信號分離及通斷電控制箱和溫箱等。
系統硬件框架結構如圖1所示。

(1)工控機，主要負責整個測試過程的監控，控制溫箱，控制陀螺通斷電，測試數據的接收、處理、存儲，實現自動化控制等。
(2)數據采集部分，主要包括PCI數據采集控制卡和4串口Moxa卡(422信號)。其中PCI數據采集控制卡采集電流和電壓，4串口Moxa卡傳輸三軸光纖陀螺產生的422信號。
(3)信號分離調理及通斷電控制箱，處理4套三軸光纖陀螺的輸出信號，實現各路產品通斷電的自動化控制。
(4)ESPEC溫箱，接收工控機串口發來的控制命令模擬所需的外部環境。
(5)供電系統，提供設備所需要的各種電壓。

2 自動化測試程序設計實現
虛擬儀器技術為數據采集提供了便利條件，主要由數據采集的硬件部分和數據分析處理的軟件部分組成。硬件部分將采集到的信號轉換成計算機能處理的信號，然后輸入到計算機中；計算機通過軟件實現數據的讀取及分析處理，并將處理結果反饋到用戶界面。設計采用NI公司的LabWindows／CVI開發環境進行測試軟件設計。LabWindows／CVI是交互式C語言開發環境，不僅提供豐富的界面資源和各種控件，方便軟件開發者根據具體需要編輯用戶界面；而且，LabWindows／CVI消息傳遞機制便于測試的自動化。另外，多線程技術用于實時多任務系統可以實現更高的效率，便于系統資源的調度與數據傳輸。可以使操作系統在完成多個任務時，均勻地分配系統時間，使應用程序獲得更快的響應和最小的阻塞。
2．1 測試界面的設計實現
系統測試軟件界面，如圖2所示。測試界面主要包括：4通道實時xyz三軸脈沖曲線、溫度曲線顯示模塊，xyz三軸實時脈沖值溫度值顯示框，數據處理模塊、系統參數設置模塊、各通道通信參數設置模塊、測試狀態顯示模塊；數據處理主要包括：曲線顯示模塊、處理數據顯示模塊、處理曲線選擇模塊等。