卜顯武+++彭惺惺

摘 要：隨著電子裝備技術(shù)的進步，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)備的風險，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 文獻標識碼：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、耐壓等指標的自動測試和檢驗，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測試儀進行分步測試的方式，減少人為干擾因素，提高檢測效率，保證測試準確，但限用于純線纜的測試。而現(xiàn)在集成度越來越高的機載電路盒、外場測試儀等產(chǎn)品在模塊化設(shè)計時，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中，從而完成高效率、100%準確、極速找到故障點的自動化測試。

1.系統(tǒng)測試原理

完整的線纜測試系統(tǒng)由計算機控制系統(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)點是測量點多、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點探針法，這是一種電阻抗精準測量技術(shù)，它使用單獨的對載電流和電壓檢測電極，相比傳統(tǒng)的兩線測能夠進行更精確的測量，但是測量點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，檢測其兩個端點間的電壓降，計算出電阻抗值；另一類是通過對兩點間加載測試要求的恒定高電壓，檢測漏電流值，計算出兩導(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，計算機控制系統(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，實現(xiàn)對采集點連接關(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)檢測點與采集點的對應(yīng)關(guān)系。

2.針對含有特殊對象的測試方法

實際生產(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)備輸出的電壓進行鉗位來限制設(shè)備輸出功率，當設(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，以保護測試對象及測試設(shè)備本身不會損壞。以電阻的標稱阻值為測試目標值，合理設(shè)置判據(jù)窗口，如目標值加減1Ω為合格范圍。對含有電容的端點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。因為加入的是直流電流，電感可按測量導(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。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，又遠遠低于反向擊穿電壓），測得壓降為0.7V，系統(tǒng)會計算出一個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)路的特點進行測試，對常開點采用鉤針短接線進行斷開和閉合的兩次測量。產(chǎn)品設(shè)計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針對達林頓管

達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進行屏蔽，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，分析各采集點連接關(guān)系和特點，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)測試風險、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

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