柔性测试

关键词： 测控 高可靠性 需求 测试

柔性测试（精选四篇）

柔性测试 篇1

泛华测控从1997年就开始为国防单位提供产品的测试测量解决方案, 包括技术服务、开发、销售、集成以及咨询等。现在, 泛华测控将“柔性测试技术”的理念应用到了国防工业的支持和服务上, 以满足国防工业对产品准确度和扩展性等方面日益发展的需求。

泛华测控北方区销售经理钟燕宁从测控行业的角度介绍了当前国防工业测试需求所面临的一些挑战, 例如测试设备单一性与测试要求多样性的挑战;长时间的工作需求与设备可靠性的挑战;有限投入与测试设备准确性的挑战;更加灵活的机动性要求与测试、模拟的不可重复性的挑战等。同时, 提出泛华测控的应对解决技术—“柔性测试技术”, 其是以测试测量系统的整体功能和性能为关注对象, 来对满足测试测量系统需求的这些方法和手段进行研究和开发, 并对柔性测试技术进行了深入、详细的剖析。

柔性测试 篇2

1 导电布的制备

新型导电布采用涤纶材料作为基布。在进行工艺处理之前, 须对基布表面进行预处理, 包括清理、剪切、烘干、除湿等几个步骤。

1.1 传统导电布制备工艺

传统导电布的制备工艺主要有电镀、化学镀、金属丝混纺、磁控溅射和真空蒸镀等几种工艺, 几种工艺的优缺点见表1。

其中使用最广泛的是化学镀工艺, 尽管化学镀的技术成熟、效率很高, 但存在产品性能不稳定, 产品含有磷、镉等有害元素, 并且化学镀还有废液难以处理, 污染严重的致命缺点。随着世界环保意识的不断提高, 磁控溅射、真空蒸镀等工艺得到更多的应用, 并随着人们对可靠、清洁、污染小的制备工艺的需求, 传统工艺的融合得到开发应用。

1.2 新型导电布采用的制备工艺

新型柔性毫米波材料导电布制备过程是将经过预处理的涤纶基布放入已抽成真空的真空室内, 向真空室内注入少量氩气, 正负极之间产生辉光放电, 使氩气电离, 受磁场影响, 氩气正离子与阴极上的金属镍靶碰撞, 靶材在碰撞能量作用下, 使镍靶表面的原子或分子溅镀附着在涤纶基布表面上。经过溅射的基布通过复合镀膜技术分别电镀金属铜和金属镍, 制成Ni/Cu/Ni膜层结构的导电布[4]。

新型柔性毫米波材料导电布的制备所采用的磁控溅射与电镀复合镀膜技术是将两种传统的导电布制备工艺有机地结合起来。即采用磁控溅射工艺对基布进行导电化处理, 生成附着力好的金属过渡层, 再利用电镀在此基础上加厚镀层, 生成与基布结合强度高且均匀稳定的金属膜。这种新型工艺方法既能克服其他传统工艺存在的一些缺陷, 又能将磁控溅射附着力良好与电镀高效低成本的优势相结合。

2 导电布性能分析

2.1 导电布的导电性能

材料的导电性能与其毫米波辐射性能有直接的关系, 导电性越强, 其毫米波辐射性能越接近金属材料。将制备的导电布裁剪成50 mm×25 mm试样, 用ZY9987型微欧仪测量表面电阻, 取6个试样的平均值, 测量结果为≤0.02Ω。由此可见, 导电布的导电性接近金属。

2.2 导电布的镀层附着性能

采用胶粘法测定镀层附着力, 将附着强度大于10 N/25 mm, 长度约为90 mm的胶带粘附在制备的导电布镀层表面, 用3 kg的橡皮辊滚压15次, 再用垂直镀层的拉力迅速剥离胶带, 目视粘胶带, 仅有少量金属颗粒被剥离, 说明镀层与基材之间结合良好, 附着力合格。

3 导电布测试

3.1 测试原理

物体本身的毫米波辐射信号, 取决于物体的几何特性和介电特性。亮度温度描述的是物体自身的辐射温度, 而辐射计接收到的辐射, 除了物体自身的辐射, 还有物体散射周围环境及天空的辐射, 以及传播路径上大气的辐射, 这些辐射之和称为物体的视在温度, 它其实就是天线口面附近的亮度表征。在实际应用中, 视在温度也即通常意义上的辐射温度[5]。

采用一个简单的二维模式来分析计算辐射温度。当辐射计天线扫描到地面时, 则天线口面附近的辐射温度可表示为[6]

式中, θ为入射角;ϕ为方位角 (可认为它的变化不影响探测) ;pi为极化 (i既表示水平极化也表示垂直极化) ;Δf为接收机的带宽;ρg为地面的反射系数;εg、εat为地面和大气的发射率;Ts、Tg、Tat为天空、地面和大气的真实温度。

当天线扫描到地面金属目标时, 天线附近的温度为

式中, ρT为地面金属目标的反射系数。

地面和地面金属目标的对比度为

于是可得

假设天空无云, 即Tat=0, 则由辐射方程知目标与背景之间的毫米波发射温度对比度为

无论金属目标处于高温还是低温, 由于其毫米波发射率为零, 故ρT≈1。它主要反射天空的毫米波辐射温度[7]。

3.2 测试设备和方法

用3 mm毫米波辐射计测试系统 (口径300 mm, 波束宽度0.8°, 灵敏度<0.5 K) 进行制备导电布及金属铝板的毫米波辐射性能测试 (导电布以及3 mm厚金属铝板分别制成1 m×1 m的试样, 调整毫米波辐射计接收天线, 分别取天线轴向与地面垂线夹角为20°、30°和40°进行测试) 。测试场景如图1、图2所示。

3.3 测试结果

制备的导电布、金属铝板、背景的3 mm波段毫米波辐射测试数据见表2, 测试条件:高度1.4 m, 温度0.2℃~0.4℃, 湿度10%, 表2中角度为毫米波辐射计天线轴向与地面垂线的夹角。

从表2可看出, 制备的导电布在3 mm波段的毫米波辐射特性与金属铝板比较接近。分析导电布的辐射温度略高于同等条件下的金属板的原因是:导电布的导电性和平整度稍逊于金属板。但都与背景存在巨大的温度差, 因此制备的导电布具有金属材料的毫米波辐射特性, 据国内文献报导, 碳纤维导电布在3 mm波段的RCS实测值, 与同尺寸的碳纤维布相比, 其在3 mm波段的RCS值增幅为351%[8], 而经银金属表面改性后, 碳纤维导电布的毫米波散射能力显著增强[9]。

4 结论

新型柔性毫米波材料导电布的制备是在涤纶基布上采用真空磁控溅射结合电镀复合镀膜工艺, 与传统工艺相比, 新型导电布制备工艺先进, 制得的导电布镀覆均匀, 质地柔软结实, 有良好的镀层结合强度及较强的导电性能。通过3 mm毫米波辐射计测试系统测试数据的分析, 新型导电布与同尺寸的金属板相比, 其在3 mm波段的毫米波辐射特性相当。

摘要：提出一种新型柔性毫米波材料导电布的制备方法, 采用真空磁控溅射复合镀膜技术在涤纶基布表面沉积金属镀层。检验导电布的导电性能和镀层附着力, 并应用毫米波辐射计测试系统测试导电布与金属铝板的3 mm波段毫米波辐射特性。结果表明, 导电布镀覆均匀, 质地柔软轻薄, 有良好的镀层结合强度及较强的导电性能。导电布在3 mm波段的毫米波辐射与金属板的性能相当。

关键词：导电布,真空磁控溅射,复合镀膜,3mm波段,毫米波辐射

参考文献

[1]奚文骏, 冯玉光.导电衬垫在电磁屏蔽中的应用[J].电子元器件应用, 2005 (4) :24-32.

[2]王春齐, 曾竟成, 张长安.电磁屏蔽复合材料包装箱的研究[J].纤维复合材料, 2006 (2) :28-30.

[3]王鸿博, 魏取福, 高卫东.PET基纳米Ag薄膜导电及电磁屏蔽性能研究[J].真空科学与技术学报, 2008, 28 (1) :37-41.

[4]许凤凤, 魏取福, 孟灵灵.非织造基磁控溅射纳米银薄膜导电性能的研究[J].化工新型材料, 2012, 40 (6) :105-107.

[5]聂建英, 李兴国, 娄国伟, 等.变温目标毫米波被动探测辐射特性分析[J].光电工程, 2010, 37 (7) :1-7.

[6]李兴国, 李跃华.毫米波近感技术基础[M].北京:北京理工大学出版社, 2009.

[7]雷伟敏.毫米波辐射特性分析与研究[J].丽水学院学报, 2008, 30 (5) :16-18.

[8]侯伟, 潘功配, 关华, 等.镀铜碳纤维布的制备及性能研究[J].电镀与涂饰, 2008, 27 (7) :15-20.

柔性测试 篇3

本文所述系统是一套基于柔性测试技术理念开发的平台式位置传感器标定与检测系统,能够完成对多种位置传感器的标定与检测。灵活的LabVIEW图形化编程语言与高效的TestStand测试流程管理软件相结合,集成模块化硬件平台以及多种通讯方式,使系统可以对直线位置传感器、角度位置传感器以及旋转位置传感器进行标定和检测,既能满足高精度的测试要求,又大大提高了系统的灵活性和扩展性,充分体现了柔性测试技术的优势。

1 系统原理

位置传感器是一种磁敏感传感器,针对不同强度的磁场会有不同的信号输出。本系统采用特定的磁极在传感器周围移动产生需要的磁场,来建立标定、校准和测试该类传感器所需的磁场环境。

经过组装的位置传感器输出的信号是不准确的,在使用前必须经过标定、校准和检测,只有标定后通过校准和测试的传感器才能在实际中使用。标定和测试过程都需要在高精度的磁场变换环境中进行,系统采用直线与旋转两个工作台实现对直线型、旋转型位置传感器的标定和检测。同时本系统集成了完善的温度控制功能,可以对传感器的测试环境进行恒温控制,并对需要的传感器进行必要的恒温环境下校准与检测,对传感器的输出信号进行温度补偿,以提高对温度影响敏感类传感器的输出精度。本系统可以建立0℃~125℃范围内任意温度点的恒温环境控制,并且可以达到较高的精度。

在完整的功能测试的模式下,系统会将测试箱内的传感器及测试夹具稳定在一个设定的温度,同时运动控制系统会控制磁极沿着传感器磁感应方向做步进式移动,同时采集传感器的反馈信号作为原始数据,并根据特定的算法计算出传感器的标定参数,然后根据不同的传感器通信协议将参数写入传感器的芯片,完成对传感器的标定。如果传感器标定需要考虑温度的影响,可以在低温和高温两个温度下进行相应的原始数据采集和标定处理,来进行温度的补偿校准,同时系统还可以对经过标定和校准的传感器进行全功能的检测,检查传感器是否符合生产要求,系统实现原理如图1所示。传感器的标定和检测流程都需要在高精度的位置控制环境下完成,本系统最高控制精度可以达到1μm。

2 硬件设计

系统在设计时选用了NI公司高精度、高速度的数字万用表卡完成数据采集。同时选用了NI公司数字I/O卡来完成对传感器、开关、按钮等状态信息的查询和继电器、电子锁等元器件的控制,并且将设备反馈信息及时反馈到上位机进行处理。

针对被测传感器的多样性,系统设计了“柔性”的硬件平台,即为不同种类的传感器配置了不同规格的测试夹具或测试台。对于直线位置传感器,分别配置了75 mm、150 mm和225 mm等多种规格的夹具,更换传感器时,只需要更换对应的夹具即可;对于角度位置传感器和旋转位置传感器,只需要更换测试台即可,灵活的硬件配置,使系统具有良好的适应性和扩展性。

系统中使用的主要硬件及其功能如表1所示。

除此以外,系统还设计了RS-232、CAN总线、AS-I、Device-Net、ProfiBus等5种通讯方式,可以满足不同通讯协议的传感器的测试需求。

3 软件设计

3.1 测试流程

系统测试软件包括两部分内容,一部分是系统正常运行的基本操作系统,选用目前应用最广泛的Windows操作系统;另一部分是测试软件的开发平台,选用NI公司的图形化编程语言LabVIEW结合测试流程执行管理软件TestStand,开发出一套多功能的平台式测试系统。

本系统使用LabVIEW搭建人机交互界面,使用TestStand搭建测试流程执行序列,针对不同种类的传感器,可以在TestStand中配置不同的测试流程,每个测试流程都有对应的Sequence文件,通过在LabVIEW中调用TestStand运行引擎,加载Sequence来完成测试功能,更换传感器类型时,只需要加载不同的Sequence文件即可以完成对不同类型传感器的测试,真正实现了平台式测试系统。

测试流程如图2所示。

软件启动后,首先对系统硬件进行初始化,确保设备处于正常状态。初始化之后,操作员要将传感器放置到测试夹具上,在传感器底部设置了光纤传感器用来检测被测件有无。按下开始测试按钮后,快速加热器首先对传感器及其所处的环境进行加热,待传感器温度稳定后,开始对传感器进行标定,只有标定成功的传感器才能进行测试,如果标定不成功,则测试失败,记录测试数据和失败原因,完成本次测试。标定成功后,继续对被测件进行校准和测试,读取被测件的测试结果,将测试值与标准值进行比较,如果测试值在标准值范围内,则判定该产品为合格品,否则为不合格品,最后对测试数据和测试结果进行记录,输出报表,并且将测试数据存储到数据库中。

3.2 功能模块

系统软件在功能实现上采用模块化的实现方式,即特定模块实现特定功能,主要包括订单管理模块、数据查看模块、调试工具模块、参数配置模块、操作窗口切换模块、用户管理模块以及系统帮助模块,每个模块又包含不同功能的子模块。系统软件功能模块如图3所示。

智能位置传感器标定与检测系统平台是中科泛华公司在原有其他传感器测试系统基础上研制的。该系统以柔性测试技术为设计思想,采用LabVIEW结合TestStand作为软件平台,配合高性能的模块化硬件平台,实现了对多种位置传感器进行标定和检测的功能,是一套名副其实的平台式测试系统。该系统在温度控制、电气控制和机械结构控制方面均达到了高精度的测试要求,满足测试结果的精确性和准确性。系统通过了GR&R测试,是一套高精度的自动化测试系统。目前该系统已经成功应用于某知名传感器生产厂商的生产线上。

摘要：介绍了一种基于柔性测试技术的磁感应式位置传感器标定与检测系统平台。系统以LabVIEW和TestStand为开发平台,采用高性能的硬件设备,在温度控制、电气控制、运动控制等方面均达到了高精度的测试要求,可满足多种位置传感器的标定和检测要求,具备良好的测试性能和较高的可扩展性。

关键词：LabVIEW,TestStand,位置传感器,柔性测试技术

参考文献

柔性测试 篇4

关键词：液位阻值测试,C-RIO测试系统,分布式采集,LabVIEW

前言

XLM2线功能测试台主要承担对油泵支架总成各项性能的检测。主要针对通用公司以及福特公司的12种配套车型的油泵支架系统进行测试。其主要测试参数包括:油体浮子液位阻值 (TSG电阻) 、油泵启动电流、CO接地电阻、DRV接地电阻、油泵转动极性以及产品条码扫描等一系列关键参数。其测试结果直接关系到油泵支架系统的出厂指标以及产品质量, 其功能测试台处于整条生产线最终检测环节而显得异常重要。

针对以上测试要求, 若采用传统的基于P C I数据采集的测试系统进行开发, 受到上位机操作系统以及测试环境的影响较大。而基于PLC进行开发又会受到采集速度等条件的限制。本文采用美国国家仪器 (NI) 公司近年来最新推出的C-RIO测试技术进行开发, 它是一种基于底层FPAG进行编程的技术, 包含一个实时控制器与可重新配置的FPGA芯片, 底层硬件资源对用户开放, 避免了受到软件操作系统以及固有采集模式的限制, 具备良好的灵活性与可靠性。

测试系统功能及硬件构架

测试系统如图1所示, 测试功能可以分为3个基本部分。

设备仪器控制:包括TSG电阻测试驱动伺服电机控制、扫码仪控制以及极性探测器控制。其中TSG电阻测试要求控制测试电机处在恒速条件下。整个过程分为三个阶段, 如图2。

模拟信号采集:包括对TSG电阻、CO电阻以及DRV值的测量。

I/O控制:包括对负压吸紧气缸、CO探针气缸、DRV上推气缸, DRV探针气缸以及多个继电器进行信号输出控制, 同时对工件识别光电开关、高度上下限接近开关, 零位接近开关、安全继电器以及双手控制器进行输入信号捕捉。

测试系统的构架:由于本系统功能测试类型较多, 单一的数据采集设备或I/O控制设备都难以满足要求。经过多次比较与选型, 本测试系统采用NI公司最新推出的C-RIO测试技术, 基于低层FPGA编程的C-RIO9074进行系统构架。该系统接线实物电气图如图3所示。

测试系统软件组成

系统的软件界面如图4所示, 其操作功能如图5所示。

自动测试功能:系统具备自动测试功能, 其详细测试工艺后文详述。

手动测试功能:系统具备对测试运动控制部件进行手动控制功能, 可进行所有运动控制的手动调整, 方便系统调试。

校验功能:由于本测试系统长期运行于生产线, 测试的稳定性与准确性非常重要。本测试系统软件设计了光电开关校验, 高度校验, TSG阻值校验, DRV阻值校验, CO阻值校验, 启动电流校验, 极性校验。通过相应操作界面定期对系统进行校验, 可保证系统长期测试的可靠性。

测试工件参数选型:本系统内部设置各种生产线测试工件类型, 通过测试工件选型, 测试参数将自动加载入测试界面。

测试数据记录:在工件测试结束后, 测试过程中的数据将自动记录并保存。

系统自动测试工艺过程

过程如图6所示。

(1) 工件识别。当工件被正常装入测试夹具后, 系统将对工件进行自动识别并判断是否合格, 如果工件识别正确, 则进行下一个工序测试。如果没有工件放入, 或工件放置位置错误, 则系统自动提示工件识别错误报警并停止测试。需手动复位, 并重新开始测试。

(2) 扫描条码识别。当工件被识别后, 扫描条码器自动打开对测试工件进行条码扫描。如果扫描编码与预设扫描客户编码一致, 系统自动判断扫描条码合格, 关闭扫描条码器, 并进行下一道工序测试。如果扫描编码与预设扫描客户编码不一致, 则系统自动提示扫描条码错误报警并停止测试。需手动复位, 并重新开始测试。

(3) TSG电阻值测试。当工件条码扫描合格后, 系统将根据型号选择, 确定是否进行TSG电阻测试。如果TSG电阻测试被选中, 系统将自动进行TSG电阻测试。否则, 系统将跳过本道测试工序, 进行下一道工序的测试。在此过程中, 系统将控制电机测试丝杆带动被测工件的浮子进行TSG电阻测试, 并将整个测试过程以高度为横坐标, 以测试阻值为纵坐标的测试特性曲线记录下来, 同预先设置好的检验范围进行对比。如果测试点测试结果均在检验范围内, 则判定TSG电阻测试合格, 进行下一道工序测试。如果其中一个或多个测试数据超过检验范围, 则系统自动提示TSG电阻测试错误报警并停止测试。需手动复位, 并重新开始测试。

(4) 启动电流测试。TSG电阻测试合格后 (如果系统选择进行TSG电阻测试) , 系统将自动开启测试电源, 进行工件启动电流测试, 并求取启动电流的最大值与预先设置的允许最大启动电流进行对比。如果测试结果小于预设值, 则判定启动电流测试合格, 系统自动进行下一工序测试, 否则系统自动提示启动电流错误报警。需手动复位, 并重新开始测试。

(5) 极性测试。当启动电流测试合格后系统将打开极性传感器, 在工件加电工作条件下进行极性测试。如果工件工作正常, 则极性测试合格, 系统自动进行下一工序测试, 否则系统自动提示极性错误报警。需手动复位, 并重新开始测试。

(6) DRV电阻测试。当极性测试合格后, 系统将根据型号选择, 确定是否进行DRV电阻测试。如果DRV电阻测试被选中, 系统将自动进行DRV电阻测试。否则, 系统将跳过本道测试工序, 进行下一道工序的测试。

在进行DRV电阻测试过程中, 系统将控制DRV上推气缸前进至DRV电阻待测位置, 并推动DRV测试气针接触到DRV电阻测试位置。然后自动测试工件DRV电阻, 并同预先设置好的检测范围进行对比, 如果测试结果在预设的检测范围以内, 则判定DRV电阻测试合格, 系统自动进行下一工序测试, 否则系统自动提示DRV电阻测试错误报警。需手动复位, 并重新开始测试。

(7) CO电阻测试。CO电阻的测试工艺与DRV电阻的测试工艺基本相似。即当DRV电阻测试合格后, 系统将根据型号选择, 确定是否进行CO电阻测试。如果CO电阻测试被选中, 系统将自动进行CO电阻测试, 否则系统将结束测试。并提示操作人员工件所有测试参数合格, 请取走工件, 并开始下一工件的参数测试。

在进行CO电阻测试过程中, 系统将CO测试气针接触到CO电阻测试位置后, 自动测试工件CO电阻。在测试完成后, 自动同预先设置好的检测范围进行对比。如果测试结果在预设的检测范围以内, 则CO电阻测试合格, 并结束整个测试。否则系统自动提示CO电阻测试错误报警。需手动复位, 并重新开始测试。

本油泵支架测试台是联合汽车电子有限公司西安厂针对油泵支架专门开发的参数测试系统。该系统采用NI公司C-RIO测试系统进行开发, 目前已经投入生产线运行, 测试结果稳定, 达到预期的设计功能。

参考文献

[1]He Yun.Signal acquisition system of engine base on labview[J].Manufacturing&Automation, 2010, 9 (s) :192-194.

[2]腾福林.胡育文.基于FPGA的模块化伺服驱动器[J].电气活动, 2010, 11:57-59.

[3]陈锡辉, 张银鸿.Labview8.20程序设计从入门到精通[M], 2008, 5: