BAE Systems可以使用這個(gè)基于PXI和LabVIEW的系統查看圖形格式的測試結果

　　The Challenge:

　　為BAE Systems公司建立新的測試套件，對Eurofighter飛機主要單元的射頻電纜特性進(jìn)行高效測量。

　　The Solution:

　　使用PXI/CompactPCI平臺和NI LabVIEW軟件設計簡(jiǎn)化的測試系統，通過(guò)實(shí)現更為靈活的測試提高生產(chǎn)效率。

　　"我們利用NI LabVIEW與多個(gè)NI工具包結合在一起使用來(lái)開(kāi)發(fā)這個(gè)應用。使用NI工具，我們開(kāi)發(fā)了新的相位匹配和數據采集軟件。"

　　Eurofighter Typhoon是與德國、意大利、西班牙以及英國合作開(kāi)發(fā)的先進(jìn)戰斗飛機。這種尖端的下一代戰斗機是按照未來(lái)戰斗機的軍事需求而設計實(shí)現的。BAE Systems 是這類(lèi)合作項目中的領(lǐng)軍企業(yè)，它一直致力于與其他領(lǐng)先的航天企業(yè)合作，確保Eurofighter Typhoon 在設計與性能方面遙遙領(lǐng)先。

　　為射頻電纜開(kāi)發(fā)有效的測試套件

　　公司需要一個(gè)對飛機主要單元中的射頻電纜特性進(jìn)行更為有效測量的新測試套件。這些單元是在BAE Systems Samlesbury制造的，其中包含了高性能同軸電纜，需要在交貨之前進(jìn)行測量，以便確保在安裝的過(guò)程中不會(huì )發(fā)生故障。每條電纜都有不同的工作頻率、電纜長(cháng)度以及布線(xiàn)特征，這些因素都會(huì )對性能產(chǎn)生影響。

　　由于原先的測試需要專(zhuān)業(yè)工程師進(jìn)行測量，這樣的操作方式十分昂貴而且會(huì )對測試時(shí)間有所限制。然而，如果系統由車(chē)間操作員進(jìn)行測試，就意味著(zhù)生產(chǎn)更為靈活，并且可以進(jìn)行24/7全時(shí)間覆蓋的測試。

　　BAE Systems 在TBG Solutions 對我們進(jìn)行了咨詢(xún)，定義了更為有效的測試系統所需要的參數。在射頻工程方面只有有限的知識的操作員，需要完成三個(gè)產(chǎn)品領(lǐng)域的所有測試要求。系統必須自動(dòng)完成測試設備安裝流程，并對每個(gè)產(chǎn)品進(jìn)行完全測試，其中包括對所需的每條電纜進(jìn)行個(gè)別測試。我們開(kāi)發(fā)的系統需要實(shí)現相位匹配，而且BAE Systems 容易進(jìn)行升級。最后，我們希望系統使用現有的Anritsu 標量分析儀，并且希望設備能夠滿(mǎn)足嚴格的安全需求，能夠處理比較敏感的信息。

　　系統設計和配置

　　我們完成的測試系統包含四個(gè)主要組成部分——PXI控制器、 矢量測量系統、現有的Anritsu 網(wǎng)絡(luò )分析儀以及軟件?？刂破魍ㄟ^(guò)GPIB接口與Anritsu 網(wǎng)絡(luò )分析儀進(jìn)行通信。這樣可以幫助操作員測量如天線(xiàn)駐波比、傳輸損耗等標量數值以及相位差等矢量數值。我們利用NI LabVIEW與多個(gè)NI 工具包結合在一起使用來(lái)開(kāi)發(fā)這個(gè)應用。

　　使用NI 工具，我們開(kāi)發(fā)了新的相位匹配和數據采集軟件。在此基礎上，針對這個(gè)特定的應用對這個(gè)軟件進(jìn)行了定制。另外，我們創(chuàng )建了高級定制分析函數用于對采集到的數據集與測試步驟需求進(jìn)行比較。最后用這個(gè)數據來(lái)生成測試報告。

　　系統包含兩個(gè)主要部分——包含矢量分析儀的PXI機箱以及連接到GPIB 接口的標量系統。

　　我們在NI PXI-1045 機箱中使用PXI 技術(shù)創(chuàng )建矢量分析儀，能夠幫助操作員準確地測量在千兆赫茲范圍內兩條射頻電纜之間的相位差。操作員將被測的電纜連接到兩個(gè)開(kāi)關(guān)板卡上，將這兩個(gè)單元之間開(kāi)關(guān)路徑長(cháng)度差降至最小。由于測試頻率在千兆赫茲范圍內，由任何一塊開(kāi)關(guān)板卡引入的延遲都可能會(huì )導致不準確的測量。

　　所有系統硬件都安裝在現有的3U 可裝卸的堅固機架上，以獲得更好的保護特性。

　　解決設計挑戰

　　在控制軟件的設計中，我們必須解決多個(gè)挑戰。因為系統是為射頻工程知識有限的操作員設計的，系統必須盡可能去除冗余信息顯示有用的正確信息，指導操作員對電纜進(jìn)行正確的連接。為了達到這個(gè)目標，我們使用圖形枚舉控件來(lái)表示安裝、標定以及測試的步驟。這些圖片為操作員確切指示了需要連接什么以及連接到哪里的信息。

　　我們需要根據BAE Systems提出的規劃設計要求對系統進(jìn)行調整，并使這個(gè)系統滿(mǎn)足安全要求。測試步驟的某些部分是比較敏感的，因此我們是在不知道所有測試基準的情況下對軟件進(jìn)行設計和發(fā)布。對于測試的敏感部分，操作員必須在每個(gè)測試之前輸入這些參數。這就意味著(zhù)所有信息保存在易失性?xún)却嬷?，在系統關(guān)閉之后就會(huì )丟失，從而滿(mǎn)足了BAE Systems 的安全要求。

　　測試系統還必須確定什么時(shí)候需要對系統進(jìn)行標定。因為標定對測試持續性有負面影響，我們嘗試了多個(gè)測試序列循環(huán)，以便確?？梢詫硕ù螖到抵磷畹?。對于得到的序列，只要不存在由于飛機設計導致的物理限制，操作員可以將測試電纜在同樣的頻率下進(jìn)行批量測試。

　　我們通過(guò)GPIB接口控制向量分析儀，在無(wú)需操作員干預的情況下，完成所有標定和測試過(guò)程。由于分析儀一直在使用中而且不能停下來(lái)進(jìn)行離線(xiàn)操作，這些步驟就變得相對很困難。我們離線(xiàn)開(kāi)發(fā)了控制VI，并在生產(chǎn)程序允許的時(shí)間內將程序發(fā)布到設備上。

　　生成簡(jiǎn)單易用的結果

　　合成系統是在每個(gè)產(chǎn)品上進(jìn)行的所有測試生成結果，操作員可以在任何時(shí)候進(jìn)行打印。

　　系統以圖形化和表格格式顯示結果，并且針對測試主題生成詳細的報表，其中包括時(shí)間、日期、操作員以及產(chǎn)品標識。圖形格式列出了必須的401 個(gè)測試點(diǎn)的所有數值，還在有限的幾行中顯示了通過(guò)/ 失敗的基準。表格格式列出了能夠達到的最大值，還包含了清晰的通過(guò)/ 失敗表示框。

　　使用用于Microsoft Office 的LabVIEW 報告生成工具包，操作員可以將結果記錄在Excel文檔中。利用這些結果，飛機檢測員可以快速方便地查看整個(gè)結果，并將圖形化細節報表保存作為將來(lái)參考。

　　簡(jiǎn)化測試系統

　　BAE Systems 在項目的開(kāi)始初期設定了系統規范；但是，我們認為這是一個(gè)不斷發(fā)展的開(kāi)發(fā)項目。系統最終滿(mǎn)足并超過(guò)了其原先的規范，并且證明了它可以在操作員沒(méi)有射頻理論知識的情況下，完成射頻測試的自動(dòng)化。

　　我們比原先的計劃節省了更多時(shí)間，而且最終產(chǎn)品的操作十分簡(jiǎn)單，操作員只需少量的培訓即可。實(shí)際上，測試系統的成功使得BAE Systems 的其他部門(mén)也開(kāi)始考慮使用這個(gè)解決方案滿(mǎn)足高性能同軸電纜射頻測試的需求。