圖1  SonoSite的新PXI測試系統

   測試系統設備

   我們先前的測試系統是使用 Virtual Instrument Software Architecture (VISA) 儀器驅動(dòng)程式與 NI LabWindows?/CVI，在 VXI 硬件平臺上開(kāi)發(fā)的。測試執行程式是 1 套 Visual C++ 應用，使用以太網(wǎng)控制連結 LabWindows/CVI 中的測試軟件應用。

    我們研究了舊測試系統上的儀器規格之后，發(fā)現 NI 提供的 PXI 測試設備，可以滿(mǎn)足并超過(guò)舊 VXI 測試設備的規格。

    新的測試系統包含了 1 個(gè)數位器、1 個(gè)任意波形產(chǎn)生器，以及多個(gè)切換模塊，為 SonoSite 與海外供應商的產(chǎn)品測試，提供了自動(dòng)化的超聲波系統測試。

    我們大約花了 4 個(gè)月的時(shí)間開(kāi)發(fā)軟件、整合測試及確認測試系統，將 SonoSite目前 3 種產(chǎn)品的老舊測試系統換成新的 PXI 測試系統。我們在未來(lái) 3 個(gè)月內會(huì )為剩下的 5 種產(chǎn)品完成系統撤換。

    超聲波系統發(fā)送器測試會(huì )量測超聲波系統所有頻道產(chǎn)生的單位脈沖。NI PXI-5152 數位器會(huì )采集發(fā)送的波形、將發(fā)送器脈沖資料傳輸到主機 PC 處理，并為發(fā)送器脈沖的面積、上升、下降與延遲的特性進(jìn)行范圍驗證。

    為了測試接收器，我們使用 NI PXI-5412 波形產(chǎn)生器制造輸入信號進(jìn)入超聲波系統，以證實(shí)超聲波系統接收通道的所有頻道，在接收增益 (receiver gain)、頻率響應、失真與噪音效能方面的表現，是在可接受的范圍之內。

    為了將測試自動(dòng)化，NI PXI-2593 RF多路復用器執行了所有發(fā)送器與接收器測試的切換要求，并且在測試一開(kāi)始之后，進(jìn)行完全的測試自動(dòng)化。

    舊的 SonoSite 產(chǎn)品需要更多的測試點(diǎn)測量，而新的測試系統包含了 1 個(gè) NI PXI-2527 通用多路復用器以測量數個(gè)直流電壓，以及 1 個(gè) NI PXI-2566 繼電器模塊，將負載電路接上超聲波系統，以測試系統電池的充電器回路。

    軟件開(kāi)發(fā)與整合

    軟件從舊平臺轉換到新 PXI 平臺的過(guò)程很容易，因為大部分的 VXI 軟件導入程序都可以重復使用，并適用于新的平臺。我們只需要將 VISA 的驅動(dòng)程序調用 (call) 換成新的儀器功能呼叫。

    測試工具在執行功能測試時(shí)基本上是一樣的，所以，針對新系統的產(chǎn)品測試幾乎不需要再提供訓練，因為測試軟件操作裝置與操作員的使用界面，并沒(méi)有因為新的測試平臺而改變。

    由 LabWindows/CVI 開(kāi)發(fā)的功能測試軟件包含了數個(gè)虛擬的 UI 面板供測試應用，并能為超聲波硬件除錯 / 檢修故障。測試軟件在生產(chǎn)模式也可以執行，這會(huì )封鎖所有的 UIR 面板彈出式視窗，并執行全自動(dòng)測試。

    在軟件開(kāi)發(fā)期間，我們使用虛擬的 UI 面板圖形能力與 LabWindows/CVI 先進(jìn)的數學(xué)函數庫，來(lái)執行快速傅立葉變換(Fourier transform)功能；檢查輸出振幅、諧波失真與接收器噪音測試；以及分析 SonoSite 超聲波系統的詳細測試測量效率。

    節省成本

    我們將先前的 VXI 測試平臺，以及升級到新的測試平臺后，兩者的生產(chǎn)測試結果做了評估比較。持續使用舊的測試系統，并用二手測試設備市場(chǎng)的儀器來(lái)替換，這樣每年的成本約為 3 萬(wàn)美元，而一段時(shí)間之后，這個(gè)系統便無(wú)法滿(mǎn)足規格，也無(wú)法進(jìn)行儀器校正；若升級成 PXI 測試平臺，2 年半之后就能回本。NI 提供了這次新的測試平臺所需的所有支援、服務(wù)與軟件開(kāi)發(fā)工具。

   其他的好處

   解決數個(gè)測試站測量結果有差異的問(wèn)題 – 舊的 VXI 測試平臺有個(gè)嚴重的問(wèn)題，那就是數個(gè)測試站測量的發(fā)送器脈沖，會(huì )有數位器效果不一致的結果。有些測試站會(huì )測到高脈沖，而其他站則測到低脈沖。當不同的測試站回報的通過(guò) / 不通過(guò)結果不一致時(shí)，所得出數位器效率的測試結果并不理想。

    我們比較了新的 PXI 平臺上的 4 個(gè) PXI-5152 數位器，發(fā)現在相同的發(fā)送器脈沖測量中會(huì )有較一致的結果，我們預期新平臺的測試站會(huì )產(chǎn)生一致的效率測試結果。

               

                    圖2   2個(gè) PXI 數位器產(chǎn)生的 2 種覆蓋發(fā)送器脈沖波形

    圖 2 是2 個(gè) PXI 數位器產(chǎn)生的 2 種覆蓋發(fā)送器脈沖波形。圖表上的紅線(xiàn)與黃線(xiàn)代表 2 個(gè)數位器的發(fā)送器脈沖曲線(xiàn)。4 個(gè)數位器都展示了相同的測試效果，測量值的結果也非常相近。

               

                                    圖 3

    老舊的 VXI 數位器在脈沖方面會(huì )產(chǎn)生差異，數位器在不同的測試站不會(huì )產(chǎn)生一致的測量值。圖 3 顯示了 1 個(gè) VXI 站的發(fā)送器脈沖量測值，以及 1 個(gè)測量結果有差異的站 (注意 2 道曲線(xiàn)：第 1 道是紅色，第 2 道是黃色)；2 道曲線(xiàn)的振幅清楚標示了不同的測量值導致測量結果不同。其中 1 個(gè)數位器的信號線(xiàn)有噪音干擾，這應該是因為儀器老舊而產(chǎn)生的。

   攜帶方便– 新的設備攜帶方便，可以輕鬆寄給供貨商。每套設備體積輕巧，保管非常容易。

   校正服務(wù)– 新架構校正服務(wù)可以取得快速的支援，因為我們的國外供應商與 NI 校正中心都位在新加坡。

   淘汰某些特殊測試設備 (STE) – PXI 儀器規格淘汰了某些舊型的定制測試設備，所需的線(xiàn)纜 (cabling) 與定制設備維護也比較少，例如外接的帶通濾波器回路 (bandpass filter circuit)。PXI-5412 波形產(chǎn)生器的諧波含量已經(jīng)夠低，可用于失真測試，所以不需要先前的測試系統所需的特殊電路系統。