Способ автоматизированного контроля работоспособности и диагностики неисправностей радиоэлектронной аппаратуры

Способ автоматизированного контроля работоспособности и диагностики неисправностей радиоэлектронной аппаратуры

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области технической диагностики, в частности к способам контроля работоспособности и диагностики неисправностей радиоэлектронной аппаратуры (РЭА), включая РЭА из состава изделий вооружения и военной техники (ВВТ).

Известны способы контроля работоспособности и диагностики неисправностей РЭА, основанные на применении автоматизированных систем контроля и диагностики (АСКД). При этом АСКД представляют собой автоматизированные многоканальные многопараметровые измерительные системы, включающие в свой состав компьютер и подключенную к компьютеру аппаратуру каналов формирования тестовых воздействий и каналов измерения сигналов отклика РЭА на тестовые воздействия.

Примером известного технического решения, принимаемого в качестве ближайшего аналога, является способ по патенту RU 2488872.

Достоинствами известного технического решения по патенту RU 2488872 являются:

1) применение подключения каналов АСКД к объектам контроля (РЭА) с помощью сменных адаптеров, учитывающих отличие присоединительных характеристик контролируемой РЭА от присоединительных характеристик каналов АСКД;

2) повышение достоверности контроля работоспособности и диагностики неисправностей РЭА за счет применения идентификаторов сменных адаптеров и идентификаторов РЭА.

Недостатками известного технического решения по патенту RU 2488872 являются:

1) невозможность контроля и диагностики современной РЭА, требующей применения тестовых импульсных сигналов малой длительности, высокой частоты повторения импульсных сигналов в каналах формирования тестовых воздействий и в каналах измерения сигналов отклика АСКД;

2) необходимость введения в АСКД избыточных каналов для формирования опросных сигналов идентификации типа сменного адаптера и объекта контроля, дополнительных каналов измерения параметров идентификационных сигналов, а также введения дополнительных электрических цепей в сменных адаптерах и использования дополнительных контактов сменных адаптеров для передачи опросных сигналов идентификации и ответных идентификационных сигналов типа сменного адаптера и типа объекта контроля.

Целью заявленного технического решения является устранение недостатков способа-аналога по патенту RU 2488872, в том числе:

1) расширение области применения АСКД для контроля работоспособности и диагностики неисправностей РЭА с применением тестовых и измерительных сигналов малой длительности, более высокой частоты и более широким диапазоном амплитуд (за счет устранения ограничений аппаратуры каналов АСКД и пассивных сменных адаптеров);

2) обеспечение идентификации сменных адаптеров и объектов контроля бесконтактными методами.

Первый недостаток способа-аналога обусловлен влиянием паразитных параметров электрических цепей сменных адаптеров (паразитные емкости, индуктивности, сопротивление цепей). Электрические цепи реализуются в сменных адаптерах в виде проводников, соединяющих контакты разъемов со стороны подключения к АСКД с контактами разъемов адаптера, предназначенных для подключения объектов контроля (РЭА). Паразитные связи между электрическими проводниками сменных адаптеров приводят к искажениям формы тестовых сигналов и сигналов отклика. В результате минимальная длительность импульсных сигналов, передаваемых через электрические цепи адаптера с приемлемыми искажениями, обычно имеет значения не ниже 25÷10 н. сек (10^-9 сек.), что соответствует предельным частотам повторения импульсных сигналов не выше 10÷40 мГц.

Второй недостаток способа-аналога обусловлен ограниченным диапазоном амплитуд тестовых сигналов и сигналов отклика в аппаратуре АСКД. Применение в каналах формирования тестовых воздействий и в каналах измерения сигналов отклика АСКД аппаратуры с более широким диапазоном амплитуд формируемых и измеряемых сигналов проблематично, т.к. ведет к необоснованному удорожанию АСКД. Не каждый тип РЭА (объектов контроля) требует применения сигналов с широким динамическим диапазоном амплитуд. С другой стороны, ограничение динамического диапазона амплитуд сигналов в каналах АСКД приводит к тому, что определенная номенклатура объектов контроля (типов РЭА) оказывается неконтролепригодной. Это ведет к удорожанию работ по техническому обслуживанию и восстановительному ремонту изделий (в том числе - изделий ВВТ), в которых применяется РЭА с более широким диапазоном амплитуд сигналов на входах и выходах.

Третий недостаток способа-аналога обусловлен тем, что для опроса схем идентификации, установленных на сменном адаптере и на объекте контроля, а также для измерения сигналов отклика от идентификаторов необходимо вводить в состав АСКД дополнительные каналы формирования сигналов опроса и каналы измерения сигналов отклика, что ведет к удержанию АСКД. При этом на сменных адаптерах необходимо выделять дополнительные контакты для реализации цепей идентификации собственно адаптера и идентификации объекта контроля, что усложняет и удорожает сменный адаптер.

Заявленный технический результат достигается тем, что в состав АСКД для подключения объектов контроля (РЭА) к каналам формирования тестовых воздействий и к каналам измерения сигналов отклика вводят сменный активный адаптер, осуществляющий согласование параметров каналов АСКД с параметрами входов и выходов объектов контроля. В составе сменного активного адаптера размещают электронные схемы согласования тестовых сигналов от АСКД и сигналов отклика с выходов объектов контроля, а также схему синхронизации и схему оперативной памяти, имеющей в своем составе область памяти тестовых сигналов и область памяти сигналов отклика. На сменном адаптере и на объекте контроля размещают штрих-кодовые или радиочастотные идентификационные метки. В состав АСКД вводят считыватель идентификационных данных, подключенный к компьютеру АСКД.

Структурная схема автоматизированной системы контроля работоспособности и диагностики неисправностей РЭА, реализующая заявленный способ, представлена на фиг. 1. Устройство активного сменного адаптера, используемого при реализации заявленного способа, поясняется на фиг. 2. Принципы согласования параметров сигналов на входах и выходах объекта контроля с параметрами сигналов на входах и выходах АСКД с применением активного сменного адаптера поясняются на фиг. 3 и фиг. 4.

В состав автоматизированной системы контроля работоспособности и диагностики неисправностей (см. фиг. 1) входит объект контроля 1 (например, в виде функционального узла РЭА на печатной плате) который через сменный адаптер 2 подключен к программно управляемым источникам 3 входных тестовых сигналов (включая программно управляемые источники электропитания) и к входам измерителей 4 параметров сигналов отклика объекта контроля 1 на тестовые сигналы от источников 3. Входы программно управляемых источников входных тестовых сигналов 3 и выходы измерителей сигналов отклика 4 подключены к выходам и входам компьютера 5 АСКД. На сменном адаптере 2 установлен идентификатор адаптера 6, а на объекте контроля 1 установлен идентификатор объекта контроля 7. К компьютеру 5 подключают считыватель идентификационных данных 8, кодовым входом подключенный к компьютеру 5, а считывающим входом подключенный к идентификатору адаптера 6 и идентификатору объекта контроля 7.

В состав сменного адаптера вводят дополнительно схему согласования тестовых сигналов 9, схему согласования сигналов отклика 10, схему синхронизации 11, и схему оперативной памяти 12, имеющую в своем составе область памяти тестовых сигналов 12-1 и область памяти сигналов отклика 12-2.

Схему согласования тестовых сигналов первой группой входов соединяют с выходами области памяти тестовых сигналов 12-1 схемы оперативной памяти 12, синхронизирующим входом соединяют с соответствующим выходом схемы синхронизации 11, а выходами соединяют с контактами сменного адаптера 2, к которым подключают входы объекта контроля 1.

Схему согласования сигналов отклика 10 входами соединяют с контактами сменного адаптера 2, к которым подключают выходы объекта контроля 1, выходами соединяют со входами области памяти сигналов отклика 12-2 схемы оперативной памяти 12, синхронизирующим входом соединяют с соответствующим выходом схемы синхронизации 11.

Схему синхронизации 11 выходами соединяют с соответствующими входами схемы согласования тестовых сигналов 9, схемы согласования сигналов отклика 10 и схемы оперативной памяти 12, а входами соединяют с соответствующими контактами сменного адаптера 2, подключенными к синхронизирующим выходам источников тестовых сигналов 3 АСКД.

В память компьютера 5 предварительно заносят программу контроля работоспособности и диагностики неисправностей конкретного типа объекта контроля 1. В состав программы вводят идентификационные данные типа объекта контроля 1, для работы с которым предназначена программа контроля, и идентификационные данные сменного адаптера 2, с помощью которого должно осуществляться подключение данного объекта контроля 1 (данного типа объекта контроля) и согласование параметров взаимодействия объекта контроля 1 с параметрами источников тестовых воздействий 3 и измерителей сигналов отклика 4.

Для контроля типа объекта контроля 1, подключенного к сменному адаптеру 2, по указаниям программы контроля (воспроизводимым на экране компьютера 5) считыватель идентификационных данных 8 подсоединяют к идентификатору 7 (подносят на расстояние, обеспечивающее считывание идентификационных данных). Коды идентификационных данных с выхода считывателя 8 сравнивают в компьютере 5 с идентификационными данными программы контроля. При совпадении идентификационных данных программа выдает указание по переходу к идентификации сменного адаптера. При несовпадении осуществляют замену объекта контроля 1 на тип, заданный по программе контроля.

Для контроля типа сменного адаптера 2 считыватель 8 подносят к идентификатору 6, размещенному на данном экземпляре сменного адаптера 2. Производят считывание идентификационных данных этого экземпляра адаптера и сравнивают полученные данные с данными, занесенными в программе контроля. При совпадении данных программа выдает на экране компьютера 5 указание к переходу к процессам контроля и диагностики объекта 1. При несовпадении программа выдает указание о замене типа сменного адаптера 2 на тип, заданный по программе контроля.

Общая реализация процедуры контроля работоспособности и диагностики неисправности объектов контроля 1 по заявленному техническому решению идентична реализации этой процедуры по способу-аналогу (по патенту RU 2488872). Отличие заключается в реализации согласования параметров источников тестовых воздействий 3 и измерителей сигналов отклика 4 с параметрами входа и выхода объекта контроля 1.

В случае, когда импульсные сигналы, которые необходимо подавать на объект контроля 1, а также импульсные сигналы отклика с выходов объекта контроля 1, имеют значительно меньшую длительность, чем параметры сигналов и источников тестовых воздействий 3 и параметры сигналов на входах измерителей сигналов отклика 2, работа АСКД (фиг. 1) с применением активного сменного адаптера происходит следующим образом:

1. По программе контроля с выходов источников формирования тестовых воздействий 3 на схему согласования тестовых сигналов 9 в составе сменного адаптера 2 поступает штатный импульсный сигнал АСКД (см. фиг. 3) А₁ длительность которого τ₁ значительно больше, чем требуется для проверки работоспособности объекта контроля 1. Одновременно с синхронизирующих выходов источников формирования тестовых сигналов 3 на схему синхронизации 11 поступает синхросигнал, имеющий аналогичную длительность τ₁.

2. По переднему фронту синхросигнала, поступившего с выходов источников формирования тестовых сигналов 3, схема синхронизации 11 формирует управляющий сигнал А₂ требуемой длительности τ₂, который поступает на синхронизирующий вход схемы согласования тестовых сигналов 9.

3. Под воздействием поступившего на синхронизирующий вход управляющего сигнала А₂ длительностью τ₂ схема согласования 9 выдает на объект контроля 1 заданную по сигналам с выходов источников 3 комбинацию тестовых сигналов требуемой амплитуды А₃ и длительности τ₂ (см. фиг. 3).

4. Под действием поступившей на объект контроля 1 заданной по программе контроля комбинацией тестовых сигналов амплитудой А₃ и длительностью τ₂, на выходах объекта контроля 1 формируются сигналы отклика с амплитудой А₄ и длительностью τ₂ (см. фиг. 4).

5. С выходов объекта контроля 1 сигналы отклика с амплитудой А₄ и длительностью τ₂ поступают через контакты сменного адаптера 2 на входы схемы согласования сигналов отклика 10, где параметры этих сигналов преобразуются в эквивалентные параметры, пригодные для восприятия измерителями сигналов отклика 4 АСКД. С этой целью длительность преобразованных сигналов увеличивается со значения τ₂ до значения τ₁, а амплитуда преобразованных сигналов уменьшается до пропорционального значения А₄.

При этом:

А₄=K_прА_отк,

где А_отк-амплитуда сигнала отклика с выхода объекта контроля 1;

К_пр-коэффициент преобразования, приводящих значения амплитуды отклика А_отк к эквивалентному значению А₄.

Максимальное значение амплитуды преобразованного сигнала А₄ не должно выходить за пределы динамического диапазона измерителей сигналов отклика 4 АСКД.

Рассмотренная процедура используется при воздействии на объект контроля 1 одиночными комбинациями сигналов тестовых воздействий или при существенных интервалах между подачей на объект контроля 1 следующих друг за другом комбинаций сигналов тестовых воздействий.

В случае высокой частоты следования комбинаций тестовых воздействий f₁ необходимых для контроля работоспособности объекта 1 в штатных режимах, требуемая частота воздействий f₁ существенно превышает реализуемую в АСКД частоту f₃ выдачи комбинаций тестовых воздействий с источников формирования тестовых воздействий 3 АСКД (фиг. 1). Для этих случаев используют преобразование частот f₃ в f₁ и f₁ в f₄ с применением схемы оперативной памяти 12, размещаемой на сменном активном адаптере 2 (см. фиг. 2).

Заданная по программе контроля последовательность комбинаций тестовых сигналов с выходов источников тестовых сигналов 3 поступает (с частотой f₃) в область сигналов тестовых воздействий 12-1 схемы оперативной памяти 12 активного адаптера (под управлением синхросигналов с выхода схемы синхронизации 11). После завершения цикла передачи в схему оперативной памяти 12 полного набора (пакета) тестовых комбинаций от синхронизации 11 адаптера от АСКД поступает сигнал управления, по которому в оперативную память 12 со схемы синхронизации 11 подаются синхросигналы штатной частоты f_t объекта контроля 1, обеспечивающие выдачу тестовых комбинаций из области 12-1 схемы оперативной памяти 12 на схему согласования 9. Со схемы согласования тестовых сигналов 9 через контакты разъема адаптера 2 на объект контроля 1 выдается накопленный в схеме оперативной памяти 12 (в области памяти 12-1) пакет комбинаций тестовых воздействий, которые поступают на объект контроля 1 с требуемой частотой следования f₁ амплитудой А₃ (см. фиг. 3) и длительностью τ₂.

В ответ на последовательность тестовых комбинаций, поступающих из схемы оперативной памяти 12 через схемы согласования тестовых сигналов 9 на объект контроля 1, с выходов объекта контроля 1 на схему согласования сигналов отклика 10 поступают комбинации сигналов отклика с частотой f₁, длительностью τ₂ и амплитудой А₄.

Комбинации сигналов отклика с выходов схемы согласования сигналов отклика 10 поступает на схему оперативной памяти 12, где эти комбинации накапливаются в области 12-2 до завершения подачи на объект контроля последней тестовой комбинации из пакета, занесенного ранее в область 12-1.

После приема в область 12-2 схемы оперативной памяти 12 последней по очередности комбинации сигналов отклика, под управлением схемы синхронизации 11 из области 12-2 схемы оперативной памяти 12 через схему согласования сигналов отклика преобразованные по амплитуде и длительности комбинации сигналов отклика с частотой f₄ (допустимая частота восприятия входных сигналов измерителей 4), длительностью τ₁ и амплитудой A_s поступают на входы измерителей сигналов отклика 4. Поступившие с выходов измерителей сигналов отклика 4 значения сигналов отклика (комбинаций сигналов отклика) сравниваются в компьютере 5 с эталонными значениями сигналов отклика объекта контроля 1 и допусками. По результатам сравнения формируется оценка работоспособности объекта контроля 1 или первичные характеристики его неисправности (определение выходов электрических цепей объекта контроля 1, по которым выявлены несовпадения поступивших от объекта контроля 1 сигналов отклика и эталонных сигналов отклика по программе контроля).

Для более детальной диагностики неисправностей используют промежуточные точки электрических цепей объекта контроля, к которым подключают контрольный щуп. Выход такого щупа подключают к одному из входов схемы согласования сигналов отклика 10.

Техническая реализация заявленного способа основывается на применении аппаратуры, известной из уровня техники. В качестве компьютера 5, формирователей тестовых воздействий 3 и измерителей сигналов отклика 4 используют выпускаемые промышленностью средства вычислительной техники и измерительной техники, аналогичные используемым при реализации способа-аналога по патенту RU 24888872.

В качестве идентификатора 6 сменного адаптера 2 и идентификатора 7 объекта контроля 1 используются штрихкодовые или пассивные радиочастотные метки, известные из уровня техники. Штрихкодовые метки наносят на поверхность печатной платы сменного адаптера 2 и объекта контроля 1 с помощью соответствующего типового принтера штрихкодов. Пассивные радиочастотные метки размещают на поверхности печатных плат адаптеров 2 и объекта контроля 1, например, с помощью клея (без какого-либо электрического соединения с электрическими цепями сменного адаптера 2 и объекта контроля 1).

В качестве считывателя идентификационных данных используют известные из уровня техники серийные отечественные и зарубежные аппараты, обеспечивающие бесконтактное считывание штрихкодов или занесенных в РЧИ идентификационных данных.

В качестве электрических схем активного адаптера (фиг. 2) используют функциональные схемы, построенные на основе современной элементной базы с необходимыми характеристиками. В частности, основой схемы согласования тестовых сигналов является регистр стробируемых усилителей, обеспечивающих усиление амплитуд сигналов от уровней А₁ до уровней А₃, и стробируемых короткими синхросигналами длительностью τ₂, поступающими от схемы синхронизации 11.

Схема согласования сигналов отклика 10 представляет собой регистр усилителей-повторителей с коэффициентом передачи меньше единицы (для преобразования уровня амплитуды А₄ с выхода объекта контроля 1 до уровня А₅, соответствующего динамическому диапазону измерителей 4).

Схема оперативной памяти 12 представляет собой оперативное запоминающее устройство, построенное на основе серийных интегральных схем оперативной памяти с соответствующим обрамлением для согласования со схемами 9, 10 и 11 адаптера (фиг. 2). Критериальными параметрами являются максимальная частота записи-считывания кодовых комбинаций (которая должна быть выше частоты f₁ выдачи тестов на объект контроля 1) и объем памяти областей 12-1 и 12-2 (которые должны обеспечивать ввод и хранение максимального объема пакетов тестовых комбинаций и комбинаций сигналов отклика).

Схема синхронизации 11 содержит в своей основе генератор максимальной частоты f₁, необходимый для организации штатного взаимодействия с объектом контроля 1. Дополнительно к генератору частоты f₁ (построенному, например, на основе кварцевого генератора) в составе схемы 11 используются согласующие усилители на интегральных схемах (для связи со схемами 9, 10 и 11) и функциональная логика, реализующая описанные ранее функции схемы синхронизации 11. Генератор частоты f₁ входящий в состав схемы синхронизации 11, может включать в свой состав управляемый делитель частоты (для понижения значения частоты f₁ от максимального значения).

Таким образом, заявленное техническое решение практически реализуемо на основе технических средств, известных из уровня техники, и обеспечивает заявленный технический результат, а именно:

1) расширение области применения АСКД с обеспечением контроля и диагностики современной РЭА, имеющей параметры взаимодействия, не обеспечиваемые аппаратурой формирования тестовых воздействий и аппаратурой измерения сигналов отклика из состава АСКД (в частности-при более высокой частоте обмена и более высоких амплитудах входных и выходных сигналов объекта контроля 1);

2) обеспечение идентификации типов сменных адаптеров и объектов контроля бесконтактными методами, не требующими использования дополнительных контактов сменного адаптера для передачи опросных сигналов и идентификационных данных.

1. Способ автоматизированного контроля работоспособности и диагностики неисправностей радиоэлектронной аппаратуры (РЭА), основанный на применении автоматизированной системы контроля и диагностики (АСКД), включающей в себя компьютер с подключенными к компьютеру программно управляемыми источниками тестовых сигналов и измерителями сигналов отклика, которые выходами и входами подключены через сменный адаптер к входам и выходам объекта контроля, отличающийся тем, что на сменный адаптер и объект контроля устанавливают бесконтактные идентификаторы, например в виде штрихкодов или радиочастотных идентификаторов, в состав АСКД вводят дополнительно считыватель идентификационных данных сменного адаптера и объекта контроля, перед началом контроля с применением контрольных тестовых сигналов считыватель идентификационных данных поочередно подносят к идентификаторам, установленным на объекте контроля и на сменном адаптере, считывают идентификационные данные объекта контроля и сменного адаптера с помощью считывателя, идентификационные данные с выхода считывателя передают в компьютер АСКД, в котором, по предварительно введенной программе идентификации, определяют соответствие используемых типов объекта контроля и сменного адаптера заданным в программе контроля типам, при несоответствии заданным типам программа идентификации выдает на экран компьютера указания оператору АСКД о замене типа объекта контроля и/или сменного адаптера на заданные, при соответствии заданным типам объекта контроля и сменного адаптера программа идентификации выдает указания оператору о переходе к работе по программе контроля и диагностике, после запуска в работу программы контроля источники тестовых воздействий под управлением компьютера выдают на объект контроля соответствующие комбинации сигналов тестовых воздействий, в ответ на которые с выходов объекта контроля через сменный адаптер сигналы отклика поступают на входы измерителей сигналов отклика, значения которых с выходов измерителей сигналов отклика поступают в компьютер АСКД, в котором по программе контроля сравниваются с эталонными значениями и допусками на сигналы отклика для данного типа объектов контроля, подачу комбинаций тестовых сигналов и измерения сигналов отклика с выходов объекта продолжают до полного перебора всех комбинаций тестовых сигналов, предусмотренных программой контроля данного типа объекта (РЭА), по каждому несовпадению измеренных параметров сигналов отклика с эталонными значениями фиксируют выходные контакты электрических цепей контролируемой РЭА, содержащих несовпадения, при отсутствии несовпадений фиксируют исправность объекта контроля и выдают соответствующее сообщение на экран компьютера АСКД в виде указания оператору по переходу к следующим действиям с данным экземпляром объекта контроля, при этом, в случае превышения параметрами тестовых сигналов и параметрами сигналов отклика технических возможностей источников тестовых воздействий и измерителей сигналов отклика, имеющихся в составе АСКД, в составе АСКД применяют активные сменные адаптеры, содержащие схемы согласования параметров АСКД с входными и выходными параметрами соответствующего типа объекта контроля (РЭА).

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в составе активного сменного адаптера применяют схему согласования тестовых сигналов, входами соединенную с выходами источников входных тестовых сигналов АСКД, выходами соединенную со входами объекта контроля, синхронизирующим входом соединенную со схемой синхронизации, при этом схема согласования тестовых сигналов обеспечивает преобразование импульсных сигналов с выходов источников входных тестовых сигналов АСКД в более короткие импульсы с более высокой амплитудой в соответствии с требованиями к входным сигналам объекта контроля, применяют схему согласования сигналов отклика с выходов объекта контроля, соединенную входами с выходами объекта контроля, синхронизирующим входом соединенную с соответствующим выходом схемы синхронизации, выходами соединенную с входами измерителей сигналов отклика из состава АСКД, при этом схема согласования сигналов отклика обеспечивает преобразование коротких импульсных сигналов отклика большой амплитуды с выходов объекта контроля в эквивалентные сигналы отклика большей длительности и меньшей амплитуды, пропорциональной амплитудам первичных сигналов.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что в состав активного сменного адаптера вводят схему оперативной памяти, содержащую область памяти тестовых комбинаций и область памяти комбинаций сигналов отклика, вход области памяти тестовых комбинаций соединяют с входами схемы согласования тестовых воздействий, синхронизирующий вход области памяти тестовых комбинаций подключают к соответствующему выходу схемы синхронизации, вход области памяти комбинаций сигналов отклика подключают к соответствующему выходу схемы синхронизации, выход области памяти комбинаций сигналов отклика подключают ко вторым входам схемы согласования сигналов отклика, вход области памяти комбинаций сигналов отклика подключают к соответствующему выходу схемы синхронизации, быстродействие схемы оперативной памяти обеспечивают такой, чтобы она обеспечивала необходимую скорость считывания данных при выдаче на входы объекта контроля тестовых воздействий и максимальную скорость ввода комбинаций сигналов отклика с выходов объекта контроля в соответствии с максимально необходимой скоростью обмена при штатной работе объекта контроля.

4. Способ по п. 2 или 3, отличающийся тем, что в состав АСКД вводят контрольный щуп, который входом подключают к контрольным точкам внутренних цепей объекта контроля, а выходом подключают к схеме согласования сигналов отклика с выходов объекта контроля, входящей в состав активного сменного адаптера.