專利名稱：基于虛擬儀器的轉接器自動測試裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及通訊測試設備，特別是涉及一種基于虛擬儀器的方法自動測試轉接器的所有參數(shù)的裝置。
背景技術：
虛擬儀器(Virtual Instruments簡稱VI)技術發(fā)展非常迅速，所有測量測試儀器的主要功能可由數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)測試和分析結果輸出顯示等三大部分組成，其中數(shù)據(jù)分析和結果輸出完全可由基于計算機的軟件系統(tǒng)來完成，因此只要另外提供一定的數(shù)據(jù)采集硬件，就可構成基于計算機組成的測量測試儀器?；谟嬎銠C的數(shù)字化測量測試儀器就稱之為虛擬儀器(VI)。
轉接器是用于軍民用車載移動通信系統(tǒng)中的話音轉接設備，該設備實現(xiàn)有線電話和無線電臺之間、不同頻段的無線電臺之間的話音互通。目前，轉接器的測試分為參數(shù)一和參數(shù)二。參數(shù)一是轉接器性能指標測試，內容有功耗的測試、鈴流的測試、雙音多頻的測試以及通道頻響的測試等等，需使用低頻信號發(fā)生器、毫伏表、失真度測試儀、萬用表、DTMF測試儀等儀器完成。參數(shù)二是通話功能測試，使用在實際的通信車環(huán)境中的不同頻段的短波、超短波等無線電臺以及電源、電話等設備同轉接器互連，完成轉接器的有線電話與無線電臺之間、不同頻段的無線電臺之間的話音互通功能的測試。
上述的轉接器的檢測方法，需要繁多的儀器儀表以及實際通信環(huán)境中的通信車、無線電臺等設備，其中，參數(shù)一的測試需要1人用購置的儀器儀表進行操作，參數(shù)二的測試則需要3到4名人員才能完成。費時費力，每百臺轉接器的測試時間約為100小時×3人。

發(fā)明內容
本發(fā)明所需要解決的技術問題是提供一種基于虛擬儀器的轉接器自動測試裝置，該裝置能夠實現(xiàn)對現(xiàn)有轉接器的包括性能指標和通話功能在內的所有參數(shù)的測試，同時省力省時。
本發(fā)明解決其技術問題采用的技術方案是包括軟件部分和由計算機、信號調理單元、數(shù)據(jù)采集卡組成的硬件部分。軟件部分是基于Labview7.1虛擬儀器軟件開發(fā)平臺而設計的應用軟件，該軟件運行在windows XP下，通過設計友好的人機交互操作界面，負責發(fā)出各種信號、操作指令、接受和處理數(shù)據(jù)、顯示信號波形，實現(xiàn)對轉接器的自動測試。數(shù)據(jù)采集卡裝在計算機的PCI插槽上。信號調理單元由電纜分別連接數(shù)據(jù)采集卡、需要測試的轉接器，該單元是轉接器與數(shù)據(jù)采集卡進行通信和接口匹配的樞紐。
本發(fā)明的工作原理是轉接器自動測試裝置主要完成對轉接器的性能指標測試和通話功能測試。在該裝置中，測試程序對信號發(fā)生器進行編程控制，使其產(chǎn)生頻率和幅度可調的模擬信號，并將信號波形輸入信號調理單元，并打開相應的通道，將信號送入轉接器。與此同時測試程序采集轉接器相應通道的輸出信號，并經(jīng)信號調理單元送入PC機由測試程序進行實時分析處理、顯示，最終得到正確的測試結果。通話功能測試中只需將模擬信號改為語音信號即可。多路數(shù)字I/O口發(fā)出自定義的控制指令至轉接器控制器信號調理單元，以便將信號送到相應的通路，并且采集另一通路的模擬信號或語音信號。同時多路數(shù)字I/O口從控制器信號調理單元接受自定義的控制指令，由測試程序在PC機界面進行顯示。
本發(fā)明的優(yōu)點是自動化程度高，操作簡便，省力省時，僅需1人操作即可完成測試，每百臺轉接器的測試時間不大于40小時×1人。通過該裝置實現(xiàn)了多種測試功能集成化、自動化、高性能并且可擴展的測試要求，完整實現(xiàn)轉接器的包括性能指標和通話功能在內的所有參數(shù)的測試，同時可以借助幫助系統(tǒng)能夠完成現(xiàn)有轉接器的典型故障的檢測和維修指導。


圖1是本裝置的硬件結構示意圖。
圖2是本裝置實現(xiàn)自動測試的信號通道原理圖。
圖3是利用本裝置進行自動測試的方法的方框示意圖。
圖4是本裝置的操作界面示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明是一種基于虛擬儀器的轉接器自動測試裝置，其通過采用標準的硬件I/O板卡PCI6229并在編程語言LabVIEW7.1平臺上，設計軟件，即使用虛擬儀器技術來完成轉接器的性能指標測試、通話功能測試、電臺信號采集及數(shù)據(jù)通路自動測試。
下面結合實施例及附圖對本發(fā)明作進一步的描述。
本裝置的結構如圖1所示包括軟件部分和由計算機3、信號調理單元2、數(shù)據(jù)采集卡組成的硬件部分。軟件部分是基于Labview7.1虛擬儀器軟件開發(fā)平臺而設計的應用軟件，該軟件運行在windows XP下，通過設計友好的人機交互操作界面，負責發(fā)出各種信號、操作指令、接受和處理數(shù)據(jù)、顯示信號波形，實現(xiàn)對轉接器1的自動測試。數(shù)據(jù)采集卡裝在計算機的PCI插槽上。信號調理單元由電纜分別連接數(shù)據(jù)采集卡、需要測試的轉接器，該單元是轉接器與數(shù)據(jù)采集卡進行通信和接口匹配的樞紐。
上述信號調理單元包括電源和主控兩部分。其中電源部分主要完成電源的AC/DC變換，DC/DC變換以及DC/AC變換，其AC輸入電壓范圍是220V，DC輸入電壓范圍是12V，DC的輸出電壓為±5V、±12V和+24V，AC的輸出電壓為25Hz、75V。而主控部分是整個信號調理單元硬件電路部分的核心，它不僅要完成對多路話音的控制，同時還要實現(xiàn)對語音信號的放大，控制相應的繼電器動作；它通過放大器放大轉接器送過來的信號，輸入給計算機板卡進行軟件測試，測試結果輸入到電腦并儲存下來，同時通過放大控制電路實現(xiàn)轉接器和板卡之間的接口匹配。信號調理單元與數(shù)據(jù)采集卡、需要測試的轉接器的連接關系如圖2所示。
上述計算機的基本配置建議為P4、CPU3.0GHz、內存為DDR1GHz、顯卡為6800、主板為915、硬盤80G。數(shù)據(jù)采集卡可采用美國NI公司的PCI6229板卡。
上述的應用軟件，可劃分為信號發(fā)生器模塊(要求產(chǎn)生可調振幅、頻率的正弦信號)；顯示信號參數(shù)模塊(要求能對產(chǎn)生的信號進行時域分析，顯示信號的頻率、失真度、有效值、平均值、峰峰值、最大值、最小值、db值等信息)；界面顯示模塊(要求能直觀顯示不同用戶間的轉信通話測試，比如短波用戶和超短波用戶間的通話轉信過程)；功耗檢測模塊(要求能檢測轉接器正常工作時的電流并顯示，并計算顯示功耗值)；鈴流檢測模塊(要求能檢測轉接器磁石話機發(fā)鈴時的電壓和頻率)；電話交換機模塊；播放聲音程序模塊；報警模塊；幫助模塊等。
按照層次劃分，本裝置的應用軟件則可以分為三個層次，高層應用程序、中層功能模塊、底層驅動程序，其中高層應用程序包括主測試程序和測試配制程序。
底層開發(fā)環(huán)境和驅動程序接口是由軟硬件廠商提供的，包括儀器測量功能模塊是調用儀器的驅動程序編程實現(xiàn)的對某些特定信號進行測量或控制的模塊。PCI6229板卡可以以740kS/s per channel更新率輸出波形，用于產(chǎn)生模擬語音信號；并可以以250KS/s的采樣率采集波形，用于顯示測量結果。另外，在本裝置中，還需用到數(shù)字I/O編程來對轉接器進行控制并顯示其信息。在使用儀器測量功能模塊獲得所需的測量信號之后，我們需要按照一定的測試測量算法來判斷所測得的信號是否在合理范圍之內。在性能指標測試中，電壓和電流信號可以直接測量到，而鈴流信號和雙音多頻信號等，則需要對采集的信號作時域和頻域分析，才能得到所需的參數(shù)。在通話功能測試中還涉及語音信號的PCM編碼解碼等算法。因此，在軟件設計中，需要測試測量算法和編碼解碼算法。
中層功能模塊包括子測試功能模塊、系統(tǒng)調試程序和測試流程管理模塊，以及測量儀器管理、測試測量算法和編碼解碼算法，其中子測試功能模塊是指整個測試系統(tǒng)運行時，獨立完成一個測試項目的功能模塊，多個子測試功能模塊共同完成整個參數(shù)的測試，每個子測試模塊對應一個測試項目，調用所需用到的儀器測量模塊和算法模塊來獲取信號并進行分析處理，完成對該項目的測試；系統(tǒng)調試程序是一組可以獨立運行的程序，使用儀器資源完成特定的操作，用于裝置或特定子測試功能模塊的調試；測試流程管理模塊是包括對各子測試功能模塊的管理、錯誤處理和報告生成功能模塊。
提供給測試操作員使用的應用程序，具有完善的用戶操作界面和測試配置界面，允許用戶對測試條目進行選擇設置，并執(zhí)行測試操作，對轉接器(1)進行測試。
在實現(xiàn)對轉接器(1)的自動測試過程中，主測試程序調用所有的子測試模塊，完成對被測對象的全面測試，并調用測試流程管理模塊對測試流程實施監(jiān)控和生成測試報告。
本裝置實現(xiàn)對轉接器1的自動測試，其包括對轉接器的性能指標測試和通話功能測試。
通話功能測試是通過本裝置采集實際通信環(huán)境中的短波電臺的話音信號、超短波電臺話音信號以及電話話音信號，將這些信號儲存在計算機中，通過編程控制，將該話音通過信號調理單元2、數(shù)據(jù)采集卡輸入到轉接器1中，達到完成話音自動轉接功能的測試。
性能指標測試包括幅度、頻率可調的信號發(fā)生器、超短波靜噪控制功能、撥入和撥出功能、通道指標、功耗和轉接器輸出鈴流等的測試，具體如下幅度、頻率可調的信號發(fā)生器要用信號發(fā)生器輸出信號給轉接器1時，將信號發(fā)生器的初始幅度及頻率值送入寄存器中，然后連續(xù)輸出信號；一旦信號發(fā)生器的幅度或是頻率值發(fā)生改變，則輸出停止并將此時的幅度及頻率值送入寄存器中代替原先的輸入值，然后重新輸出信號，直至程序中止(人為中止或是設定的時間已到)為止。
示波器將轉接器的輸出信號進行實時采集并分析(有效值、峰峰值、dBm值、失真度、頻率)，并進行實時顯示。
轉接器超短波靜噪控制功能的測試是由數(shù)據(jù)采集卡輸出控制信號，再通過信號調理單元2送入轉接器1中實現(xiàn)測試。
撥入功能的測試通過數(shù)據(jù)采集卡控制信號調理單元產(chǎn)生振鈴信號送入轉接器實現(xiàn)。
撥出功能的測試通過將轉接器輸出的DTMF信號送入數(shù)據(jù)采集卡，采集后由軟件進行檢測。
通道指標的測試按照測試的要求，由數(shù)據(jù)采集卡產(chǎn)生測試信號，通過信號調理單元送入轉接器相應端口，轉接器的輸出信號再經(jīng)過信號調理單元送入數(shù)據(jù)采集卡，采集后由虛擬儀器進行相應指標測試。
功耗的測試實時采集轉接器的工作電壓及電流并計算出轉接器的功耗。按照測試的要求，將電流、電壓信號由信號調理單元送入數(shù)據(jù)采集卡采集后由軟件來檢測、分析和顯示。
轉接器輸出鈴流的測試實時采集轉接器的振鈴信號，并分析其電壓有效值和信號頻率。電壓信號由信號調理單元送到數(shù)據(jù)采集卡，采集后由虛擬儀器進行相應指標測試。
鏈路檢測分析轉接器的鏈路是否建立，具體做法是從轉接器鏈路的一端輸入一連串號碼(雙音多頻信號)，并采集轉接器鏈路的另一端輸出信號并進行解碼，如輸入號碼與解碼得到的號碼一致，則認為轉接器鏈路建立，反之則鏈路未建立。
告警轉接器自動測試裝置采集到的信號進行分析后，如其指標超標，則告警模塊工作，讓軟件測試界面中測試項目條目上的指示燈長亮，并在輸出給保存報表的超標數(shù)據(jù)下畫波浪線以提示。
音頻輸出將音頻文件提取后經(jīng)過數(shù)據(jù)轉換由轉接器自動測試裝置輸出給轉接器，音頻采集轉接器輸出的音頻信號由轉接器自動測試裝置采集后經(jīng)數(shù)據(jù)轉換，由計算機的音箱輸出。由于聲卡不提供基準電壓，因而上述的數(shù)據(jù)轉換實際上是參照PCI-6229板卡的基準電壓對聲卡進行標定，雙音多頻解碼轉接器輸出的雙音多頻信號由轉接器自動測試裝置采集后，進行分頻濾波，將產(chǎn)生雙音多頻信號的兩個正弦信號分開，并分別對其有效值及頻率進行分析。
本裝置的操作界面見圖4。
在測試開始后，操作者首先完成用戶登錄，進入用戶主界面，可以選擇是要測試界面上所羅列的全部項目還是只是要測其中的某幾項。在操作者作出選擇并按下“測試開始”鍵后，測試開始。隨后系統(tǒng)即按照測試流程一步一步的進行項目測試，判斷項目測試是否合格，并將所有測試數(shù)據(jù)錄入系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中。在操作者認為所有測試均已結束并按下測試結束鍵后，程序將自動將測試數(shù)據(jù)保存為文本文件，其文件名與被測轉接器的機器號同名。
下面敘述本發(fā)明的測試過程如圖4所示在測試過程中，操作者只需按照計算機彈出的提示窗口對轉接器進行適當?shù)牟僮?，并點擊OK鍵，計算機就可以自動完成所有項目的測試。
在操作界面上，操作人員可對測試項目進行選擇。如若全部測試項目均要進行，則先按下“測試項目全選”按鍵，并按下“測試開始”鍵，則測試開始。如若只需測試某幾項項目，則在要測試的項目框前的選擇框內打勾，然后再按下“測試開始”鍵即可開始測試。在測試完成后，操作者還可選擇其他的測試項目并按“測試開始”鍵開始測試。當操作者認為所有項目均測試完成后，按下“測試結束”按鍵，則會自動返回上一層界面，同時在計算機內有相應的數(shù)據(jù)報表得到保存，其文件名即為被測轉接器的機器號。
在測試過程中，由進度條指示測試項目的進度。正在測試的分項目“高亮”，已經(jīng)測試完成的分項目“變灰”，待測試的分項目“普亮”。
權利要求
1.一種基于虛擬儀器的轉接器自動測試裝置，該裝置包括軟件部分和由計算機(3)、信號調理單元(2)、數(shù)據(jù)采集卡組成的硬件部分，其特征是軟件部分是基于Labview7.1虛擬儀器軟件開發(fā)平臺而設計的應用軟件，該軟件運行在Windows XP下，通過設計友好的人機交互操作界面，負責發(fā)出各種信號、操作指令、接受和處理數(shù)據(jù)、顯示信號波形，實現(xiàn)對轉接器(1)的自動測試；數(shù)據(jù)采集卡裝在計算機的PCI插槽上；信號調理單元由電纜分別連接數(shù)據(jù)采集卡、需要測試的轉接器，該單元是轉接器與數(shù)據(jù)采集卡進行通信和接口匹配的樞紐。
2.根據(jù)權利要求1所述的轉接器自動測試裝置，其特征在于應用軟件包括高層應用程序、中層功能模塊、底層驅動程序和Labview7.1開發(fā)環(huán)境支持，以及提供給測試操作員使用的應用程序；高層應用程序包括主測試程序和測試配制程序，中層功能模塊包括子測試功能模塊、系統(tǒng)調試程序和測試流程管理模塊，以及測量儀器管理、測試測量算法和編碼解碼算法，其中子測試功能模塊是指整個測試系統(tǒng)運行時，獨立完成一個測試項目的功能模塊，多個子測試功能模塊共同完成整個參數(shù)的測試，每個子測試模塊對應一個測試項目，調用所需用到的儀器測量模塊和算法模塊來獲取信號并進行分析處理，完成對該項目的測試；系統(tǒng)調試程序是一組可以獨立運行的程序，使用儀器資源完成特定的操作，用于裝置或特定子測試功能模塊的調試；測試流程管理模塊是包括對各子測試功能模塊的管理、錯誤處理和報告生成功能模塊，提供給測試操作員使用的應用程序，具有完善的用戶操作界面和測試配置界面，允許用戶對測試條目進行選擇設置，并執(zhí)行測試操作，對轉接器(1)進行測試，在實現(xiàn)對轉接器(1)的自動測試過程中，主測試程序調用所有的子測試模塊，完成對被測對象的全面測試，并調用測試流程管理模塊對測試流程實施監(jiān)控和生成測試報告。
3.根據(jù)權利要求1所述的轉接器自動測試裝置，其特征在于信號調理單元包括電源和主控兩部分；電源部分主要完成電源的AC/DC變換，DC/DC變換以及DC/AC變換，其AC輸入電壓范圍是220V，DC輸入電壓范圍是12V，DC的輸出電壓為±5V、±12V和+24V，AC的輸出電壓為25Hz、75V；主控部分是整個信號調理單元硬件電路部分的核心，它通過放大器放大轉接器送過來的信號，輸入給計算機板卡進行軟件測試，測試結果輸入到電腦并儲存下來。同時通過放大控制電路實現(xiàn)轉接器和板卡之間的接口匹配。
4.根據(jù)權利要求1所述的轉接器自動測試裝置，其特征在于實現(xiàn)對轉接器(1)的自動測試，其包括對轉接器的性能指標測試和通話功能測試。
5.根據(jù)權利要求4所述的轉接器自動測試裝置，其特征在于轉接器(1)的通話功能測試是通過基于虛擬儀器的轉接器自動測試裝置采集實際通信環(huán)境中的短波電臺的話音信號、超短波電臺話音信號以及電話話音信號，將這些信號儲存在計算機中，通過編程控制，將該話音通過數(shù)據(jù)采集卡、信號調理單元(2)輸入到轉接器(1)中，達到完成轉接器通話功能測試中的話音自動轉接功能的測試。
6.根據(jù)權利要求4所述的轉接器自動測試裝置，其特征在于轉接器的性能指標測試包括幅度、頻率可調的信號發(fā)生器要用信號發(fā)生器輸出信號給轉接器(1)時，將信號發(fā)生器的初始幅度及頻率值送入寄存器中，然后連續(xù)輸出信號；一旦信號發(fā)生器的幅度或是頻率值發(fā)生改變，則輸出停止并將此時的幅度及頻率值送入寄存器中代替原先的輸入值，然后重新輸出信號，直至程序中止為止，示波器將轉接器的輸出信號進行實時采集并分析，并進行實時顯示，功耗檢測實時采集轉接器的工作電壓及電流并計算出轉接器的功耗，鈴流檢測實時采集轉接器的振鈴信號，并分析其電壓有效值和信號頻率，鏈路檢測分析轉接器的鏈路是否建立，具體做法是從轉接器鏈路的一端輸入一連串號碼，并采集轉接器鏈路的另一端輸出信號并進行解碼，如輸入號碼與解碼得到的號碼一致，則認為轉接器鏈路建立，反之則鏈路未建立，告警轉接器自動測試裝置采集到的信號進行分析后，如其指標超標，則告警模塊工作，讓軟件測試界面中測試項目條目上的指示燈長亮，并在輸出給保存報表的超標數(shù)據(jù)下畫波浪線以提示，音頻輸出將音頻文件提取后經(jīng)過數(shù)據(jù)轉換由轉接器自動測試裝置輸出給轉接器，音頻采集轉接器輸出的音頻信號由轉接器自動測試裝置采集后經(jīng)數(shù)據(jù)轉換，由計算機的音箱輸出。由于聲卡不提供基準電壓，因而上述的數(shù)據(jù)轉換實際上是參照PCI-6229板卡的基準電壓對聲卡進行標定，雙音多頻解碼轉接器輸出的雙音多頻信號由轉接器自動測試裝置采集后，進行分頻濾波，將產(chǎn)生雙音多頻信號的兩個正弦信號分開，并分別對其有效值及頻率進行分析。
7.根據(jù)權利要求1或5或6所述的轉接器自動測試裝置，其特征在于數(shù)據(jù)采集卡采用PCI6229板卡。
全文摘要
本發(fā)明是一種基于虛擬儀器的轉接器自動測試裝置，其包括軟件部分和由計算機(3)、信號調理單元(2)、數(shù)據(jù)采集卡組成的硬件部分；軟件部分是基于Labview7.1虛擬儀器軟件開發(fā)平臺而設計的運行在Windows XP下的應用軟件，其通過設計友好的人機交互操作界面，負責發(fā)出各種信號、操作指令、接受和處理數(shù)據(jù)、顯示信號波形，實現(xiàn)對轉接器(1)的自動測試；數(shù)據(jù)采集卡裝在計算機的PCI插槽上；信號調理單元由電纜分別連接數(shù)據(jù)采集卡、需要測試的轉接器。本裝置自動化程度高，操作簡便，省力省時，僅需1人操作即可完成轉接器的包括性能指標和通話功能在內的所有參數(shù)的測試，每百臺轉接器的測試時間不大于40小時×1人。
文檔編號H04M3/28GK1905589SQ20061001978
公開日2007年1月31日 申請日期2006年8月1日 優(yōu)先權日2006年8月1日
發(fā)明者魯榮杰, 胡辛 申請人:武漢龍安集團有限責任公司