Жизненные циклы радиоэлектронной аппаратуры (РЭА)

Печатается по решению редакционно-издательского совета

Владимирского государственного университета

Приборно-модульные системы контроля, испытаний и мониторинга радиоаппаратуры: учеб. пособие / А. Д. Поздняков; Владим. гос. ун-т. – Владимир: Ред.-издат. комплекс ВлГУ, 2005. – 118 с. – ISBN 5-89368-000-0.

В пособии приводятся общие теоретические сведения по построению приборно-модульных систем контроля, испытаний и мониторинга радиоаппаратуры. В результате изучения дисциплины студент должен понимать работу автоматизированных контрольно-измерительных и управляющих систем различного назначения, оптимизировать характеристики систем по заданным техническим требованиям, проводить экспериментальные исследования и программировать измерительные приборы, имеющие выход в канал общего пользования (КОП).

Предназначено для подготовки студентов в области проектирования приборно-модульных испытательных систем различного назначения: внешних и встроенных, универсальных и специализированных, технологических и эксплуатационных. Рекомендуется для студентов всех форм обучения направления «Радиотехника».

       Табл. 11. Ил. 32. Библиогр.: 11 назв.

УДК 621.396: 681.518.3

ББК 32.811.3

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ................................................................................................. 3

Глава 1. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМ КОНТРОЛЯ,

ИСПЫТАНИЙ И МОНИТОРИНГА.......................................................... 6

Задачи автоматизации контроля, испытаний и

Мониторинга радиоаппаратуры.................................................... 6

Архитектура систем контроля, испытаний                                                и мониторинга........................................................................... 12

Программные средства систем контроля, испытаний

 и мониторинга............................................................................. 21

Глава 2. ПРИБОРНО-МОДУЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ.................................. 26

Основные шины и линии интерфейса IEEE-488.................. 26

Интерфейсные команды и интерфейсные функции............. 29

Коды, форматы и обмен данными по шине......................... 33

Реализация интерфейсных функций..................................... 37

Быстродействие АКИС с шиной IEEE-488.......................... 43

Принципы реализации интерфейса...................................... 49

Архитектура систем контроля, испытаний и мониторинга 52

Аппаратные средства расширения шины КОП................... 56

Глава 3. ПРОГРАММНЫЕ СРЕДСТВА СИСТЕМ КОНТРОЛЯ, 

ИСПЫТАНИЙ И МОНИТОРИНГА........................................................ 61

Базовые и системные программные средства...................... 61

Стандартные команды, форматы и протоколы................... 64

Компьютерные платы контроллера шины IEEE-488 и их

Программное обеспечение........................................................... 71

Стандартные команды программируемых приборов........ 81

Методы и средства разработки                                                            программного обеспечения....................................................... 106

ЗАКЛЮЧЕНИЕ....................................................................................... 115

ПРИНЯТЫЕ СОКРАЩЕНИЯ................................................................ 116

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК..................................................... 117

Введение

Современное массовое и серийное производство радиоаппаратуры характеризуется непрерывным обновлением выпускаемой продукции. Например, в секторе бытовой электроники и систем связи стабильный цикл процесса производства за последние годы сократился с 18 до 6 месяцев. В условиях жесткой конкуренции производитель вынужден модернизировать и осваивать выпуск новых видов изделий, непрерывно улучшая их качество. При таких темпах обновления для снижения затрат приходится искать пути сокращения расходов на контроль и испытания, поскольку доля этих расходов может достигать 50% от общих затрат.

Технологический процесс изготовления радиотехнических систем (РТС) различного назначения предусматривает типовые испытания, в частности приемо-сдаточные и периодические, а также проведение технологической тренировки (электрической, климатической и вибрационной) с проверкой функционирования и основных параметров испытуемого изделия. При многократных испытаниях РТС на этапах регулировки, сдачи продукции представителю ОТК и приемки заказчик затрачивает огромные ресурсы, что приводит к значительному увеличению себестоимости. Определяющим фактором гибкости производства становится быстрая разработка автоматизированных систем испытаний, позволяющих: повысить производительность, сократить стоимость и время разработки тестирующего оборудования, уменьшить затраты на создание и эксплуатацию систем контроля. Похожие проблемы возникают не только в сфере производства, но также при создании исследовательских систем контроля, испытаний и мониторинга (СКИМ) на этапе разработки новых РТС, при проведении комплексных испытаний и организации длительного мониторинга параметров сигналов и характеристик сложных технических объектов на этапе эксплуатации.

Снижение стоимости испытаний, а также уменьшение времени разработки специализированных СКИМ – это ключевые задачи, от решения которых зависят производственные затраты, время внедрения продукции на рынок сбыта и в конечном итоге прибыль. Производителю сегодня нужны такие СКИМ, которые могут гибко изменять свои возможности в соответствии с совершенствованием выпускаемой продукции, т.е. они должны быть адаптивными, перепрограммируемыми, наращиваемыми и при этом недорогими.

Современные принципы построения автоматизированных СКИМ предполагают использование персональных компьютеров (ПК), модульных архитектур и стандартных интерфейсов [1-4, 6]. Компьютерные технологии позволяют с наименьшими затратами обеспечить высокое качество, точность и достоверность результатов испытаний. СКИМ сегодня – это гибкая совокупность аппаратно-программных средств, основой которых является ПК, обеспечивающий измерения, управление экспериментом, цифровую обработку данных, передачу и хранение информации.

Распространение компьютерных систем определяется большой вычислительной мощностью ПК, наличием развитого периферийного оборудования, удобством интегрирования систем в локальные сети, относительно невысокой стоимостью основного оборудования, разнообразием программ обработки данных и документирования. Вычислительная мощь ПК позволяет подвергать собранные с его помощью данные практически любой, даже очень сложной, обработке. Такой подход позволяет ограничиться минимальными затратами.

Глава 1. Принципы построения систем контроля, испытаний и мониторинга

Задачи автоматизации контроля, испытаний и мониторинга радиоаппаратуры

Жизненные циклы радиоэлектронной аппаратуры (РЭА)

Все радиоэлектронные средства проходят ряд типовых стадий жизненного цикла (ЖЦ). Проведем качественный анализ задач систем контроля и испытаний на основных стадиях ЖЦ РЭА.

1. Проектирование РЭА. Осуществляются исследо­вания и отработка идей, формирование уровня качества, разработка проектной документации, изготовление образцов РЭА, заводские и государственные испытания опытного образца, разработка рабочей документации. Этапы формирования уровня качества и испытания опытного образца базируются на достижениях научно-технического прогресса не только в области построения РЭА, но и в значительной мере в области испытаний. Новое качество во многих случаях может быть достигнуто за счет компьютеризации, так как допускает использование более точных алгоритмов и методик косвенных измерений с компенсацией наводок, шумов и погрешностей приборов.

2. ИзготовлениеРЭА. Включает этапы технологической подготовки производства, изготовления и испытания качества РЭА. Последний этап предусматривает проведение приемо-сдаточных, климатических, вибрационных и других испытаний, а также многосуточную тренировку РЭА с последующей проверкой основных технических характеристик. В ряде случаев необходима проверка функционирования РЭА в условиях, приближенных к реальным, с использованием специальных имитаторов канала распространения радиоволн. Компьютеризация технологических испытаний, тренировки и проверки функционирования может значительно повысить качество РЭА и существенно снизить затраты производства.

3. Эксплуатация РЭА. Это основная стадия целевого использования изделия в соответствии с назначением. Можно выделить этапы технического обслуживания (ТО), ремонта и восстановления РЭА после отказа. Качество РЭА на этапе эксплуатации реализуется через совокупность показателей, которые могут подразделяться на единичные и комплек­сные. Единичными показателями качества на этапе эксплуатации служат: наработка на отказ, ресурс РЭА и др. Комплексные показатели (КП) определяют совместно несколько простых свойств. Примером КП может быть коэффициент технического использова­ния:

К_ТИ=Т₀/(Т₀+ τ_В+ τ_ТО),

где Т₀ – средняя наработка на отказ; τ_В– среднее время восста­новления; τ_ТО – средняя продолжительность технического обслу­живания (ТО).

Величина К_ТИ зависит от безотказности, восстанавливае­мости и трудоемкости технического обслуживания, в том числе от времени испытаний. Чем меньше времени затрачивается на ТО, тем выше К_ТИ. Таким образом, на стадии эксплуатации важно сокращать продолжительность ТО, чему будет способствовать компьютеризация оценки качества. На стадии эксплуатации РЭА расходуется заложенный технический ресурс. Для компенсации воздействия деградационных процессов ведутся работы по ТО и профилактическому ремонту РЭА, а в случае возникновения отказа – по восстановлению работо­способного состояния. В этом периоде осуществляется периодическое управление параметрами РЭА (поддержание в заданных пределах).