电路板故障诊断的多总线自动测试技术研究

摘要：为满足现代越来越复杂的电子装备的测试需求，结合测试仪器接口多元化的发展，提出了将VXI、GPIB、1394集成于一体的多总线自动化测试系统。该测试系统采用具有高传输速率的VXI与1394总线，提高了电路板功能测试与故障诊断的效率。系统的通用性避免了测试系统重复性建设而造成的资金浪费，降低了测试成本并以简单的继电器开关控制电路为例，使用支持向量机分类器对系统测试所得的样本进行故障诊断，诊断的准确率达到了99．73％。
关键词：多总线；自动测试；支持向量机；故障诊断；遗传算法

随着现代科学技术的发展，测试技术对电子装备发展的支撑作用越来越突出，测试保障装备建设已受到前所未有的重视。为保证实际应用时集成度越来越高的电子设备能有效、可靠的工作，得出较精确的数据，就需要一种高效率的测试设备来满足不同电子设备的性能测试和故障诊断。因此，构建了由GPIB、VXI、IEEE1394三总线构成的用于饭极电路的功能测试和故障诊断的多总线自动化测试系统。该系统具有通用性、易操作等优点，降低了测试成本，在提高故障诊断效率的同时使电路的自动测试更加简便。并采用基于遗传算法的支持向量机做分类器，对系统测试得到的数据样本进行诊断，提高了故障诊断的正确性。

1 多总线自动化测试系统
该多总线自动化测试系统主要有测试机箱、主控计算机及数模混合接口适配器三大部分组成，其中测试机箱包括了程控电源与VXI总线机箱两部分，整体系统结构如图1所示。

测试机箱的核心部分——VXI总线机箱。VXI总线技术经多年的发展已实现标准化、模块化和系统化，具有标准开放、数据乔吐能力强、可靠性高、定时和同步准确以及模块可重复利用等优点。VXI总线机箱由双通道50 MHz任意波形发生器、6．5位数字多用表、2通道示波器、64通道时序数字I／O、4通道A／D、4通道D／A、32通道继电器开关、8×32矩阵开关等模块化仪器构成。VXI模块化仪器体积小，节约空间，
方便运输。VXI的这些性能优点有力的保障了测试与诊断过程的高正确率与高运行速率。主控计算机通过具有高速传输优势的1394总线与VXI总线机箱内的零槽控制器进行通信、用于整个自动测试系统的全局监控。
测试人员通过主控计算机，可有效的控制测试机箱，进而完成测试。主控计算机的主要构成部分有人机接口用户界面、数字信号发生模块、测试仪器模块、数据处理模块、故障字典数据库、功能检测流程、故障诊断流程及其他控制模块。各功能模块的有机结合可帮组测试人员有效的完成测试工作。
主控计算机经GPIB总线与程控电源相连，程控电源包含了双路直流程控源和一路交流程控源。GPIB总线技术的应用已比较成熟，大量的测试仪器都带有GPIB接口。通过GPIB接口，可以将若干台基本仪器和计算机仪器搭成积木式的测试系统，在计算机的控制下完成复杂的测量。该测试系统采用的是并行的连接方式，使计算机可同时控制3路程控电源，满足电路测试中的各种电压需求。
数模混合接口适配器与测试机箱相连，测试机箱给适配器提供相应的电源信号与测试激励信号。适配器通过适配板与被测板相互通信，并将测试所得的数据反馈给测试机箱，由测试机箱将数据上传至主控计算机。在测试进行过程中可用数模混合接口适配器配套的数字探笔和模拟探笔对被测板的重要中间点进行测试，结构如图2所示。这样的结构设计更方便测试的执行。

适配器与被测板中间加入的适配板能有效的保护被测板，防止测试过程中由于人为操作的失误或是测试程序错误及测试仪器故障引起的瞬时电压或电流过大，而导致的被测板损坏或对测试人员的危害。同时适配板可对被测板测试所需的电源信号与测试激励信号进行相应的稳压与滤波等辅助操作，提高了测试信号的质量与测试数据的可靠性，进而提高了故障诊断的正确性。

2 基于遗传算法的支持向量机分类器
支持向量机(SVM)就是先通过用内积函数定义的非线性变换将输入空间变换到一个高维空间，再在这个空间中求最优分类面。它的主要思想就是建立一个超平面作为决策面，该决策面不但能够将所有训练样本正确分类，而且使训练样本中离分类面最近的点到分类面的距离最大。
遗传算法(GA)是一种借鉴生物界自然选择和自然遗传机制而形成的全局寻优算法。先产生初始种群，通过选择、交叉和变异操作，产生一群更适合环境的个体，经过一代又一代的进化，使种群最后收敛到一群最适合环境的个体，求得问题的最优解。