該電纜故障測(cè)試儀能對(duì)電纜的導(dǎo)通電阻、絕緣電阻等電氣性能參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)測(cè)量，及時(shí)快速地顯示電纜存在的故障，可以縮短檢測(cè)時(shí)間，提高檢測(cè)效率。 電纜線是否導(dǎo)通、線間絕緣電阻是否滿足要求，將直接影響著軍事訓(xùn)練和作戰(zhàn)任務(wù)的完成效率。雖然可以采用萬(wàn)用表、蜂鳴器等工具對(duì)電纜進(jìn)行逐點(diǎn)測(cè)試，但這些工具僅僅試用于電纜芯數(shù)較少的情況，若對(duì)大量芯線進(jìn)行測(cè)試，會(huì)出現(xiàn)測(cè)試效率低、準(zhǔn)確性差等問(wèn)題。針對(duì)此類問(wèn)題，研制了一種小型、簡(jiǎn)便、通用的電纜自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)大批量多芯線電纜的自動(dòng)測(cè)試。本文介紹的多芯線電纜測(cè)試儀，引入了當(dāng)前流行的嵌入式技術(shù)，在上位機(jī)中采用了三星公司的S3C6410處理器，實(shí)現(xiàn)了測(cè)試儀的小型化。
1 系統(tǒng)組成及功能
小型化電纜測(cè)試系統(tǒng)由硬件和軟件組成。硬件主要包括ARM開發(fā)板、單片機(jī)、繼電器、信號(hào)轉(zhuǎn)換器、電源模塊等。上位機(jī)ARM開發(fā)板采用Linux操作系統(tǒng)，用Qt來(lái)實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互界面。下位機(jī)單片機(jī)采用C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)對(duì)通信協(xié)議的解析，控制單雙芯繼電器的通斷等。主要實(shí)現(xiàn)的功能有：
①能夠?qū)崿F(xiàn)電纜測(cè)試儀的自動(dòng)檢測(cè)功能。
?、谀軌蛲瓿杀粶y(cè)電纜任意兩根芯線間的絕緣檢測(cè)，每根芯線的內(nèi)阻測(cè)試，能實(shí)現(xiàn)對(duì)故障電纜的自動(dòng)判別，直觀的顯示故障電纜的詳細(xì)信息。
③通過(guò)優(yōu)化了的測(cè)試算法，可以縮短測(cè)試時(shí)間，提高測(cè)試效率，對(duì)90芯電纜的內(nèi)阻測(cè)試最多只需20分鐘，90芯電纜任意兩芯線間的絕緣測(cè)試最多只需35分鐘。
?、芸蓪?duì)已測(cè)電纜的信息進(jìn)行存儲(chǔ)，方便測(cè)試員查看。
?、轀y(cè)試完畢后，可生產(chǎn)測(cè)試報(bào)告。
2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案
小型化電纜測(cè)試儀采用上位機(jī)和下位機(jī)相結(jié)合的方式進(jìn)行軟、硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，上位機(jī)中硬件選用的是三星公司的S3C6410處理器，該處理器選用ARM11為其開發(fā)平臺(tái)。下位機(jī)選用的是Atmega128和Atmega1280的單片機(jī)。上位機(jī)和下位機(jī)通過(guò)串口通信。
在上位機(jī)中，系統(tǒng)軟件采用Qt編寫，Qt是奇趣科技開發(fā)的跨平臺(tái)C++圖形用戶界面應(yīng)用程序開發(fā)框架，是面向?qū)ο蟮恼Z(yǔ)言，易于擴(kuò)展，允許組件編程。Qt采用C++語(yǔ)言作為開發(fā)語(yǔ)言，運(yùn)行效率高，且擁有友好豐富的界面庫(kù)，操作簡(jiǎn)單。下位機(jī)采用C語(yǔ)言編寫，直接控制單雙芯繼電器的閉合與通斷并能實(shí)時(shí)的與上位機(jī)通信。
下位機(jī)由單片機(jī)系統(tǒng)和信號(hào)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)組成，單片機(jī)系統(tǒng)包括CPU和I/O擴(kuò)展電路、開關(guān)電源變換電路、控制電路、單雙繼電器矩陣、采樣電路。單片機(jī)通過(guò)單雙繼電器矩陣接通不同的芯線，對(duì)芯線施加100v高壓，信號(hào)采集電路采集信號(hào)，通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換到單片機(jī)，通過(guò)通信接口傳給上位機(jī)，按測(cè)試原理進(jìn)行計(jì)算，最終給出測(cè)試結(jié)果，并顯示。系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。
3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
電纜測(cè)試儀系統(tǒng)軟件部分采用模塊化設(shè)計(jì)，共五個(gè)模塊，分別為用戶接口管理模塊、測(cè)試項(xiàng)目模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)庫(kù)管理模塊、狀態(tài)顯示模塊。這些模塊共同完成系統(tǒng)自檢、系統(tǒng)校準(zhǔn)、優(yōu)化測(cè)試算法生成、導(dǎo)通測(cè)試、絕緣測(cè)試、串行通訊、數(shù)據(jù)管理等功能，并實(shí)現(xiàn)信息的實(shí)時(shí)顯示和存儲(chǔ)信息。圖2為系統(tǒng)軟件功能框圖。
其中各模塊功能及界面如下：
3.1 用戶接口管理模塊 用戶接口管理模塊用于獲取用戶輸入信息，實(shí)現(xiàn)各子菜單間的切換，關(guān)閉系統(tǒng)等功能。
3.2 測(cè)試項(xiàng)目模塊 測(cè)試項(xiàng)目管理模塊完成電纜測(cè)試系統(tǒng)自檢、系統(tǒng)校準(zhǔn)、被測(cè)回路的導(dǎo)通測(cè)試和絕緣測(cè)試、電纜測(cè)試儀與下位機(jī)的串行通訊等功能；圖3為測(cè)試項(xiàng)目界面圖。 3.3 數(shù)據(jù)處理模塊 數(shù)據(jù)處理模塊在后臺(tái)完成，通過(guò)算法分析優(yōu)化測(cè)試信息，達(dá)到快速測(cè)量的效果。
3.4 數(shù)據(jù)庫(kù)管理模塊 數(shù)據(jù)庫(kù)管理模塊用于保存配置信息、系統(tǒng)信息和已測(cè)過(guò)的電纜的詳細(xì)信息，以便快速查看，本系統(tǒng)選用了Qt下的sqlite3數(shù)據(jù)庫(kù)，它是一款輕型的數(shù)據(jù)庫(kù)，占用資源非常少，適用于嵌入式系統(tǒng)。
3.5 狀態(tài)顯示模塊 狀態(tài)顯示模塊實(shí)時(shí)直觀的顯示當(dāng)前所測(cè)芯線的信息、測(cè)試類型、已用測(cè)試時(shí)間和剩余時(shí)間等，有助于測(cè)試人員即時(shí)了解現(xiàn)狀。狀態(tài)顯示界面如圖4所示。
系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)主要包括上位機(jī)程序設(shè)計(jì)和下位機(jī)程序設(shè)計(jì)，上位機(jī)程序設(shè)計(jì)完成人機(jī)交互界面的處理，測(cè)試算法的生成，對(duì)已測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和管理，發(fā)送測(cè)試指令與下位機(jī)通信等，下位機(jī)程序負(fù)責(zé)接收上位機(jī)下達(dá)的指令，并解析指令，控制繼電器的通斷，采集測(cè)試信號(hào)并實(shí)時(shí)的將所測(cè)電纜的信息上傳給上位機(jī)。
電纜測(cè)試儀主程序流程圖如圖5所示。
系統(tǒng)上電后進(jìn)行初始化工作，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行自檢，保證系統(tǒng)正常工作，參數(shù)測(cè)試用來(lái)獲取要測(cè)電纜所對(duì)應(yīng)的芯線號(hào)，測(cè)試類型。查看已測(cè)結(jié)果用來(lái)顯示已測(cè)電纜的詳細(xì)信息。若為電阻或絕緣測(cè)試，則實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的顯示當(dāng)前所測(cè)電纜的電阻或絕緣電阻的大小，已用測(cè)試時(shí)間和剩余測(cè)試時(shí)間等。
小型化電纜測(cè)試儀可以進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)備自檢測(cè)試、芯線的內(nèi)阻測(cè)試、任意兩根電纜芯線間的絕緣測(cè)試，在測(cè)試過(guò)程中，可以通過(guò)界面顯示當(dāng)前所測(cè)電纜具體的測(cè)試信息，并提供圖形化的芯線狀態(tài)顯示，相對(duì)比較直觀。
另外在測(cè)試過(guò)程中，還附加了暫停檢測(cè)、顯示檢測(cè)電纜的測(cè)試類型、測(cè)試時(shí)間等功能，使之更人性化。測(cè)試結(jié)束后，小型化電纜測(cè)試儀可以自動(dòng)生成測(cè)試報(bào)告，并支持導(dǎo)出到移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備，保證了數(shù)據(jù)的真實(shí)性，體現(xiàn)了小型化電纜測(cè)試儀的全自動(dòng)化測(cè)試功能。
小型化電纜測(cè)試儀在下位機(jī)中采用了六個(gè)CPU，完成分布式并行數(shù)據(jù)采集，協(xié)作控制單芯的96個(gè)繼電器和雙芯的48個(gè)繼電器，結(jié)合上位機(jī)優(yōu)化的控制算法，從而提高了測(cè)試效率，明顯縮短了測(cè)試時(shí)間，體現(xiàn)了小型電纜測(cè)試儀的實(shí)用性。
電纜故障檢測(cè)儀采用了嵌入式技術(shù)，便于攜帶，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，采用液晶屏顯示，人機(jī)對(duì)話界面友好，操作簡(jiǎn)便，能實(shí)時(shí)的顯示檢測(cè)結(jié)果且生成測(cè)試報(bào)告。通過(guò)試用證明，電纜故障檢測(cè)儀能夠滿足對(duì)武器裝備配套電纜的日常維護(hù)測(cè)試需求，是一種小型、快捷、方便且實(shí)用的電纜測(cè)試設(shè)備。
