一種前置放大器自動測試裝置製造方法

2023-12-01 01:15:16 1

一種前置放大器自動測試裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種前置放大器自動測試裝置，包括信號激勵模塊、信號採集模塊、數據分析模塊和供電模塊，其中信號激勵模塊的信號輸出端與被測前置模塊電連接；信號採集模塊的信號輸入端與被測前置模塊電連接，控制信號輸出端與信號激勵模塊電連接，數據輸入輸出端與數據分析模塊電連接；數據分析模塊通過數據線與信號採集模塊電連接；供電模塊輸出端分別與信號激勵模塊、信號採集模塊、數據分析模塊電連接。本實用新型有益的效果：解決聲納前置放大器以往測試過程中測試指標多，過程複雜，數據記錄麻煩等諸多工程問題，而提供一種前置放大器自動測試裝置，對於前置模塊的測試，可以做到一鍵操作，自動測試，成批處理，結果自動保存。
【專利說明】—種前置放大器自動測試裝置

【技術領域】
[0001]本實用新型屬於電子信息【技術領域】，具體涉及一種前置放大器自動測試裝置。

【背景技術】
[0002]聲納基陣信號進行數位化信號處理之前需要進行信號預處理。一般地，聲納基陣信號的前置預處理包括基陣信號匹配放大、濾波、程控增益、模數轉換等環節。從工程實現來看，基陣信號匹配放大、濾波、程控增益等電路經常集中到一起，設計成單獨的前置模塊。前置模塊在聲納信號體系的最前端，其作用不言而喻。因此，前置模塊的指標測試也變得十分重要。
[0003]在傳統的前置模塊測試中，一般用以下幾種儀表:電源、三用表、信號源、交流微伏表、示波器、相位計。要測試的指標有:輸入阻抗、放大量、等效噪聲、通帶特性、各模塊的相位關係。測試步驟十分複雜，要記錄的內容很多。這種測試方法效率低下，測試結果受人為因素較大。
[0004]採用信號分析儀表如NF的FRA5087進行前置放大器測試，可以進行幅頻特性分析，可以直觀的得到放大量、也可以得到通帶特性。但是，要完整地測量前置放大器的其它指標還做不到，而且不能批量測試，數據管理、質量記錄做得也很不到位。


【發明內容】

[0005]本實用新型的目的在於解決聲納前置放大器以往測試過程中測試指標多，過程複雜，數據記錄麻煩等諸多工程問題，而提供一種前置放大器自動測試裝置，對於前置模塊的測試，可以做到一鍵操作，自動測試，成批處理，結果自動保存。
[0006]本實用新型所採用的技術方案是:這種前置放大器自動測試裝置，它包括信號激勵模塊、信號採集模塊、數據分析模塊和供電模塊，其中，
[0007]信號激勵模塊，信號輸出端與被測前置模塊電連接，用於產生激勵信號輸送給被測前置模塊；
[0008]信號採集模塊，信號輸入端與被測前置模塊電連接，控制信號輸出端與信號激勵模塊電連接，數據輸入輸出端與數據分析模塊電連接，一方面接收被測前置模塊的輸出信號，對該信號進行處理後發送至數據分析模塊，另一方面接收數據分析模塊的命令，進行信號採集或控制信號激勵模塊發送激勵信號；
[0009]數據分析模塊，通過數據線與信號採集模塊電連接，一方面接收信號採集模塊發送的數據，並計算出被測前置模塊的各項測試指標，另一方面將測試命令發送給信號採集模塊，通過信號採集模塊控制信號激勵模塊產生不同的信號；
[0010]供電模塊，輸出端分別與信號激勵模塊、信號採集模塊、數據分析模塊電連接，以提供工作電壓。
[0011]所述信號激勵模塊包括與信號採集模塊連接的控制及通訊單元、分別與該控制及通訊單元的控制輸出端連接的激勵信號發生單元和信號選擇輸出單元，所述激勵信號發生單元的信號輸出端與信號選擇輸出單元的信號輸入端連接，信號選擇輸出單元的信號輸出端與被測前置模塊連接。
[0012]所述信號採集模塊包括與被測前置模塊輸出端連接的多路信號緩衝單元、連接於該多路信號緩衝單元輸出端的多路信號同步轉換單元、連接於該多路信號同步轉換單元輸出端的數據整理及接口單元、分別與多路信號同步轉換單元和數據整理及接口單元連接的時序及邏輯控制單元，所述數據整理及接口單元輸出端與數據分析模塊連接。
[0013]所述多路信號緩衝單元由24路運算放大器及其外圍元器件組成，運算放大器選用型號為0P4177的四路集成運算放大器。
[0014]所述多路信號同步轉換單元由型號為UDA1361的24路模數轉換器及其外圍元器件組成。
[0015]所述數據整理及接口單元中，數據整理採用XILINX公司的FPGA，3S400來實現，接口採用乙太網接口，物理層晶片採用DM9000，通訊協議為UDP-1P。
[0016]本實用新型的有益效果是:1、本實用新型測試裝置包括信號激勵模塊、信號採集模塊、數據分析模塊，以及為前述三個模塊提供工作電壓的供電模塊，實際應用中信號激勵模塊、信號採集模塊、數據分析模塊與被測前置模塊形成一個閉環結構，能夠進行批量處理、結果自動保存，實現自動測試。2、用合併原理合併預定要相鄰操作的物體，用智能化的測試手段解決了多年來一直用各種儀表，多種方法才能完成的測試工作，工作效率提升10倍以上。3、多通道的並行處理以及針對性的設計，解決了高端採集分析系統實現不了的功能。4、採用自動化的數據管理分析手段使測試結果的可靠性大為提高，數據的維護使用變得十分方便。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本實用新型的原理框圖。
[0018]圖2是本實用新型信號激勵模塊的原理框圖。
[0019]圖3是本實用新型信號採集模塊的原理框圖。
[0020]圖4是本實用新型的測試流程圖。

【具體實施方式】
[0021]如圖1所示，本實施例包括信號激勵模塊1、信號採集模塊2、數據分析模塊3和供電模塊4，其中，
[0022]信號激勵模塊1，作為被測前置模塊的激勵信號輸入裝置，用於產生激勵信號輸送給被測前置模塊，其信號輸出端與被測前置模塊電連接；其控制信號輸入端與信號採集模塊2連接。
[0023]信號採集模塊2，信號輸入端與被測前置模塊電連接，控制信號輸出端與信號激勵模塊I的控制信號輸入端電連接，數據輸入輸出端與數據分析模塊3電連接，一方面並行接收被測前置模塊的輸出信號，並按照奈奎斯特採樣定理完成模數轉換，模數轉換後把各路數據根據協議整理成幀，通過接口發送到數據分析模塊3，另一方面接收數據分析模塊3的命令，執行相應的動作，如開始採集信號、通知信號激勵模塊I產生各種激勵信號等。信號採集模塊I與數據分析模塊3的通訊可以採用各種傳輸協議，如乙太網的各種通訊協議，ATM網絡傳輸的各種協議，PCIE等等，本方案的實施採用了乙太網UDP協議。模數轉換可以採用各種類型的模數轉換器，只要滿足奈奎斯特採樣定理，本實施方案中採用的是Σ Λ型模數轉換器。
[0024]數據分析模塊3，通過數據線與信號採集模塊2電連接，一方面接收信號採集模塊2發送的數據，並根據測試流程，按要求計算出被測前置模塊放大量、通道間相位、自噪聲、輸入阻抗、通帶特性，生成測試表格；另一方面將測試命令發送給信號採集模塊2，通過信號採集模塊2控制信號激勵模塊I產生不同的激勵信號，發送給被測前置模塊。所述數據分析模塊3可以是個人計算機、嵌入式平臺以及可以完成相應功能的智能處理單元，本實施案例中數據分析模塊3是安裝有WindowsXP作業系統的個人計算機，該計算機上安裝有相應的分析軟體。
[0025]供電模塊4，輸出端分別與信號激勵模塊1、信號採集模塊2、數據分析模塊3電連接，以提供工作電壓。本例中，所述供電模塊4採用線性電源模塊集成設計，其輸入為220V交流電，輸出220V交流電、±7?15V直流電、+7?15V直流電三種電壓，分別為數據分析模塊3、信號採集模塊2和信號激勵模塊I提供工作電壓。
[0026]如圖2所示，所述信號激勵模塊I包括與信號採集模塊2連接的控制及通訊單元1-1、分別與該控制及通訊單元的控制輸出端連接的激勵信號發生單元1-2和信號選擇輸出單元1-3，所述激勵信號發生單元1-2的信號輸出端與信號選擇輸出單元1-3的信號輸入端連接，信號選擇輸出單元1-3的信號輸出端與被測前置模塊連接。其中控制及通訊單元1-1通過RS232 口與信號採集模塊2連接，接收輸出信號的幅度、頻率和類型等命令，控制激勵信號發生單元1-2和信號選擇輸出單元1-3工作；激勵信號發生單元1-2用於產生激勵信號，該激勵信號一方面能夠產生1Hz?1KHz的正弦波掃頻信號，幅度ImV?2V可調，一方面能夠在輸入端產生等效3200pF電容的等效阻抗，另一方面能夠在輸入端產生不同輸入阻抗的正弦波信號，輸入阻抗分別為50歐和5兆歐；掃頻信號的幅度及頻率範圍，需要輸出的信號類型等命令通過數據分析模塊3、信號採集模塊2和RS232 口傳輸至控制及通訊單元1-1進行控制；信號選擇輸出單元1-3用於選擇需要輸出的信號。實際應用中，激勵信號發生單元1-2可以根據命令產生所需的信號，並通過信號選擇輸出單元1-3輸出至信號採集模塊2 ;也可以同時產生各種不同的信號，根據命令控制信號選擇輸出單元1-3選擇輸出所需的信號，其信號的產生服從數據分析模塊3的命令。
[0027]所述信號採集模塊2包括與被測前置模塊輸出端連接的多路信號緩衝單元2-1、連接於該多路信號緩衝單元輸出端的多路信號同步轉換單元2-2、連接於該多路信號同步轉換單元輸出端的數據整理及接口單元2-3、分別與多路信號同步轉換單元2-2和數據整理及接口單元2-3連接的時序及邏輯控制單元2-4，所述數據整理及接口單元2-3輸出端與數據分析模塊3連接。所述多路信號緩衝單元2-1用於並行接收被測前置模塊的輸出信號，多路信號同步轉換單元2-2用於按照奈奎斯特採樣定理完成模數轉換，數據整理及接口單元2-3用於將各路數據根據協議整理成幀，通過接口發送到數據分析模塊3，時序及邏輯控制單元2-4用於控制信號採集、通知信號激勵模塊產生激勵信號、與數據分析模塊通訊三部分的時序。
[0028]本實施例是一種24路前置模塊自動檢測裝置，被測前置模塊共24塊，其電源均並接到供電模塊4對應的電源接線端；信號輸入線分正負分別接入信號激勵模塊I ;輸出信號線分別接到信號採集模塊2的輸入端。相應的，所述多路信號緩衝單元2-1由24路運算放大器及其外圍元器件組成，運算放大器選用型號為0P4177的四路集成運算放大器；多路信號同步轉換單元2-2採用24路模數轉換器為核心單元，模數轉換器型號為UDA1361 ;所述數據整理及接口單元2-3中，數據整理採用XILINX公司的FPGA，3S400來實現，接口採用乙太網接口，物理層晶片採用DM9000，通訊協議為UDP-1P，乙太網物理層晶片的驅動及協議的實現都由FPGA完成。具體測試流程如圖4所示。
[0029]本實施只是介紹了一種前置放大器自動測試裝置技術的應用方式，同時，本技術也可以進行可測試通道的擴展，測試更多的前置模塊，設計參數的調整，測試不同種類的前置模塊，以及實施手段的變化來完成方案。
[0030]最後應說明的是，以上實施僅是對技術方案的說明而非限制。儘管參照實施案例對本技術進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，對本技術方案進行修改或者等同替換，都不脫離本技術方案的精神和範圍，其均應涵蓋在本技術的權利要求範圍當中。
【權利要求】
1.一種前置放大器自動測試裝置，其特徵在於:它包括信號激勵模塊(I)、信號採集模塊(2)、數據分析模塊(3)和供電模塊(4)，其中， 信號激勵模塊(I )，信號輸出端與被測前置模塊電連接，用於產生激勵信號輸送給被測前置模塊； 信號採集模塊(2)，信號輸入端與被測前置模塊電連接，控制信號輸出端與信號激勵模塊(I)電連接，數據輸入輸出端與數據分析模塊(3)電連接，一方面接收被測前置模塊的輸出信號，對該信號進行處理後發送至數據分析模塊(3)，另一方面接收數據分析模塊(3)的命令，進行信號採集或控制信號激勵模塊(I)發送激勵信號； 數據分析模塊(3)，通過數據線與信號採集模塊(2)電連接，一方面接收信號採集模塊(2)發送的數據，並計算出被測前置模塊的各項測試指標，另一方面將測試命令發送給信號採集模塊(2 )，通過信號採集模塊(2 )控制信號激勵模塊(I)產生不同的信號； 供電模塊(4)，輸出端分別與信號激勵模塊(I)、信號採集模塊(2)、數據分析模塊(3)電連接，以提供工作電壓。
2.根據權利要求1所述的前置放大器自動測試裝置，其特徵在於:所述信號激勵模塊(1)包括與信號採集模塊(2)連接的控制及通訊單元(1-1)、分別與該控制及通訊單元的控制輸出端連接的激勵信號發生單元(1-2)和信號選擇輸出單元(1-3)，所述激勵信號發生單元(1-2)的信號輸出端與信號選擇輸出單元(1-3)的信號輸入端連接，信號選擇輸出單元(1-3)的信號輸出端與被測前置模塊連接。
3.根據權利要求1所述的前置放大器自動測試裝置，其特徵在於:所述信號採集模塊(2)包括與被測前置模塊輸出端連接的多路信號緩衝單元(2-1)、連接於該多路信號緩衝單元輸出端的多路信號同步轉換單元(2-2)、連接於該多路信號同步轉換單元輸出端的數據整理及接口單元(2-3)、分別與多路信號同步轉換單元(2-2)和數據整理及接口單元(2-3)連接的時序及邏輯控制單元(2-4)，所述數據整理及接口單元(2-3)輸出端與數據分析模塊(3)連接。
4.根據權利要求3所述的前置放大器自動測試裝置，其特徵在於:所述多路信號緩衝單元(2-1)由24路運算放大器及其外圍元器件組成，運算放大器選用型號為0P4177的四路集成運算放大器。
5.根據權利要求3所述的前置放大器自動測試裝置，其特徵在於:所述多路信號同步轉換單元(2-2)由型號為UDA1361的24路模數轉換器及其外圍元器件組成。
6.根據權利要求3所述的前置放大器自動測試裝置，其特徵在於:所述數據整理及接口單元(2-3)中，數據整理採用XILINX公司的FPGA，3S400來實現，接口採用乙太網接口，物理層晶片採用DM9000，通訊協議為UDP-1P。
【文檔編號】G01R31/28GK203838301SQ201320719549
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2013年11月14日 優先權日:2013年11月14日
【發明者】盧愛國, 顏科峰, 曾景賢, 譚博, 陳子龍 申請人:中國船舶重工集團公司第七一五研究所