一种增益可调的电压故障注入器制造技术

本发明专利技术属于测试性技术领域，涉及一种增益可调的电压故障注入器。该装置由注入器、上位机组成，在实际工作时，需要与受试样件进行连接，实现对受试样件的故障注入。通过上位机向注入器发送控制指令，基于增益控制回路的注入器执行控制指令，对受试样件中原始信号幅值进行增益调节，并输出调节后的信号作为故障信号，从而实现故障注入。该装置能够在不改变原始信号相位和频率的前提下，针对中、低频的模拟与数字信号的幅值进行增益调节，使得中低频模拟与数字信号的相关故障模式的故障注入精度与范围都得到了极大程度的拓展。同时，该装置可以实现持续、间隔、步进的故障注入方式，增强了此类型故障注入的可控性，操作便捷、高效。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于测试性
，涉及一种增益可调的电压故障注入器。
技术介绍
测试性是装备便于测试和诊断的重要设计特性，它已成为和可靠性、维修性同等重要的独立学科，开展测试性设计技术研究具有重要的学术价值和工程指导意义。为了在不损坏装备的前提下更加准确地衡量、评价装备的测试性设计水平，20世纪70年代初期，故障注入技术应运而生，并在数十年中迅速发展，已成为进行产品测试和系统验证的一种重要技术手段。故障注入技术通过人为地向受试样件注入故障，实现对受试样件的故障模拟，从而在短时间内获得足够多的故障数据，加速测试过程。目前，故障注入技术主要向精确化和自动化的方向发展。而针对电压信号的故障注入，仍存在如下技术局限性：其一，中、低频模拟与数字电压信号的故障注入精度较低，难以满足装备测试和系统验证的实际需求；其二，可模拟的电压信号故障种类覆盖不全，缺乏对电压信号增益改变类的故障进行模拟的技术方法。
技术实现思路
本专利技术的目的正是针对上述现有技术状况而设计提供了一种增益可调的电压故障注入器，其目的是解决目前中、低频模拟与数字信号的故障注入精度低、故障模式覆盖不全面、故障注入可控性差的问题。本专利技术的技术解决方案是，本专利技术所述的一种增益可调的电压故障注入器包括：上位机、注入器，其特征在于：注入器包括功能母板和功能子板，功能母板接收受试样件输入的原始电压信号，并将该信号传输至功能子板；功能母板与上位机通过RS232总线通信，接收上位机设置的故障注入配置信息，并将故障注入配置信息转换为增益控制信号传输至功能子板；功能母板接收经功能子板中的增益控制回路产生的故障电压信号，并将其输出给受试样件；功能子板上的增益控制回路通过集成运算放大电路芯片及与其配套的输入电阻和反馈电阻网络共同实现增益调节；集成运算放大电路芯片的输入电阻的阻值设定为10kΩ；反馈网络由继电器和反馈电阻组成，每个继电器与一个反馈电阻对应连接，反馈电阻中其中的一个反馈电阻的阻值设定为1kΩ，其余的反馈电阻的阻值成2倍关系递增；功能母板向继电器的提供控制信号，当继电器控制信号为高电平时，继电器不动作，与该继电器相连接的反馈电阻有效接入反馈网络，当继电器控制信号为低电平时，继电器动作，与该继电器相连接的反馈电阻短路，不接入反馈网络；通过继电器的不同动作组合，反馈网络产生不同的有效接入电阻值，该有效接入电阻值与输入电阻值的比例倍数随之变化，从而达到对原始输入信号幅值的增益调节作用；故障注入配置信息的注入步骤是，步骤1：断开受试样件中被注入故障单元之间的连接线，经过功能子板将注入器串接在被注入故障单元之间，并用RS232串口数据线连接上位机与注入器，随后接通电源，建立上位机与注入器之间的数据通讯；步骤2：在上位机进行故障注入信息配置，包括如下三步：步骤2.1：在上位机操作界面中选择故障注入形式，包括持续注入、间隔注入、步进注入；步骤2.2：根据步骤2.1中所选的故障注入形式，在上位机操作界面中设置控制参数，若为持续注入方式，则需要设置起始增益这一个参数；若为间隔注入方式，则需要设置四个参数，包括起始增益、注入持续时间、注入间隔时间、注入次数；若为步进注入方式，则需要设置四个参数，包括起始增益、单次增益步进增量、截止增益、步进间隔时间；步骤3：在上位机操作界面确认控制参数配置结果，随后，上位机通过RS232串口数据线向注入器发送控制指令，其中，控制指令的内容包括步骤2.1中选中的故障注入形式、步骤2.2中设置的具体控制参数；步骤4：注入器接收来自上位机的控制指令，并对受试样件的进行故障注入操作，包括如下五步：步骤4.1：当前故障注入次数记为0，令当前增益值等于步骤2.2中设定的起始增益值；步骤4.2：注入器的功能母板接收输入的原始电压信号，并传送至功能子板，该信号就是功能子板增益控制回路的输入信号；步骤4.3：注入器的功能母板接收上位机设置的故障注入配置信息并转换为增益控制信号传输至功能子板；步骤4.4：功能子板根据功能母板的增益控制指令信号，控制功能子板上的继电器是否动作，从而控制与继电器相连接的反馈电阻是否有效接入增益控制回路，调节输入的原始电压信号幅值的增益；步骤4.5：功能子板将增益控制回路的输出电压信号发送给功能母板，再由功能母板将此信号作为输出故障信号发送给受试样件，完成此次故障注入的操作，同时，令当前故障注入次数加1，令当前增益值增加步骤2.2中设定的单次增益步进增量；步骤5：判断故障注入形式，包括如下三步：步骤5.1：若为持续注入，则结束进程；步骤5.2：若为间隔注入，判断当前故障注入次数是否大于步骤2.2中设定的故障注入次数：若大于等于，则停止进程；若小于，则返回步骤4.2继续执行；步骤5.3：若为步进注入，判断当前增益值是否大于步骤2.2中设定的截止增益：若大于等于截止增益值，则停止进程；若小于截止增益值，则返回步骤4.2继续执行。所述注入器中设有四个相互独立的功能子板，每个功能子板既能单独进行故障注入又能共同进行故障注入。本专利技术具有的优点和有益效果：本专利技术针对与中、低频的模拟与数字信号相关的故障模式，提出了一种增益可调的电压故障注入器。该装置通过上位机向注入器发送故障注入配置信息，并控制注入器中的增益控制回路，驱动回路中的继电器产生不同的动作组合，从而调节接入控制回路的反馈电阻阻值，在不改变原始信号相位和频率的前提下，对信号的幅值进行增益调节，调节范围为原始信号增益的0～5.0倍，调节精度为0.1倍，中低频模拟与数字信号的相关故障模式的故障注入精度与范围都得到了极大程度的拓展。同时，该电压故障注入器可以实现持续、间隔、步进的故障注入方式，增强了此类型故障注入的可控性，操作便捷、高效。鉴于此，本专利技术从实现更精准的增益调节的角度，拓展故障注入技术的应用范围，以期能为装备测试性设计的验证与评价提供一种实用、可行的新途径。附图说明图1为本专利技术所述一种增益可调的电压故障注入器的结构组成示意图；图2为本专利技术所述一种增益可调的电压故障注入器的实际工作连线示意图；图3为增益控制回路原理图；图4为本专利技术所示的一种增益可调的电压故障注入器的故障注入流程图。图中符号说明如下：RS232：串口数据通讯接口标准。LRU1：受试样件中的外场可更换单元1，它的输出信号为故障注入器的原始输入信号。LRU2：受试样件中的外场可更换单元2，它的输入信号为故障注入器输出的故障信号。R1～R7、Rf1、Rf2、Ri：本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种增益可调的电压故障注入器，电压故障注入器包括：上位机、注入器，其特征在于：注入器包括功能母板和功能子板，功能母板接收受试样件输入的原始电压信号，并将该信号传输至功能子板；功能母板与上位机通过RS232总线通信，接收上位机设置的故障注入配置信息，并将故障注入配置信息转换为增益控制信号传输至功能子板；功能母板接收经功能子板中的增益控制回路产生的故障电压信号，并将其输出给受试样件；功能子板上的增益控制回路通过集成运算放大电路芯片及与其配套的输入电阻和反馈电阻网络共同实现增益调节；集成运算放大电路芯片的输入电阻的阻值设定为10kΩ；反馈网络由继电器和反馈电阻组成，每个继电器与一个反馈电阻对应连接，反馈电阻中其中的一个反馈电阻的阻值设定为1kΩ，其余的反馈电阻的阻值成2倍关系递增；功能母板向继电器的提供控制信号，当继电器控制信号为高电平时，继电器不动作，与该继电器相连接的反馈电阻有效接入反馈网络，当继电器控制信号为低电平时，继电器动作，与该继电器相连接的反馈电阻短路，不接入反馈网络；通过继电器的不同动作组合，反馈网络产生不同的有效接入电阻值，该有效接入电阻值与输入电阻值的比例倍数随之变化，从而达到对原始输入信号幅值的增益调节作用；故障注入配置信息的注入步骤是，步骤1：断开受试样件中被注入故障单元之间的连接线，经过功能子板将注入器串接在被注入故障单元之间，并用RS232串口数据线连接上位机与注入器，随后接通电源，建立上位机与注入器之间的数据通讯；步骤2：在上位机进行故障注入信息配置，包括如下三步：步骤2.1：在上位机操作界面中选择故障注入形式，包括持续注入、间隔注入、步进注入；步骤2.2：根据步骤2.1中所选的故障注入形式，在上位机操作界面中设置控制参数，若为持续注入方式，则需要设置起始增益这一个参数；若为间隔注入方式，则需要设置四个参数，包括起始增益、注入持续时间、注入间隔时间、注入次数；若为步进注入方式，则需要设置四个参数，包括起始增益、单次增益步进增量、截止增益、步进间隔时间；步骤3：在上位机操作界面确认控制参数配置结果，随后，上位机通过RS232串口数据线向注入器发送控制指令，其中，控制指令的内容包括步骤2.1中选中的故障注入形式、步骤2.2中设置的具体控制参数；步骤4：注入器接收来自上位机的控制指令，并对受试样件的进行故障注入操作，包括如下五步：步骤4.1：当前故障注入次数记为0，令当前增益值等于步骤2.2中设定的起始增益值；步骤4.2：注入器的功能母板接收输入的原始电压信号，并传送至功能子板，该信号就是功能子板增益控制回路的输入信号；步骤4.3：注入器的功能母板接收上位机设置的故障注入配置信息并转换为增益控制信号传输至功能子板；步骤4.4：功能子板根据功能母板的增益控制指令信号，控制功能子板上的继电器是否动作，从而控制与继电器相连接的反馈电阻是否有效接入增益控制回路，调节输入的原始电压信号幅值的增益；步骤4.5：功能子板将增益控制回路的输出电压信号发送给功能母板，再由功能母板将此信号作为输出故障信号发送给受试样件，完成此次故障注入的操作，同时，令当前故障注入次数加1，令当前增益值增加步骤2.2中设定的单次增益步进增量；步骤5：判断故障注入形式，包括如下三步：步骤5.1：若为持续注入，则结束进程；步骤5.2：若为间隔注入，判断当前故障注入次数是否大于步骤2.2中设定的故障注入次数：若大于等于，则停止进程；若小于，则返回步骤4.2继续执行；步骤5.3：若为步进注入，判断当前增益值是否大于步骤2.2中设定的截止增益：若大于等于截止增益值，则停止进程；若小于截止增益值，则返回步骤4.2继续执行。...

【技术特征摘要】
1.一种增益可调的电压故障注入器，电压故障注入器包括：上位机、注入器，其特征在
于：注入器包括功能母板和功能子板，功能母板接收受试样件输入的原始电压信号，并将该
信号传输至功能子板；功能母板与上位机通过RS232总线通信，接收上位机设置的故障注入
配置信息，并将故障注入配置信息转换为增益控制信号传输至功能子板；功能母板接收经功
能子板中的增益控制回路产生的故障电压信号，并将其输出给受试样件；功能子板上的增益
控制回路通过集成运算放大电路芯片及与其配套的输入电阻和反馈电阻网络共同实现增益调
节；集成运算放大电路芯片的输入电阻的阻值设定为10kΩ；反馈网络由继电器和反馈电阻
组成，每个继电器与一个反馈电阻对应连接，反馈电阻中其中的一个反馈电阻的阻值设定为
1kΩ，其余的反馈电阻的阻值成2倍关系递增；功能母板向继电器的提供控制信号，当继电
器控制信号为高电平时，继电器不动作，与该继电器相连接的反馈电阻有效接入反馈网络，
当继电器控制信号为低电平时，继电器动作，与该继电器相连接的反馈电阻短路，不接入反
馈网络；通过继电器的不同动作组合，反馈网络产生不同的有效接入电阻值，该有效接入电
阻值与输入电阻值的比例倍数随之变化，从而达到对原始输入信号幅值的增益调节作用；故
障注入配置信息的注入步骤是，
步骤1：断开受试样件中被注入故障单元之间的连接线，经过功能子板将注入器串接在
被注入故障单元之间，并用RS232串口数据线连接上位机与注入器，随后接通电源，建立上
位机与注入器之间的数据通讯；
步骤2：在上位机进行故障注入信息配置，包括如下三步：
步骤2.1：在上位机操作界面中选择故障注入形式，包括持续注入、间隔注入、步进注入；
步骤2.2：根据步骤2.1中所选的故障注入形式，在上位机操作界面中设置控制参数，若
为持续注入方式，则需要设置起始增益这一个参数；若为间隔注入方式，则需要设置四个参
数，包括起始增益、注入持续时间、注入间隔时间、注入次数；若为步进注...

【专利技术属性】
技术研发人员：任占勇，曾照洋，李璠，宋成军，苏峰，陈忱，
申请(专利权)人：中国航空综合技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11