STAS信号测试分析系统

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STAS信号测试分析系统

1 用途

信号测试分析系统为被测电子设备产生仿真输入信号，测量其输出信号，对输入输出信号特性及其时序逻辑关系进行测量、分析与验证，为被测电子设备的调试、仿真、测试、检验、验证提供测试手段。

2
系统组成

信号测试分析系统由时钟基准单元、信号仿真单元、信号采集单元、控制单元、监控计算机与监控分析软件组成，示意如图一所示。

信号仿真单元

信号采集单元

时钟基准单元

控制单元

监控计算机监控分析软件

模拟 脉冲 数字 开关

模拟 脉冲 数字 开关

图一 信号测试分析系统组成示意图

时钟基准单元为信号仿真单元、信号采集单元、控制单元提供统一时间基准。

信号仿真单元对外提供模拟、脉冲、数字、开关信号；信号采集单元对外部输入的各种信号进行实时采集、记录，记录的数据带有时标。

控制单元负责信号产生与采集的同步控制、数据与指令的传输。

监控计算机可通过串口、USB、网络与控制单元进行通信，监控分析软件向控制单元发布参数配置信息、控制指令，并接收由控制单元传出的信号记录数据，对信号数据进行处理,并按照预设信号时序关系，对各信号的实测时序进行逻辑分析与判断，以图文方式显示和打印信号波形、信号特征、时序关系、分析结论等信息。

3 系统功能3.1 信号仿真

信号仿真单元根据监控分析软件发布的设置参数和控制指令，在控制单元的统一控制下，按照预设的时序关系，产生多路模拟、脉冲、数字、开关信号以供输出。

3.1.1
模拟信号仿真

1）标准波形信号

信号仿真单元产生并输出标准波形，包括正弦波、方波、锯齿波、阶梯波等信号，信号周期、信号幅度、初始相位、取样速率等参数可设置。

2）任意波形信号

根据监控分析软件的设置参数，输出整周期内任意波形信号，用于仿真电子设备实际工作中需要的任意波形。信号持续时间、幅度、取样速率可设置。

3.1.2
脉冲信号仿真

产生并输出脉冲信号，脉幅、脉宽、占空比、个数可设置。可根据实际情况需要，通过监控分析软件的设置参数，输出脉宽等参数实时可变的脉冲串。

3.1.3
数字信号仿真

产生并输出数字信号，接口包括TTL、RS232、RS422、RS485、USB、CAN、以太网、LVDS、1553B等。数字信号格式、内容、码率等参数可通过监控分析软件设置。

3.1.4
开关信号仿真

输出开关信号，信号电平、极性可设置。

3.2 信号采集与记录

信号采集单元对多路模拟、脉冲、数字、开关信号进行采集、记录，记录数据中带有时标。

3.2.1
模拟、脉冲、开关信号采集与记录

对于模拟、脉冲、开关信号，都采用ADC进行模数转换，加入时标后进行记录。记录的数据传送给监控计算机后，通过监控分析软件进行信号测量和时序逻辑分析。信号采样速率、滤波系数、增益等参数可设置。

3.2.2
数字信号采集与记录

对于数字信号，可选择通过TTL、RS232、RS422、RS485、USB、CAN、以太网、LVDS、1553B等接口进行数字接收，加入时标后进行记录。记录的数据传送给监控计算机后，通过监控分析软件进行内容检查和时序逻辑分析。采集接口、协议、格式、内容、码率等参数可设置。

3.3 监控与分析

监控与分析功能由运行于监控计算机上的监控分析软件完成，包括系统设置、过程监控、信号测量、时序逻辑分析、显示与打印功能。

3.3.1
系统设置

系统设置功能用于输入输出信号设置、信号测量基准设置、信号时序逻辑设置、测试方式设置。

1）信号设置

设置仿真信号类型、相关信号特性以及输出接口；设置采集信号类型、采样率（数字信号为码率）、滤波参数、输入接口等参数。

2）信号测量基准设置

设置采集信号的判定参数，如频率、幅度等门限容差值，以便对信号进行测量比对。

3）信号时序逻辑设置

设置仿真信号与采集信号之间的时序逻辑参数，以便对被测设备的实测信号时序进行自动化判断与比对。

4）测试方式设置

测试方式具有手动和自动方式。在自动方式下，系统根据设置的参数，自动完成所有定制的测试。

3.3.2 信号测量与分析

对信号采样数据进行分析处理（包括时域分析、频域分析、时频域分析、统计分析），可计算信号周期、幅度等数据，与预先设定的基准值进行对比分析。

依据预设时序关系参数，对仿真信号与采集信号的时序逻辑进行自动检测、分析，给出分析报告。

在信号测量过程中，通过发布控制指令实施对信号仿真单元和采集单元的同步控制，实时监视信号仿真与采集状态，同时生成分析报表或报警信息。

3.3.3 显示与打印

在实时测试过程中，显示仿真信号波形、采集信号参考波形（列表）与时序逻辑关系图。在分析处理完成后，在参考波形（列表）中叠加实测波形（列表），并给出超差数据。

提供分析报告的存储、显示与打印功能。

3.4 系统自检

通过控制软件自动对各通道的工作状态进行检查；信号仿真单元自带回采功能，通过回采信号判断仿真信号的准确性。

4 系统主要技术指标4.1 信号仿真单元4.1.1
模拟信号

1）通道数量：1CH～256CH；

2）波形种类：正弦波、方波、锯齿波及其它任意波形；

3）输出电压范围：直流信号可达±80V，交流信号（有效值）可达36V；

4）输出信号频率：≤1MHz；

5）输出正弦失真度：≤1%；

6）输出阻抗：≤100Ω。

4.1.2
脉冲信号

1）通道数量：1CH～256CH；

2）脉冲宽度：≥100ns；

3）脉冲峰值：2V～60V（±1%）（Vpp）；

4）输出阻抗：≤100Ω。

4.1.3
数字信号

1）接口：TTL、RS232、RS422、RS485、USB、CAN、以太网、LVDS、1553B等；

2）码率：

TTL：≤4Mbps；

RS232、RS422、RS485：300bps～921.6Kbps；

CAN：≤1Mbps；

USB：12Mbps；

以太网：100Mbps；

LVDS：300Mbps；

1553B：≤1Mbps。

4.1.4
开关信号

1）通道数量：1CH～256CH；

2）电平极性：可设置；

3）电平幅值：可达±80V；

4）幅值误差：±1%。

4.2 信号采集单元4.2.1
模拟信号

1）通道数量：1CH～256CH；

2）输入电压范围：可通过信号调理对输入信号电平进行变换；

3）输入阻抗：≥2MΩ；

4）采样率：≤4MSPS；
5）分辨率：16bit；

6）精度：±0.1%。

4.2.2
脉冲信号

1）通道数量：1CH～256CH；

2）输入电压峰值：可通过信号调理对输入信号电平进行变换；

3）输入阻抗：≥2MΩ；

4）采样率：≤10MSPS。

4.2.3
数字信号

1）接口：TTL、RS232、RS422、RS485、USB、CAN、以太网、LVDS、1553B等；

2）码率：

TTL：≤4Mbps；

RS232、RS422、RS485：300bps～921.6Kbps；

CAN：≤1Mbps；

USB：12Mbps；

以太网：100Mbps；

LVDS：300Mbps；

1553B：≤1Mbps。

4.2.4
开关信号

1）通道数量：1CH～256CH；

2）输入电压峰值：可通过信号调理对输入信号电平进行变换；

3）采样率：≤10MSPS。

4.3 通道同步误差

优于10-6S。

4.4 工作电压

交流电压：180V～240V，50Hz±1Hz。

4.5 EMC

设备所产生的电磁干扰发射及敏感度满足GJB151A-97《军用设备和分系统电磁发射和敏感度要求》。

4.6 环境

1）工作温度：5℃～45℃；

2）贮存温度：-10℃～+60℃；

3）工作湿度：≤80%；

4）贮存湿度：≤85%。

4.7 可靠性

平均无故障工作时间：MTBF≥2000h；

连续工作时间：≥20h。

5 系统特点

1）用途广泛

系统既能够单独作为信号源和信号测量设备使用，又能够按照时序逻辑关系产生多路不同激励信号并对被测设备输出的多路不同信号以及时序逻辑进行测量，完成对被测设备控制逻辑的测试与验证。

2）通用性与灵活性强

系统可对被测设备信号类型、时序逻辑关系进行设置，针对被测设备不同的测试要求，配置信号之间的时序逻辑，以便应用于不同设备的测试与验证。

3）自检功能完善

系统具备完善的自检功能，以保障测试验证的正确性和准确性。

4）扩展性强

系统采用模块化、组合化设计，接口、通道、功能扩展方便，适用于多通道、多参数的大规模系统测试。

5）维修性强

系统采用模块化设计，维修方便。

6）抗干扰能力强

所有信号接口进行隔离设计，避免了与被测设备之间的相互干扰。

6 应用领域

信号测试分析系统广泛适用于各个领域电子设备的信号测量和控制逻辑测试，尤其是在航天、航空、国防、科研、工业控制等领域中对关键电子设备复杂控制逻辑的测试与验证。本系统已经多次在运载火箭、载人飞船等航天产品的测试验证中得到成功应用。

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交流信号变换器信号测试与逻辑验证；

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直流信号变换器信号测试与逻辑验证；

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指令变换器信号测试与逻辑验证；

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弹射试验测量系统信号测试与逻辑验证；

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空投试验程序控制器信号测试与逻辑验证。