一种低成本高效测试方法——合成测试系统

合成仪器概念看待硬件的方式与面向对象编程技术看待软件“模块”的方式相同。因此，面向对象的软件与合成仪器方法完全吻合。先进的合成实现方法采用了与功能硬件模块一一关联的软件对象，与实现软件对象一样实现激励和测量算法。对功能硬件模块全部所需信息的这种封装，使得智能软件很容易将模块组合为不同的配置形式，并确定最终的激励和测量能力。举个简单的例子，如果已知每个模块的传递函数，就可以对它们进行组合，以建立复杂的激励和测量功能。由于模块与对象一样看待，也可以将一组或多组校准系数驻留在对象之内。这使集成商能以多种不同方式对模块进行组合，同时对于直到与被测部件接口的电路都能维持高精度的系统级校准。

这种面向对象方法带来的一个附加好处是能为测试系统和被测单元提供集成的诊断和故障预测能力。在采用顺序编程技术的传统测试系统中，很难执行集成诊断。在面向对象的合成系统方法中，智能软件可以很容易地监控工作状态和硬件及软件对象的状况，以便提供实时诊断。系统性的增强也可以提供故障预测能力。

在合成环境中，接口的选择没有什么影响。方案提供商可以混合采用PXI、VXI、GPIB、Ethernet、USB、PCI、PCI-X或包括交换结构在内的任何其它通信总线，因为硬件和软件模块之间的接口也与插件对象一样看待。硬件配置是从软件部件和模块中抽象出来的，这提供了一个非常强大的系统架构。

合成仪器的最大好处之一是它的测试能力不是受到测试仪器特性的约束，而是代表被测单元的工作特性。这方面的一个简单例子是测试衰减器组的特性。常规的方法可能是先用一个功率计进行输出幅度测试，然后再用一个频谱分析仪来进行频率响应测试，测试在工作参考设置条件下进行。

每台仪器所做的单次扫描结果如图8(增益)和图9(频率响应)所示。图8中的特性曲线看来是线性的，没有什么明显问题。图9中的特性曲线似乎线性度也不错。不过，由于测试过程中使用了两台仪器，不容易研究所有的工作区域。任何试图覆盖整个工作范围的努力都需要在不同的功率水平、频率和衰减设置上进行多次测试，同时还不可避免地要无数次地重复测试许多数据点。单域测试常常会隐藏一些工作区域中不良的非线性特性，而且虽然传统仪器可被配置和用来涵盖整个测试范围，但并不十分有效。采用传统仪器时所牵涉的大量设计和测试时间开销也是必须考虑的。

相比之下，一台合成仪器就能执行更为复杂的测试，象三维表面一样刻划出衰减器组的幅度和频率响应。测试结果如图10所示。图中曲线显示，衰减器组在某些工作区域有一些不好的非线性特性，很可能涉及衰减器组中某些特定的衰减器。经过校正，很容易就可以仅仅针对有关的区域进行重复测试，如果需要，还可以定义附加的通过/失败准则作为响应表面的坡度。测试维数也可以增加到包括相位响应或其它因素。合成测试方法可以轻松地对这些复杂的测试脚本进行控制，在减少测试次数和增加被测单元涵盖范围方面，合成测试所带来的好处只受到测试设计人员创造力的限制。

合成解决方案

由于合成仪器方法所带来的广泛好处，它可以支持许多测试和测量应用。已在使用或正在开发中的合成解决方案涵盖了军事、航天和商业测试等各个领域的市场。

目前，美国国防部正积极采购新的测试系统和以合成架构为基础升级老的测试系统。这一点丝毫不值得奇怪，因为测试测量行业的许多技术进步都脱胎于军事与航天测试应用。合成测试系统将为国防部提供它所需要的灵活性以及更便携、经济和免于老化过时的测试方案，并具有在战场上提供多兵种支持的能力。

在最近的伊拉克战争期间，人们发现在许多场合美军士兵严重丧失了后勤支持。合成测试系统的灵活性和更小的体积使它能以更少的设备为军队提供更多的测试功能，以及为多兵种的设备提供测试的能力。运行多种不同测试算法和提供多种接口支持了合成测试系统的多兵种测试能力，而便携能力的增强将使士兵们在战场上受益。 

合成仪器在军事与航天测试中最吸引人的潜力在于它无需任何修改便可运行原有的测试程序。美国海军的CASS测试系统运行着3000多个测试程序组(TPS)，但它面临着严重的仪器老化过时问题。在Autotestcon 2002会议上，Aeroflex和洛克西德-马丁公司进行了一次联合演示，它们利用一个合成射频子系统来替换一套传统的射频仪器。演示系统运行了未经修改的有代表性的CASS测试程序，包括与被测单元的软硬件接口。考虑到600多套在用的CASS系统和数十亿美元的TPS投资，在处理大规模老化过时问题上，合成仪器方法可以极大地降低成本和复杂性。