一、机内测试定义
BIT就是指系统、设备内部提供的检测、故障隔离的自动测试力。
BIT的含义是:系统主装备不用外部设备而依靠自身电路和程序
就能完成对系统、分系统或设备的功能检查、故障诊断与隔离及性能
测试,它是联机检测技术的新发展。
机内测试的发展:
国外的BIT技术主要有大型航空公司和军火生产企业发起,最早
制定BIT的是美国航空无线电公司,70年代后期美国国防部率先设
计了军用装备的BIT设计指南,用于统一各种武器的BIT设计规范。
1983年美国国防部办法的《系统及设备维修性管理大纲》特别强调
测试性是维修大纲的一个重要组成部分,承认BIT及外部测试不仅对
维修性设计特性影响重大,而且影响到武器系统的采购和寿命周期问
题。
BIT技术在民机上的应用可分为以下四个阶段:
第一代BIT技术:
以Boeing737,L-1011,DC-10,A300B等飞机为代表,为20世纪
60年代末70年代初的产品。在这些飞机设计中提出了快速有效的故
障隔离要求,并规定了故障隔离的木匾。这一代飞机模拟式设备居多,
其BITE一般比较简单,分散。实际使用情况表明,BIT技术能够减
少故障隔离时间及航班延误次数。但由于其效率较差,未达到设计要
求,BIT名没有像预计的那样可靠,虚警率较高
第二代BIT技术:
以Boeing767,A310等飞机为代表,为20世纪70年代末80年代
初的产品。这一代民机的设计中分析了Boeing747等飞机的故障隔离
问题,干尽了原有BIT技术的设计,通过采用监控器和故障存储器来
解决间歇故障问题,提高了故障检测和隔离精度。
第三代BIT技术
以Boeing747-400,A320等飞机为代表,为20世纪80年代研制
而成并应用。这一代民机采用了集中式故障显示系统(CFDS)来控制
和现实飞机上所有装备BITE的LRU的故障数据,减少了监测系统的
复杂性,提高了BIT的标准化程度。
第四代BIT技术:
以Boeing777飞机为代表,为20世纪90年代初开始设计并生产。
他首次在飞机上建立了机载维修系统,从而解决了长期以来在飞机维
修,故障检测、定位、隔离等方面存在的问题。现在已经在BIT技术
的基础上发展成为更高一级的飞机健康管理(AHM)系统。
我国的BIT技术起步大致从20世纪80年代中后期开始。总体来
看,我国的BIT理论,技术和应用大致处于美国90年代初期水平,
目前国内对BIT的研究工作主要有相关的研究所承担,研制主要对象
是雷达系统和机载设备。
机内测试技术发展:
1.与自动测试装备日渐融合
为减少自动测试装备设备的种类,降低保障费用,自动测试装备正走向通用化
和模块化,电子集成程度的提高使得自动测试装备小型化甚至芯片化成为可能;
另一方面BIT的功能更加强大,具有很多自动测试装备所具备的故障检测、隔离
和定位功能。
2.应用领域拓宽
随着传感器技术(如分布式光纤)、智能前端信号采集处理器的发展和中央处理
器的小型化、集成化,BIT拓展到复杂机电系统状态监测和故障诊断。
3.向综合诊断发展
新型BIT的任务不仅限于检测、诊断,还包含控制、保护,具有综合状态监测、
复杂故障诊断、精确故障定位、反馈控制、关键部件保护等多种功能,其结构日
渐复杂、功能日渐强大,正发展为一个状态监控、故障诊断的综合系统。
4.走向智能化
人工智能技术在BIT中的应用,增强其自适应性和提高抗干扰能力,使其能够
处理更为复杂的测试问题,提高了实战服役的稳定性。
二、智能机内测试的定义:将包括专家系统、神经网络、模糊理论、信息融合等
在内的智能理论应用到BIT的设计、检测、诊断、决策等方面,提高BIT综合效
能,从而降低设备全寿命周期费用的理论、技术和方法。它主要包括BIT智能设
计,BIT智能检测,BIT智能诊断和BIT智能决策四个方面。
提出原因:①在使用过程中常规BIT诊断故障能力差、虚警率高、
不能隔离间歇故障,达不到系统的原有设计要求,严重降低了BIT的
诊断检测结果的可信度,影响了使用、维修人员对BIT的信任,阻碍
了BIT效能的充分发挥和更广泛、更深入的应用。②20世纪80年代
后期,神经网络、专家系统等智能理论和方法相继在故障诊断、模式
识别、状态监控等领域获得成功。以上两点,使智能BIT逐渐发展起
来。
三、机内测试的虚警定义:
BIT或其他监控电路指示有故障而实际上不存在故障的情况。
BIT虚警一般分两类:1监测对象A有故障,而BIT指示监测对象B有故障,即
所谓的错报。美军称为一类虚警。2监测对象无故障,而BIT报警,即所谓的假
报。美军称为二类虚警。
四、机内测试的作用
提高诊断能力:具有良好层次设计的BIT可以测试芯片、电路板、
系统各级故障,实现故障检测、故障隔离自动化。
简化设备维修:BIT的应用可以大量减少维修资料,通用测试设
备、备件补给库库存量、维修人员数量。
降低总体费用:BIT虽然在一定程度上增加了产品设计难度,但
综合实验、维修、检测和提高设备可靠性来看,能显著降低产品全寿
命周期费用。
五、举例阐述常规机内测试技术
环绕BIT技术
环绕技术目前已成为测试微处理器系统的标准方法,被测系统可
能是单个微处理机电路板或由许多这类电路板组成的系统。环绕技术
要求对微处理机及其输出器件进行测试。
测试开始是需要决定以微处理机为基础的芯片是否可用,这项工
作可用硬件余度来完成。微处理机芯片、ROM、RSM检查都通过后,
下一步就是检查电路其他部分。为完成此项工作,必须构建一个闭环
系统以便系统微处理机可利用储存在ROM区中的测试矢量激励其它
部分的运算电路。该系统中必须包含处理机控制的选通以便可以循环
使用数据。这样所得测试响应通过与输出线有关电路返回,保证微处
理机可以将实际测试响应与储存在ROM中的已知正确测试响应相比
较。
环绕BIT可应用于数字和模拟器件。图示是用于测试模拟和数字
器件的环绕BIT。在常规使用期间,微处理机输出从数字信号变为模
拟信号,输入从模拟信号变为数字信号。当BIT启用时,模拟输出被
连接到模拟输入,由微处理机进行信号检查。
环绕技术适用于电路板、模块或分系统级。不管电路是单个电路
板、模块还是由许多电路板、模块组成的分系统,只要微处理机对一
定数量的电路有影响,该技术就适用。
环绕技术对机内测试或自测试非常有用,目前在工业领域已成为
标准方法。
六、机载复杂电子系统机内测试实现的方式
工作原理:机载复杂电子系统机内测试由具有分层集成式的组织
结构的智能BIT实现。系统级BIT智能控制单元根据测试和维修要求
制定全系统测试方案,并将测试命令通过系统级测试和维修总线传到
各板级BIT。板级BIT智能控制和信息处理单元接受到测试命令后根
据电路板实际情况采取具体测试和诊断策略,并通过板级测试总线启
动各单元级BIT。元件测试结束后测试结果由板级测试总线会送至板
级BIT,板级BIT智能控制和信息处理单元综合元件级BIT结果和板
级自身的诊断回馈信息,进行浅层次的智能诊断,并将测试和诊断结
果向系统级BIT报告。系统级BIT智能综合诊断系统对板级BIT数据
进行智能综合诊断,并根据诊断结果给出系统重构、降级使用或更换
维修等建议。
七、ARINC604、624机载测试符合标准波音空客的特点
A320飞机参照ARINC604规范,航线维修中,LRU的BIT是由CFDS
(中央故障显示系统)以ARINC429格式传输显示的。
B777飞机参照ARINC604规范,航线维修中,LRU的BIT是由CMC
(中央维修计算机)以ARINC429格式传输显示的。
ARINC604是机内测试、设计和实施的标准。
ARINC624是飞机机载维护系统标准。
ARINC604内的BIT概述:
飞行中,BIT可检测与监控各LRU中的故障信息,各LRU由其内
置的BIT系统监控或同一由中央LRU监控系统监控。BIT还可实现对
与本系统相关联的系统进行监测并判断故障情况,BIT是一种
Powered-up test,从事航线维修的机组更换LRU后,可用BIT对其
功能是否恢复进行判断。
CFDS可提供航线系统监控,数据记录,隔离故障源,帮助更换LRU,
在修理中的自测试的功能,其工作过程是由各分系统分别进行BIT,
经由CFDIU(中央故障显示接口组件)传递到CFDU、RFDU,由CFDU
显示BIT结果。
ACARS系统接到地面站询问时,机组按下按钮开始发送信息,包
括BIT报告,CFDS启动BITE REPORT。
ARINC624内的BIT概述:
CMC可提供存储区存储维修需要的数据。
下载此数据需通过软件或OMS控制板。
CMC提供已安装的机载LRU信息,包括件号、序列号等,显示顺
序参考ATA章节,可显示分系统的BIT失效信息。可以是过去64次
航班任务的失效信息也可以是总数为256的零散失效信息。
CMC提供请求和数据信息来为分系统完成自测试。
分系统正确运行测试然后提供运行状态信息及结果在CMC上显
示。
分系统故障检测和BIT作为OMS的主要数据源来提供对LRU、内
部系统、外部接口的故障诊断和隔离。