第七章：智能仪器可测试性设计

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1、第七章智能仪器可测试性设计随着计算机技术的飞速发展和大规模集成电路的广泛应用，智能仪器在改善和提高自身性能的同时，也大大增加了系统的复杂性。这给智能仪器的测试带来诸多问题，如测试时间长、故障诊断困难、使用维护费用高等，从而引起了人们的高度重视。自20世纪80年代以来，测试性和诊断技术在国外得到了迅速发展，研究人员开展了大量的系统测试和诊断问题的研究，测试性逐步形成了一门与可靠性、维修性并行发展的学科分支。一、可测试性概述二、固有测试性设计三、机内自测试技术四、设计实例一可测试性概述1测试2可测试性3可测试性设计1测试测试是指在真实或模拟条件下，为确定产品的功

2、能是否正常，性能是否满足要求，是否发生故障及故障的部位，利用手工或自动设备对其进行测量或评定的过程。2可测试性（Testability）可测试性的定义是产品的一种设计特性，是设计时赋予产品的一种固有属性，指产品能够及时准确地确定其自身状态（如可工作，不可工作，性能下降等）和隔离其内部故障的设计特性。测试性是一种设计理念，是为了更好地实现设备的故障诊断和隔离，维修性，缩短检修时间，提高设备可靠性的一种设计特性，测试性描述了测试信息获取的难易程度。可测试性的标准可测试性的概念最早产生于航空电子领域，1975年由Liour等人在《设备自动测试性设计》中最先提出19

3、85年美国颁布的MIL-STD2165----《电子系统和设备测试性大纲规定了可测试性管理、分析、设计与验证的要求和实施方法，是可测试性从维修性分离出来，作为一门独立的新学科确立的标志。我国现在执行的两部相关的测试性大纲，分别是1995年颁布的GJB2547《装备测试性大纲》以及1997年颁布的HB7503《测试性预计程序》。对于设计机构和设计人员来说，对测试性设计的响应是负面的，主要体现在如下几个方面：增加了产品设计的工作量和难度；增加了产品研发时间,以及研发的风险；对于芯片设计的负面影响主要体现在功耗、封装、时序、结构大小等几个方面。对于专业的测试人员，

4、对测试性设计的响应是积极的，主要体现在如下几个方面：能够确定测试产品的质量标准；能够容易生成产品的结构框图和结构层次图；能够支持几乎所有的测试环境，提高了产品的可靠性；能够尽量降低测试和维修的费用和周期，减少所需要的检测设备。测试性工作的目标测试性工作的目标是确保系统和设备达到规定的测试性要求，以提高系统和设备的战备完好性和任务成功性、减少对维修人力和其他资源的要求，降低寿命周期费用，并为管理提供必要的信息。设计完善的BIT,提高系统的任务可靠性和安全性;通过快速自动地检测和隔离故障,提高系统的可靠性;降低保障系统的复杂性,减少使用保障费用,从而降低寿命周期

5、费用。测试性工作的内容系统和设备的测试性工作对于提高设备的可靠性、维修性是非常重要的,其具体内容包括以下几个方面:(1)制定测试性工作计划：明确并合理地安排要求的工作项目,以达到规定的测试性要求；(2)确定诊断方案和测试性要求：评审被选诊断方案，提出能最大满足所确定的诊断方案的系统测试性要求；(3)进行测试性初步设计和分析：在设计早期把测试性设计到系统和设备中，并评价其程度；(4)进行测试性详细设计和分析：把测试性设计到系统和设备中去，评价系统或设备可能达到的测试性水平，保证测试性与其他诊断要素有效的综合和兼容；(5)评审测试性工作：及时进行测试性评审以保证

6、测试性工作按要求和工作计划进行；(6)验证测试性要求：确定系统或设备是否满足规定的测试性要求,并评定测试性预计的有效性。(7)制定测试性数据收集和分析计划：确定、跟踪生产和使用过程中与测试性有关的问题并确定所需的纠正措施。测试性分析概述测试性分析是产品设计分析工作中的一个重要环节，它与诊断方案的制订及实施有关。测试性分析的目的是验证所建议的方法是否满足设计要求。测试性分析内容主要包括：BIT故障检测与隔离能力的预计、系统测试性预计、固有测试性评价。前两项主要采用测试性预计方法，后一项可采用加权计算方法。测试性预计测试性预计是用于估计所设计产品是否符合规定测试

7、性要求的一种方法。测试性预计有助于确定设计中的薄弱环节,并为权衡不同设计方案提供依据。所需预计的测试性参数一般为故障检测率、故障隔离率和虚警率。测试性预计应在研制阶段的早期进行,这将有助于对设计进行评审和为安排改进措施的先后顺序提供依据。并且,随着设计的进展,在获得更为详细的信息后,应进行更为详细的测试性预计。测试性主要参数故障检测率：被测试项目在规定期间内发生的所有故障，在规定条件下用规定的方法能够正确检测出的百分数。故障隔离率：被测试项目在规定期间内已被检出的所有故障，在规定条件下用规定方法能够正确隔离到规定个数可更换单元以内的百分数。虚警率：机内测试或

8、其他监测电路指示被测试项目有故障，而实际该项目没有发