中華技術學院航空電子系研發多用途航電設備自動量測系統

Author(s):
陳 修一 - 中華技術學院航空電子系
姜 仲鴻 - 中華技術學院航空電子系
陳 建安 - 中華技術學院航空電子系
江 建源 - 中華技術學院航空電子系
張 昭榮 - 中華技術學院航空電子系
簡 柏嘉 - 中華技術學院航空電子系

Industry:
University/Education

Products:
GPIB, Data Acquisition

The Challenge:
航電設備自動量測系統多為專一用途且報價達新台幣數千萬元，廠商僅提供使用者局部線路，軟體程式則無，一旦發生故障，若無專款請原廠技師維修，最後可能淪為一堆廢鐵之命運。為改變外購航電設備自動量測系統之宿命，方決定挑戰自製本系統。

The Solution:
本系統以 ATC 1400A 及 NAV 2000R 航電設備模擬測試儀器為兩大主軸，分別結合 PC 與 Labview 及相關介面等裝置，施以對 DME、XPDR、VOR、LOC 等設備，達成多用途航電設備自動量測系統。 系統設計流程，一般包括：需求分析 → 規格訂定 → 結構設計 → 系統構建 → 系統測試等五大步驟,其中,結構設計可依 CRC Card 分析法作為衍生構建軟、硬體設計之重要思考方法。本系統即按此步驟、方法，進行設計與構建，概分硬體架構與軟體設計兩大部分，各分述於後：

(一) 硬體架構

二部電腦 PC1、PC2 各增建 GPIB卡 及 DAQ 卡，PCI 經 GPIB 卡與專用信號模擬器 (ATC1400A) 進行儀器控制產生相關測試信號，以供給之兩項待測裝置 (DUT) 為 DME (測距儀) 及 ATC-XPDR (空中交管之應答裝置)，按原廠測試流程,遂行自動量測功能。且 PCI 控制 一 4x8 之多工器與有關界面，對於 ATC-XPDR 之內部三只 IC 進行電路測試，結果皆顯示 PCI 之螢幕上。至於 PC2 經由 GPIB 卡可控制另一專用信號模擬器 (NAV 2000R) 提供相關測試信號予兩項待測裝置各為 VOR (VHF多向方位儀) 與 LOC (左右定位儀)，亦按原廠測試步驟自動量測，將結果顯示於 PC2 之螢幕上。PC1 與 PC2 可經 4x1 GPIB 選擇裝置相互供用硬體裝置，亦可經 NI 公司之 GPIB-ETHERNET 裝置，達成遠距儀控功能。

(二) 軟體設計

除上述硬體架構完成後，軟體設計依然按需求分析 → 規格訂定 → 結構設計 → 系統構建 → 系統測試等五大步驟，並按原廠維修手冊之測試流程，轉化成程式設計流程圖，以作為本系統軟體設計、編撰之依據。程式語言則採用公司作為軟體工作環境。本量測系統重要測試項目，計有：1. DME：發射頻率與功率測試流程。頻率寬度與靈敏度測試流程。2. XPDR：接收機頻率寬度與最少臨界功率測試流程。脈波寬度解碼測試流程。XPDR 內部 IC：功能測試流程。3. VOR：接收機五組不同頻率交互變化迴圈，十二項不同方位角相對變化測試流程。4. LOC：五組不同 DDM (Difference Depth Modulation) 測試流程。

結論:

多用途航電設備自動量測系統包含範圍甚廣，先需瞭解待測物內部電路。關於測試程式，則需按維修手冊詳細檢查，進而須經多次軟、硬體整合測試與修正，方能完成可信之系統研製。現將系統特色摘錄如下：

1. 可輕易利用相關程式模組，按維修手冊命令以陣列方式輸入，快速改測同類信號。2. 各 PC 間可平行分散控制相關儀器。3. 可同時量測多項航電設備。4. 各檢修站共享測試程式模組。5. 清晰顯示人機面板、程式與測試報告列印。6. 具波型比對之程式模組 (含頻率、振幅、相位比對)。

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陳 修一
中華技術學院航空電子系
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