六、固有测试性设计与分析（工作项目306）1、目的本工作项目的主要目的，首先是把固有测试性设计到系统或设备中去；其次是分析、评价固有测试性，通过固有测试性评价确定产品的设计特性是否支持测试并确定问题范围。2、固有测试性设计的基本内容固有测试性设计主要涉及三方面的工作：a）产品的结构设计；b）诊断体系结构设计；c）贯彻测试性设计准则并进行符合性检查。3产品的结构设计产品的结构设计应考虑以下问题，以便提供更好的测试特性：a）产品在结构与功能等方面的合理划分，主要包括：1）结构划分。产品结构划分应有利于故障隔离，在不影响功能划分基础上，尽量将功能不能明确划分的一组电路装在同一个可更换单元中；2）功能划分，当采用一个可更换单元实现多个功能时，应保证能对每个功能进行单独测试；3）电气划分，应尽量利用阻塞门、二态器件或继电器等把正在测试的电路同不在测试的电路隔离，以缩短测试时间。b）初始化，系统或设备应能够预置到一个唯一的初始状态。以保证对给定的故障进行重复测试时能得到相同的响应。c）模块接口，应尽量使用现有的连接器插针进行测试控制和测试观测，对于高密度的电路和印制电路板，可优先选用多路转换器和移位寄存器等电路，免得增加插针。d）测试控制（可控性），提供专用测试输入信号、数据通路和电路，使测试系统（BIT和ATE）能够控制产品内部的元器件工作，来检测和隔离内部故障。e）测试观测（观测性），提供测试点、数据通路和电路，使测试系统（BIT和ATE）能观测产品内部故障的特征数据，用于故障检测和隔离。对高密度电路尤其是采用球栅阵列（BGA）封装器件的电路板，鼓励采用边界扫描（JTAG）技术，以提高测试覆盖率及故障定位的准确性。f）元器件选择，在选择能满足性能要求的元器件时，应优先选用具有满意的测试性特征的集成电路或组装件，同时，优先考虑那些内部结构和故障模式已充分暴露的集成电路。4诊断体系结构设计诊断体系结构设计主要包括；诊断设计的权衡、测试点布局和嵌入式诊断结构设计。嵌入式珍断结构设计包括机内测试配置方案设计、性能监测方案设计、故障信息的存储和显示方案设计、中央测试系统方案设计等。1）诊断设计的权衡？综合的诊断设计通常是把嵌入式诊断、脱机自动测试和人工测试等有机结合在一起，以提供符合装备可用性要求和寿命周期费用要求的诊断能力。当有两种以上测试方法可以选用时，通过权衡分析来选用简单的、费用最少的测试方法。分析系统的设计以保证其所有功能都能进行规定程度的诊断测试，确保诊断测试功能与系统级的其他诊断资源（如维修辅助手段、技术手册等）进行了有效的综合。a）BIT与ATE的权衡。由BIT和ATE两者能力上存在固有的差异，所以分配给BIT或ATE 的测试要求也不同。BIT用于对系统或设备进行在线的故障检测和隔离。BIT的优点是能在任务环境中独立下作。ATE用于对UUT进行脱机故障检测，并将故障隔离到UUT内部的SRU或元器件。与BIT相比，ATE的优点是不增加任务系统的重量、体积和功率，也不会影响任务系统的可靠性。b）人工测试与自动测试的权衡，采用人工测试还是ATE对系统进行检测和维修取决于维修策略、总的维修计划和被测系统的数目。根据测试复杂性、故障隔离时间、使用环境、保降要求、研制时间和费用等，对每个维修级别上的测试要求进行权衡。测试自动化程度应与设各操作和维修人员的技能水平相一致。2）测试点布局选择UUT测试点的数目和位置时，应以下述内容为依据：a）根据故障隔离要求选择测试点；b）选择的测试点能方便地通过系统或设备的插头或测试插头连到ATE上；c）选择测试点时，对高电压和大电流的测量要符合安全要求；d）测试点的测量值应以设备的公共地为基准：e）应消除测试点与ATE之间的相互影响，以保证设备连接到ATE上后，性能不会降低；f）高电压或大电流的测试点在结构上要同低电平信号的测试点隔离；g）选择测试点时，应符合ATE合理的频率要求及测量精度；h）数字电路和模拟电路应分别设置测试连接器，便于独立测试。3）BIT配置方案设计固有测试性设计中，BIT配置方案设计的重点是确定BIT配置，即哪些系统、设备、LRU或LRM设置BIT，确定BIT的运行模式和类型、BIT软件运行环境、系统级BIT和分系统BIT之间的通信接口以及系统级BIT的自测试功能等。必要时需要通过权衡分析来确定。4）性能监测方案设计性能监测主要针对非电子系统（设备、装置）、发动机和关键结构。固有测试性设计时应分析确定需要进行监测的性能、功能或特性参数，考虑相应的传感器和相关信息处理软件，以便进行实时性能监测。对于关键的监测信息，应随时报告给操作者。并应具有能够存储足够多的数据的能力，或者一传输给中央测试系统，以便进一步分析。5）中央测试系统（CTS）方案设计中央测试系统是嵌入式诊断的形式之一，中央测试系统的典型应用案例包括机载PHM系统和机载中央维护系统。中央测试系统设计旨在考虑装备级测试性设计问题。CTS方案设计应考虑到CTS的主要功能、系统使件与软件的构成、与其他系统和设备的关系等。CTS 应采用先进的诊断设计，最大程度地利用传统的故障特征检测技术，并综合先进的软件建模、人工推理机，来增强诊断能力，获得虚警率几乎为零的精确的故障检测和隔离结果。并收集和处理关键部件和设备的性能信息，用于对这些部件和设备即将发生的故障和剩余使用寿命进行预测和健康管理。