一种基于李沙育图形的电路板离线对比测试装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电路板自动检测设备技术领域，特别涉及一种基于李沙育图形的电路板离线对比测试装置及方法。
【背景技术】
[0002]现代电子技术的发展对电子设备的维护保障能力提出了更高要求，其中电路板测试及故障诊断技术在很大程度上提高了板级产品的维护保障能力，为电子设备提供了强有力的保障，同时也具备广泛的应用前景。
[0003]目前现有的电路板测试设备结构相对比较复杂，空间占用率大，价格昂贵，且多为电路板在线测试，因此便携、灵活性和成本设计成为制约该领域技术发展的主要瓶颈。研究证明，利用李沙育图形能够实现对电容、电感等电子元器件进行方便快捷的定性检查，特别是通过李沙育图形对比可以确定被测样品与合格品的差异，广泛应用于电子电路板的故障检测，而端口模拟特性分析也是一种广泛应用于电子电路板的故障检测技术，该技术无需涉及电路原理、器件功能，也不需要电路处于工作状态。基于李沙育图形和端口模拟特性分析这两项技术的有效结合，本申请人提供了一种便携式的电路板离线对比测试装置。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于，为克服上述缺陷，本发明提供一种通过对好坏电路板的对比测试，方便、快捷、直观地进行电路板的测试及故障定位。
[0005]为了实现上述目的，本发明提供一种基于李沙育图形的电路板离线对比测试装置，所述电路板离线对比测试装置包含:智能终端，两个源测量单元模块和测试控制模块；其中，所述两个源测量单元模块位于智能终端的两个PXIe槽位中，所述测试控制模块安装运行于智能终端上。
[0006]每个源测量单元模块进一步包含:第一电压源子模块、第一输出阻抗子模块和监测子模块，所述第一电压源子模块用于提供包含遥感的四象限激励电压信号输出；所述输出阻抗子模块用于和被测电路板元器件节点线路上的阻抗进行匹配，均衡激励电压的分配;所述监测子模块用于实时监测加载在被测器件端口的实际工作电压和输出电流。
[0007]所述测试控制模块进一步包含:第二电压源控制子模块、第二输出阻抗控制子模块和测量显示子模块，其中，所述第二电压源控制子模块用于控制源测量单元模块的第一电压源子模块输出可配置形式的激励信号，所述激励信号进一步包括正弦波、方波、三角波和锯齿波，且各波形幅度和频率均采用档位配置的方式，各档位之间无交集;所述第二输出阻抗控制子模块用于控制第一输出阻抗子模块的匹配阻抗大小，还用于控制被测电路板元器件节点电路上的阻抗进行匹配，且每个匹配阻抗的档位对应于一个激励信号的幅度档位;所述测量显示子模块通过李沙育图形对比的方式显示无故障电路板和待测电路板的对应元器件节点的对比测试结果。
[0008]可选的，上述测量显示子模块进一步包含:实时测量子模块和学习模式子模块；
[0009]所述实时测量子模块，用于将无故障电路板和待测电路板相对应的元器件节点同时加载扫描激励测试，并实时采集元器件节点端口的响应特征信号，根据采集结果在测量显示子模块绘制李沙育对比图形。
[0010]所述学习模式子模块，用于从智能终端存储的数据记录中提取无故障电路板元器件节点的特征曲线，并与待测电路板相应元器件节点的测试结果曲线进行图形比较，根据对比测试差异大小来判断待测电路板有无故障;其中，学习模式的基准数据为:对无故障电路板的关键元器件节点进行测试，并将测试结果作为相应元器件节点的端口特征曲线进行数据存储。
[0011]可选的，当对无故障电路板和待测电路板进行对比测试时，两个元器件节点所施加激励信号的波形、幅度、频率以及匹配阻抗的大小均采用相同的配置。
[0012]上述第二电压源控制子模块还包含:手动配置单元和自动配置单元;其中，所述手动配置单元通过人工选择设置激励信号的幅度、频率以及匹配阻抗产生激励信号，作用于被测电路板元器件节点;所述自动配置单元通过档位递增方式逐一选择各档位幅度和频率产生激励信号，同时选择与幅度档位相对应的匹配阻抗，控制各档位激励信号幅度的最大值作用于被测电路板，将采集到的电流信号与基准电流值进行比较，以此为基础作为自动配置单元选择激励信号幅度和频率的依据。
[0013]此外，本发明还提供了一种基于李沙育图形的电路板离线对比测试方法，所述方法包含:
[0014]步骤101)生成测试无故障电路板和待测电路板所需要的激励信号。
[0015]步骤102)将激励信号同时施加到两个电路板，并采集两电路板各对应元器件节点的响应信号，在此基础上提取各节点端口响应信号的特征曲线，即李沙育图形。
[0016]步骤103)通过比较无故障电路板和待测电路板各元器件节点的响应信号特征曲线进行故障检测定位，确定待测电路板是否存在故障，并确定故障位置。
[0017]可选的，上述步骤101)进一步包含:
[0018]步骤101-1)初始化每个源测量单元模块，用相同的电压源工作参数配置两个源测量单元模块，其中所述电压源工作参数包含:波形、电压或频率。
[0019]步骤101-2)配置两个源测量单元模块与电压档位相匹配的输出阻抗。
[0020]上述步骤102)进一步包含:
[0021]步骤102-1)根据电压源工作参数计算扫描电压数组，确定扫描总点数，并设置扫描点数的初始值。
[0022]步骤102-2)选取扫描点数对应的扫描电压，并输出扫描电压。
[0023]步骤102-3)采集在步骤101-2)选取的扫描电压的激励下，无故障电路板和待测电路板对应元器件节点端口的输出电压和工作电流，并记录采集值。
[0024]步骤102-4)对扫描点数进行自增操作处理。
[0025]步骤102-5)判断扫描点数是否达到扫描电压数组的最大值，如果否，则返回步骤102-2);如果是，进入步骤102-6)。
[0026]步骤102-6)根据采集的各扫描点特征数据绘制并显示无故障电路板和待测电路板对应元器件节点的李沙育波形，进而得到对比波形图。
[0027]步骤102-7)设置对比容差的值。
[0028]步骤102-8)判断对比波形图的最大差异是否在设置的容差值范围内，如果在，则待测电路板存在故障；如果不在设置的容差值的范围内，则待测电路板当前所测元器件节点无故障。
[0029]上述选取扫描总点数的原则需满足如下条件:I)根据扫描电压数组绘制出来的扫描电压波形不失真;2)源测量单元模块扫描完成整个波形的采集时间不超过5s;和3)在用户可以承受的等待时间范围内。
[0030]综上所述本发明的装置首次在电路板测试方面采用便携式结构设计的思想，对好坏电路板同时进行对比测试，分析电路板对应测试的元器件节点的端口特性，绘制相应的李沙育对比图形，来进行电路板的离线对比测试。本发明测试装置配置简单，装置体积能够浓缩为传统测试平台的20%，也大大降低了用户的研制开发成本。实现本发明的技术方案如下:
[0031]基于李沙育图形的电路板离线对比测试装置，采用便携式结构设计，由智能终端、源测量单元模块和测试控制模块组成，其中，智能终端采用方便轻巧的两槽PXIe智能平板计算机，是源测量单元模块和测试控制模块的载体，终端显示屏采用多点电容触控技术，用户操作简单流畅。
[0032]无故障电路板和待测电路板对应元器件节点进行对比测试时，所施加激励信号的波形、幅度、频率以及匹配阻抗的大小均采用相同的配置。
[0033]本发明所述的测量显示单元实时测量模式进一步提供电压响应和电流响应图形的对比方式，即分别通过对比电路板元器件节点端口的工作电压和工作电流图形来进行直观比较，判断待测电路板有无故障。
[0034]本发明所述的李沙育对比测试结果差异大小通过定义容差的方式来实现，容差即判断待测电路板有无故障的阈值。用户可根据对比图形的差异大小自定义设置，经验值为20%。为方便用户操作，容差设