一种矩阵开关继电器故障检测装置及检测方法与流程

本发明涉及矩阵开关继电器故障检测领域，具体涉及一种矩阵开关继电器故障检测装置及检测方法。

背景技术：

矩阵开关是自动测试系统(ats)的重要组成部分，主要功能是实现ats测试资源到被测件(uut)的信号灵活切换，是实现自动测试接口设计的关键。矩阵开关的结构为行列交叉排布，其每个节点为一个继电器，连接一个行与列，每个节点可以单独操作，通过设置节点的不同组合可以实现信号的路由，如图1所示。矩阵开关是ats中信号传输的中枢，其可靠性在ats中尤为重要，继电器在导通和断开瞬间出现的放电现象可造成触点熔蚀，降低开关寿命；负载的类型变化也可能会使开关寿命减少。由于矩阵开关节点使用的继电器具有开路隔离电阻大、导通电阻小的特点，因此通常通过对每路开关继电器进行电压测量或者阻值测量的方法对其进行故障检测。

电压测量的示意图如图2所示。在矩阵开关第一路信号输入端(r1)施加一个直流电压信号，闭合r1与第一路信号输出端(c1)连接的继电器，使用数字多用表测量c1端的电压，由于继电器导通电阻很小，因此无故障情况下，测量电压应与施加的电压基本相等。断开该继电器，依次闭合r1与其余各输出端连接的继电器，依次使用数字多用表测量各输出端的电压。与r1相连接的所有输出端电压测量完成后，依次将直流电压信号施加到其余信号输入端，重复以上测量过程，直至所有继电器电压测量完成。根据测量值判断矩阵开关继电器是否存在故障。

阻值测量的示意图如图3所示。闭合矩阵开关第一路信号输入端(r1)与第一路信号输出端(c1)连接的继电器，使用数字多用表测量r1与c1两端之间的阻值，由于继电器导通电阻很小，因此无故障情况下，测量阻值很小。断开该继电器，依次闭合r1与其余各输出端连接的继电器，依次使用数字多用表测量r1与各输出端之间的阻值。r1与所有输出端之间的阻值测量完成后，依次使用数字多用表测量其余信号输入端和信号输出端之间的阻值，重复以上测量过程，直至所有继电器阻值测量完成。根据测量值判断矩阵开关继电器是否存在故障。

通过电压测量或者阻值测量的方法对矩阵开关继电器进行故障检测，缺点是需要逐一闭合和断开所有继电器，分时对其进行电压测量或者阻值测量。当矩阵开关的规模较大时，包含的继电器可能达到数百甚至数千个，每个继电器闭合和断开都需要一定的时间，对所有继电器进行电压测量或者阻值测量的时间将会很长，导致整个矩阵开关的故障检测时间很长，检测效率低。

技术实现要素：

本发明的第一目的是提供了一种矩阵开关继电器故障检测装置，在矩阵开关每路信号输出通道串联一个相同阻值的电阻，对多路开关通道进行并联电阻测量。

本发明采用以下的技术方案：

一种矩阵开关继电器故障检测装置，包括电路板，电路板上设置有插接件、第一端口和第二端口，矩阵开关的所有信号输入端和所有信号输出端均连接到插接件上，连接在插接件上的矩阵开关的所有信号输入端均连接到第一端口上，连接在插接件上的矩阵开关的所有信号输出端均连接有一个阻值相同的电阻，电阻的另一端均连接到第二端口上，第一端口和第二端口之间连接有数字多用表。

本发明的第二目的是提供了以上所述的一种矩阵开关继电器故障检测装置的检测方法。

一种矩阵开关继电器故障检测装置的检测方法，其中，矩阵开关为n*m模式的单线矩阵开关，n为行数，m为列数，每个电阻的阻值为x，包括以下步骤：

步骤1：闭合矩阵开关第一行信号输入端与m列个信号输出端连接的继电器，其余行的继电器均断开，使用数字多用表测量第一端口与第二端口之间的阻值，由于所有的电阻并联，所以第一端口与第二端口之间的理论阻值应该为x/m，将数字多用表测量的阻值与x/m值进行比较；

步骤2：重复步骤1，对矩阵开关的n个行均进行电阻值测试，比较每一行的数字多用表测量的阻值与x/m值；

步骤3：如果数字多用表测量到的该行的阻值与x/m值相同，则此行中继电器均正常，标记此行正常；

如果数字多用表测量到的该行的阻值与x/m值不相同，则此行中继电器存在故障，标记此行故障；

步骤4：对标记故障的每个行均采用逐级平均分组法进行电阻值测量，所述逐级平均分组法为将存在继电器故障的行中的m个继电器平均分为第一级a个组，每个组有m/a个继电器；

步骤5：将第一组的继电器均闭合，其余组继电器断开，用数字多用表测量第一组的阻值，如果测量值与xa/m值相同，则此组继电器正常；如果测量值与xa/m值不相同，则此组继电器存在故障；

步骤6：重复步骤5，对第一级a个组均进行电阻值测量，比较数字多用表测量的阻值与xa/m值，若相同，则此组中继电器均正常；如不同，则此组中继电器存在故障；

步骤7：继续将第一级分组中存在继电器故障的组中m/a个继电器平均分为第二级b个组，每组有m/ab个继电器，对第二级b个组均进行电阻值测量，并与理论值xab/m比较，如果测量值与xab/m值相同，则此组继电器正常；如果测量值与xab/m值不相同，则此组继电器存在故障；

步骤8：继续将第二级分组中存在继电器故障的组进行平均第三级分组，测量第三级每个组的电阻值，并与理论值比较，找到存在继电器故障的组，继续进行平均第四级分组，直至定位到单个有故障的继电器为止；

步骤9：检测出矩阵开关内所有存在故障的继电器之后，检测结束。

本发明具有的有益效果是：

本发明提出的矩阵开关继电器故障检测装置及检测方法，通过增加电路板，在矩阵开关每路信号输出通道串联一个相同阻值的电阻，对多路开关通道进行并联电阻阻值测量，根据测量值的变化判断开关继电器是否存在故障。本发明无需将所有矩阵开关继电器依次闭合和断开，对存在继电器故障的多路开关采用逐级平均分组法进行电阻值测量，可以极大缩短故障检测时间，提高检测效率，对大规模矩阵开关效果尤其明显。

附图说明

图1为单线矩阵开关示意图。

图2为矩阵开关继电器电压测量示意图。

图3为矩阵开关继电器阻值测量示意图。

图4为本发明矩阵开关继电器故障检测装置原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的具体实施方式做进一步说明：

实施例1

结合图4，一种矩阵开关继电器故障检测装置，包括电路板1，电路板上设置有插接件2、第一端口a和第二端口b，矩阵开关的所有信号输入端和所有信号输出端均连接到插接件2上，连接在插接件2上的矩阵开关的所有信号输入端均连接到第一端口a上，连接在插接件2上的矩阵开关的所有信号输出端均连接有一个阻值相同的电阻，电阻的另一端均连接到第二端口b上，第一端口和第二端口之间连接有数字多用表。

实施例2

上述实施例1的一种矩阵开关继电器故障检测装置的检测方法，其中，矩阵开关为n*m模式的单线矩阵开关，n为行数，m为列数，每个电阻的阻值为x，x的值较大，x为1百千欧到10兆欧，x的值可以根据实际操作时的需求进行更换，不一定局限于上述范围。

检测方法包括以下步骤：

步骤1：闭合矩阵开关第一行信号输入端与m列个信号输出端连接的继电器，其余行的继电器均断开，使用数字多用表测量第一端口a与第二端口b之间的阻值，由于所有的电阻并联，所以第一端口与第二端口之间的理论阻值应该为x/m，将数字多用表测量的阻值与x/m值进行比较；

步骤2：重复步骤1，对矩阵开关的n个行均进行电阻值测试，比较每一行的数字多用表测量的阻值与x/m值；

步骤3：如果数字多用表测量到的该行的阻值与x/m值相同，则此行中继电器均正常，标记此行正常；

如果数字多用表测量到的该行的阻值与x/m值不相同，则此行中继电器存在故障，标记此行故障；

步骤4：对标记故障的每个行均采用逐级平均分组法进行电阻值测量，所述逐级平均分组法为将存在继电器故障的行中的m个继电器平均分为第一级a个组，每个组有m/a个继电器；

步骤5：将第一组的继电器均闭合，其余组继电器断开，用数字多用表测量第一组的阻值，如果测量值与xa/m值相同，则此组继电器正常；如果测量值与xa/m值不相同，则此组继电器存在故障；

步骤6：重复步骤5，对第一级a个组均进行电阻值测量，比较数字多用表测量的阻值与xa/m值，若相同，则此组中继电器均正常；如不同，则此组中继电器存在故障；

步骤7：继续将第一级分组中存在继电器故障的组中m/a个继电器平均分为第二级b个组，每组有m/ab个继电器，对第二级b个组均进行电阻值测量，并与理论值xab/m比较，如果测量值与xab/m值相同，则此组继电器正常；如果测量值与xab/m值不相同，则此组继电器存在故障；

步骤8：继续将第二级分组中存在继电器故障的组进行平均第三级分组，测量第三级每个组的电阻值，并与理论值比较，找到存在继电器故障的组，继续进行平均第四级分组，直至定位到单个有故障的继电器为止；

步骤9：检测出矩阵开关内所有存在故障的继电器之后，检测结束。

上述检测方法中每一级分组数可以相同也可以不同，也就是说a和b的值可以相同，也可以不同，只要能达到快速定位单个故障继电器的目的每一级分组数可以根据实际情况进行调整。

实施例3

以一个32*128模式的单线矩阵开关为例，电阻阻值为x；

如图4所示，检测步骤包括：

步骤1：闭合矩阵开关第一行信号输入端与128个信号输出端连接的继电器，其余行的继电器均断开，使用数字多用表测量第一端口a与第二端口b之间的阻值，由于所有的电阻并联，所以第一端口与第二端口之间的理论阻值应该为x/128，将数字多用表测量的阻值与x/128值进行比较；

步骤2：重复步骤1，对矩阵开关的32个行均进行电阻值测试，比较每一行的数字多用表测量的阻值与x/128值；

步骤3：如果数字多用表测量到的该行的阻值与x/128值相同(测量时可能存在误差，在此误差可以忽略不计)，则此行中继电器均正常，标记此行正常；

如果数字多用表测量到的该行的阻值与x/128值不相同，则此行中继电器存在故障，标记此行故障；

步骤4：对标记故障的每个行均采用逐级平均分组法进行电阻值测量，所述逐级平均分组法为将存在继电器故障的行中的128个继电器平均分为第一级4个组，每个组有32个继电器；

步骤5：将第一组的继电器均闭合，其余3组继电器断开，用数字多用表测量第一组的阻值，如果测量值与x/32值相同，则此组继电器正常；如果测量值与x/32值不相同，则此组继电器存在故障；

步骤6：重复步骤5，对第一级4个组均进行电阻值测量，比较数字多用表测量的阻值与x/32值，若相同，则此组中继电器均正常；如不同，则此组中继电器存在故障；

步骤7：继续将第一级分组中存在继电器故障的组中32个继电器平均分为第二级4个组，每组有8个继电器，对第二级4个组均进行电阻值测量，并与理论值x/8比较，如果测量值与x/8值相同，则此组继电器正常；如果测量值与x/8值不相同，则此组继电器存在故障；

步骤8：继续将第二级分组中存在继电器故障的组平均分为第三级4个组，每组两个继电器，测量第三级组的电阻值，并与理论值比较，找到存在继电器故障的组，继续平均分为第四级2个组，再进行电阻值测量，这样逐级缩小范围，高效的找到单个有故障的继电器；

步骤9：检测出矩阵开关内所有存在故障的继电器之后，检测结束。

上述装置和方法也适用于二线矩阵开关、四线矩阵开关等。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。