基于“柔性測試”技術的汽車傳感器EOL測試解決方案

基于“柔性測試”技術的汽車傳感器EOL測試解決方案

作者：闞宏偉

泛華測控系統開發部 開發工程師

汽車傳感器測試需求分析

目前，汽車上所使用的控制系統從功能上可分為傳感器單元、控制單元和執行單元部分。其中，傳感器單元是汽車智能化高技術的標志，具有獨特而重要的地位，其質量的優劣直接影響著能否對汽車其它部位的有效監測和控制，從而影響汽車的整體性能。因此汽車生產廠商或整車生產廠商在傳感器出廠或安裝到整車前，需要一種手段來對傳感器進行評價和驗證。

汽車傳感器測試具有自身的特點，主要表現如下：

• 被測對象的多樣性及快速變化性

汽車上常用的傳感器類型包括輪速傳感器、曲軸位置/凸輪軸位置傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器、爆震傳感器等。而且針對層出不窮的車型，每個功能相同的傳感器在外形上又有著不同的差異。再加上測量指標，生產環境等要求越來越苛刻，都使得傳統單一的測試工作臺，無法兼顧如此多樣的傳感器生產。

• 測試內容的近似性

在實際生產中，不同傳感器測試內容又有著一定的近似性。因為從測試原理上來講，汽車傳感器主要分為主動式/被動式、溫度、壓力等類型。這也是說對于不同的傳感器，只要測試原理是一樣的，那就意味著它們的測試儀器等設備也是一樣的。

• 高效、靈活的測試設備

對于汽車傳感器生產線，要求的都是經濟、高效、自動、靈活的測試設備，而且需要高自動化，高效率，高產能，高可靠性。傳感器生產廠家希望一次性投入以后，測試設備還能不斷的進行更新擴充，有效的支持較新產品和更高的性能指標要求，從而保證設備資本投入有效性。

• 其他要求

保證生產質量，設備需要具備一定的生產過程統計能力，并能夠有助于減少由于人為原因造成的生產質量的降低。

汽車傳感器發展趨勢也向集成化、智能化方向發展，如果只進行終檢測試，發現問題為時已晚，所以往往測試會和生產過程交互進行。這樣一方面，測試設備與生產線上其他設備良好銜接，另一方面要實現設備間的信息和數據共享。

綜上所述，汽車傳感器生產測試需要的不再是幾臺簡單的測試儀器，而是一套機電軟結合的、自動化的、便于擴展、對外開放的測試設備。而這些正是”柔性測試”技術所倡導的，采用柔性技術設計的汽車傳感器測試系統能夠符合傳感器終檢測試的要求，通過實踐證明也正是如此。

“柔性測試”技術

實際上，隨著科學技術的進步，不單單是汽車傳感器，其他各種電子裝置也日益智能化、復雜化，以滿足消費者舒適性、易用性的要求。在此情況下，泛華測控在總結過去經驗的基礎上，針對電子產品的生產測試，提出一攬子解決方案，稱為“柔性測試”技術。

“柔性測試”技術是以相關技術為依托，滿足測試測量需求的技術。以虛擬儀器技術、測試測量技術、機電一體化技術、軟件技術以及通信及網絡技術為核心，是現代測試技術的一個代表。它具有如下特性：

  適應性：滿足多種測試環境要求，提供多種測試性能，融合多種信號測試能力

  靈活性：根據客戶需求變換測試系統的功能及性能，應用多種技術滿足測試要求

  拓展性：跟隨相關技術的發展，保證應用系統的先進性，實現測試能力的不斷進步

柔性測試在滿足產品自動測試基本需求之上的適度調整與拓展的能力，與其他測試技術比較如表1所示：

汽車傳感器測試系統正是基于“柔性測試”技術構建的，在多年的實際產品開發過程中，“柔性測試”技術優勢得到了集中的體現。

柔性技術助力傳感器測試系統設計

借助 “柔性測試”技術，泛華測控開發了輪速、位置、爆震、壓力、溫度等傳感器測試系統。這些測試系統中集中體現了虛擬儀器技術、接口標準化與部件模塊化、機電一體化、網絡技術等多個方面技術。以下是三個汽車傳感器測試系統的實例介紹：

解決方案1：輪速、位置傳感器測試系統

汽車輪速、位置傳感器的動、靜態參數測量是測試系統的核心內容，系統需要有較高的測試精度和重復精度，對某些測試參數需要根據實際情況自定義測試算法。虛擬儀器是以計算機技術為核心的測試測量系統，能夠滿足上述系統的軟、硬件要求，所以選用虛擬儀器作為開發的技術手段。此外，系統需要提供I/O接口對外部動作進行控制，需要運動控制卡對轉速進行精確控制，是一套機電軟結合的柔性系統。

系統原理如圖1示，傳感器測試系統的核心是PXI系統，主要由控制器、萬用表模塊、示波器模塊、數字I/O模塊、矩陣開關模塊、運動控制模塊等組成。PXI系統內部通過PXI總線進行數據傳輸。

控制器通過顯示器、鼠標、鍵盤實現人機交互。

萬用表模塊和示波器模塊通過矩陣開關的切換，實現對被測傳感器的電阻、電流、電感、電容測試。

數字I/O模塊的功能是對氣缸、報警系統及指示燈的控制，監視測試啟動開關、光電傳感器等的狀態。

運動控制模塊主要是控制伺服電機的運動，使其帶動目標輪按設定的參數運轉，激勵被測傳感器產生信號。

矩陣開關模塊是配合萬用表模塊及示波器模塊使用，來完成傳感器信號、供電電源、間隙信號到不同設備的切換。

此外通過計算機對電源進行控制，提供被測傳感器的供電要求。

汽車輪速、位置傳感器目前沒有一個統一的行業標準，基本上是按照使用者的要求定制的，譬如目標輪及其轉速、空氣氣隙及傳感器的安裝尺寸各不相同，即使是傳感器裝配到同一種車型上，也會隨著安裝位置的不同有一些差異。同一臺設備不可能滿足全部傳感器的測試要求，由此引入模塊化的設計思想，即系統中相同的部分，如測試儀器、測試軟件、氣動控制系統、主電路系統，作為公用資源（這里我們稱之為主機）；對于系統中要求隨著傳感器變化的部分，如目標輪及馬達、夾具及專用電路，作為模塊的形式。

主機和模塊之間采用快插的方式完成電氣的連接，并且接口標準化，滿足后續的擴展需求。當測試不同傳感器時選用不同的測試模塊連接到主機上即可（如圖2）。

輪速、位置測試內容大致相同，但也會存在一定的差異性，所以測試軟件要在一定范圍內可以對測試內容進行增刪和編輯。因此設計中自定義了腳本文件（包含各種端口分配信息、測試內容和測試步驟等），軟件按此腳本文件執行操作。針對不同傳感器的測試，提供對應的腳本文件，便可解決軟件的復用問題。

此外，系統設計了特殊的專用電路置于不同的模塊上，當模塊插入主機后，軟件將會自動根據模塊上的專用電路對應插入的模塊，并自動調出對應的測試參數，讓更換模塊更方便快捷。

解決方案2：爆震傳感器測試系統

爆震傳感器測試系統外觀如圖3所示，主要有操作臺和控制柜組成。

測試系統原理如圖4所示。振動測試采用相對法，實現對汽車爆震傳感器3kHz～40kHz頻帶范圍內任意頻率點的靈敏度測試，并可以對電容、絕緣電阻等檢測。測試系統采用PXI構架，通過PXI模塊化儀器或GPIB儀器實現控制及信號采集。

爆震傳感器同輪速、位置傳感器一樣，沒有統一的標準要求，但是測試原理相同，只是傳感器的外觀形狀和測試參數會隨著傳感器不同而變化。爆震傳感器測試安裝一般通過M8螺栓安裝到振臺上，所以可以不考慮傳感器頭部的差異性，針對接口的不同采用不同的適配器接口，實現快速換型，接口適配器如圖5所示。

接口適配器上裝有辨識電路，當通過測試程序配置測試參數時，程序會自動調用和接口適配器對應的測試參數，防止誤操作。

解決方案3：T-MAP傳感器測試系統

T-MAP傳感器即進氣歧管壓力-溫度傳感器，可以輔助調整噴油量進而控制空燃比，是汽車上比較重要的傳感器。終檢設備需要對該傳感器進行電容檢測、NTC（熱敏電阻）檢測，Ramp測試、Leakage測試等。系統結構如圖6所示。

測試過程中的動作都是由氣缸驅動，自動完成，操作人員只需要將被測件放入夾具中即可，測試完成工件由傳送帶傳遞到下一個工位。

考慮到系統的擴展性，把會隨著被測對象變化的部分采用了模塊化和接口標準化的設計思想，在產品無法兼

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