“柔性測試技術是以測試測量系統的整體功能及性能為關注對象，對滿足測試測量系統需求的方法和手段進行研究及開發的技術，采用高性能的模塊化硬件，配合靈活高效的測試軟件來完成各種測試測量和自動化控制的應用。它以虛擬儀器為中心，整合測試測量、機電一體化、網絡通訊及軟件等多種技術，以測試系統的精確性、準確性、可靠性、適應性、靈活性和拓展性為研究目標；既面向應用，又專注于測試行業的發展，推動著現代測試技術在實際應用中的快速發展。
    本文所述系統是一套基于柔性測試技術理念開發的平臺式位置傳感器標定與檢測系統，能夠完成對多種位置傳感器的標定與檢測。靈活的LabVIEW圖形化編程語言與高效的TestStand測試流程管理軟件相結合，集成模塊化硬件平臺以及多種通訊方式，使系統可以對直線位置傳感器、角度位置傳感器以及旋轉位置傳感器進行標定和檢測，既能滿足高精度的測試要求，又大大提高了系統的靈活性和擴展性，充分體現了柔性測試技術的優勢。
1 系統原理
    位置傳感器是一種磁敏感傳感器，針對不同強度的磁場會有不同的信號輸出。本系統采用特定的磁極在傳感器周圍移動產生需要的磁場，來建立標定、校準和測試該類傳感器所需的磁場環境。
    經過組裝的位置傳感器輸出的信號是不準確的，在使用前必須經過標定、校準和檢測，只有標定后通過校準和測試的傳感器才能在實際中使用。標定和測試過程都需要在高精度的磁場變換環境中進行，系統采用直線與旋轉兩個工作臺實現對直線型、旋轉型位置傳感器的標定和檢測。同時本系統集成了完善的溫度控制功能，可以對傳感器的測試環境進行恒溫控制，并對需要的傳感器進行必要的恒溫環境下校準與檢測，對傳感器的輸出信號進行溫度補償，以提高對溫度影響敏感類傳感器的輸出精度。本系統可以建立0 ℃～125 ℃范圍內任意溫度點的恒溫環境控制，并且可以達到較高的精度。
    在完整的功能測試的模式下，系統會將測試箱內的傳感器及測試夾具穩定在一個設定的溫度，同時運動控制系統會控制磁極沿著傳感器磁感應方向做步進式移動，同時采集傳感器的反饋信號作為原始數據，并根據特定的算法計算出傳感器的標定參數，然后根據不同的傳感器通信協議將參數寫入傳感器的芯片，完成對傳感器的標定。如果傳感器標定需要考慮溫度的影響，可以在低溫和高溫兩個溫度下進行相應的原始數據采集和標定處理，來進行溫度的補償校準，同時系統還可以對經過標定和校準的傳感器進行全功能的檢測，檢查傳感器是否符合生產要求，系統實現原理如圖1所示。傳感器的標定和檢測流程都需要在高精度的位置控制環境下完成，本系統最高控制精度可以達到1 μm。

2 硬件設計
   系統在設計時選用了NI公司高精度、高速度的數字萬用表卡完成數據采集。同時選用了NI公司數字I/O卡來完成對傳感器、開關、按鈕等狀態信息的查詢和繼電器、電子鎖等元器件的控制，并且將設備反饋信息及時反饋到上位機進行處理。
   針對被測傳感器的多樣性，系統設計了“柔性”的硬件平臺，即為不同種類的傳感器配置了不同規格的測試夾具或測試臺。對于直線位置傳感器,分別配置了75 mm、150 mm和225 mm等多種規格的夾具，更換傳感器時，只需要更換對應的夾具即可；對于角度位置傳感器和旋轉位置傳感器，只需要更換測試臺即可，靈活的硬件配置，使系統具有良好的適應性和擴展性。
    系統中使用的主要硬件及其功能如表1所示。

    除此以外，系統還設計了RS-232、CAN總線、AS-I、Device-Net、ProfiBus等5種通訊方式，可以滿足不同通訊協議的傳感器的測試需求。
3 軟件設計
3.1 測試流程
    系統測試軟件包括兩部分內容，一部分是系統正常運行的基本操作系統，選用目前應用最廣泛的Windows操作系統；另一部分是測試軟件的開發平臺，選用NI公司的圖形化編程語言LabVIEW結合測試流程執行管理軟件TestStand，開發出一套多功能的平臺式測試系統。
    本系統使用LabVIEW搭建人機交互界面，使用TestStand搭建測試流程執行序列，針對不同種類的傳感器，可以在TestStand中配置不同的測試流程，每個測試流程都有對應的Sequence文件，通過在LabVIEW中調用TestStand運行引擎，加載Sequence來完成測試功能，更換傳感器類型時，只需要加載不同的Sequence文件即可以完成對不同類型傳感器的測試，真正實現了平臺式測試系統。
    測試流程如圖2所示。

    軟件啟動后，首先對系統硬件進行初始化，確保設備處于正常狀態。初始化之后，操作員要將傳感器放置到測試夾具上，在傳感器底部設置了光纖傳感器用來檢測被測件有無。按下開始測試按鈕后，快速加熱器首先對傳感器及其所處的環境進行加熱，待傳感器溫度穩定后，開始對傳感器進行標定，只有標定成功的傳感器才能進行測試，如果標定不成功，則測試失敗，記錄測試數據和失敗原因，完成本次測試。標定成功后，繼續對被測件進行校準和測試，讀取被測件的測試結果，將測試值與標準值進行比較，如果測試值在標準值范圍內，則判定該產品為合格品，否則為不合格品，最后對測試數據和測試結果進行記錄，輸出報表，并且將測試數據存儲到數據庫中。
3.2 功能模塊
    系統軟件在功能實現上采用模塊化的實現方式，即特定模塊實現特定功能，主要包括訂單管理模塊、數據查看模塊、調試工具模塊、參數配置模塊、操作窗口切換模塊、用戶管理模塊以及系統幫助模塊，每個模塊又包含不同功能的子模塊。系統軟件功能模塊如圖3所示。

    智能位置傳感器標定與檢測系統平臺是中科泛華公司在原有其他傳感器測試系統基礎上研制的。該系統以柔性測試技術為設計思想，采用LabVIEW結合TestStand作為軟件平臺，配合高性能的模塊化硬件平臺，實現了對多種位置傳感器進行標定和檢測的功能，是一套名副其實的平臺式測試系統。該系統在溫度控制、電氣控制和機械結構控制方面均達到了高精度的測試要求，滿足測試結果的精確性和準確性。系統通過了GR&R測試，是一套高精度的自動化測試系統。目前該系統已經成功應用于某知名傳感器生產廠商的生產線上。
參考文獻
[1] 王朝志,闞宏偉，鄧兆敏.基于虛擬儀器技術的汽車爆震傳感器測試系統的研制[J]. 電子技術應用，2008,34
(3):8-10.