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第1篇 测试性分析、设计及验证技术 1

第1章 绪论 1

1． 1 测试性及诊断技术的发展 1

1． 1． 1 测试性成为一门独立的学科 1

1． 1． 2 综合诊断、人工智能及CAD的应用 1

1． 2 测试性与诊断的基本概念 2

1． 2． 1 测试、测试技术和测试性 2

1． 2． 2 诊断、诊断技术、诊断能力和综合诊断 3

1． 2． 3 机内测试、机内测试设备和自动测试设备 3

1． 3 现役武器系统存在的测试性和诊断问题 4

1． 3． 1 使用中暴露的问题 4

1． 3． 2 研制中存在的问题 5

1． 4 ．1 对战备完好性的影响 6

1． 4 测试性及诊断对武器系统的影响 6

1 ． 4． 2 对任务成功性的影响 8

1． 4． 3 对寿命周期费用及维修人力的影响 10

1． 5 综合诊断技术 12

1． 5． 1 综合诊断的目标及方法 12

1． 5． 2 综合诊断的实施 12

1． 6 人工智能技术的应用 14

1． 7 测试性与诊断常用术语 17

参考文献 19

第2章 型号研制及生产中的测试性工作 20

2 ．1 测试性工作的目标、流程和接口 20

2． 2 型号研制各阶段中的测试性工作 23

2． 2． 1 论证阶段 23

2． 2． 2 方案阶段 25

2． 2． 3 工程研制（含设计定型）阶段 28

2． 2． 4 生产（含生产定型）及总署阶段 30

2． 3 产品的测试性设计及分析 30

2． 3． 1 测试设计的权衡 30

2． 3． 2 测试性设计的一般问题 31

2． 3． 3 被测单元与自动测试设备的兼容性 32

2． 3． 4 机内测试 32

2．3 ． 5 机内测试软件 33

2． 3． 6 系统级机内测试 33

2． 3． 7 测试性度量的应用 34

2． 3． 8 故障模拟 35

2． 3． 9 测试性分析报告 36

参考文献 36

3． 2 测试性参数定义及分析 38

3． 1 概述 38

第三章 测试性参数和指标 38

3． 2． 1 故障检测率（FDR） 40

3． 2． 1． 1 FDR定义 40

3． 2． 1． 2 关于FDR定义的几点说明 40

3． 2． 2 关键故障栓测率（CFDR） 41

3． 2． 3 故障隔离率（FIR） 42

3．2． 3． 1 FIR定义 42

3．2． 3．2 关于FIR定义的几点说明 42

3． 2． 4 虚警率（FAR） 44

3． 2． 4． 1 FAR定义 44

3． 2． 4． 2 关于FAR定义的几点说明 44

3． 2． 5 故障检测时间（FDT） 45

3． 2． 6 故障隔离时间（FIT） 45

3． 2． 8 不能复现率（CNDR） 46

3． 2． 7 测试有效性 46

3． 2． 9 台检可工作率（BCSR） 47

3． 2． 10 重测合格率（RTOKR） 47

3． 2 ．11误拆率（FFP） 47

3． 2 ．12 BIT可靠性 47

3． 2． 13 BIT维修性 48

3． 2． 14 平均BIT/ETE运行时间 48

3． 2． 15 虚警与CND及RTOK的关系 48

3． 3 测试性参数的选择 49

3． 3． 1 确定并列同与测试性有关的RMA要求 50

3． 3． 2 列出与要求有关的参数 51

3． 3． 3 综合权衡，优选测试性参数 51

3． 4 测试性指标的确定 53

3． 4． 1． 2 确定FIR要求时的考虑因素 54

3． 4． 1 测试性指标确定时的考虑因素 54

3． 4． 1． 1 确定FDR要求时的考虑因素 54

3． 4． 1． 3 确定FAR要求时的考虑因素 55

3． 4． 2 测试性指标确定的一般程序 55

3． 4．3 典型的测试性指标要求值 56

3． 4． 4 典型的测试性参数及指标示例 57

3． 4． 4． 1 一种歼击机火控系统的测试性参数及指标 57

3． 4． 4． 2 F-16战斗机的测试性参数及指标 59

3． 4． 4． 3 F/A-18战斗机的测试性参数及指标 60

参考文献 61

第4章 测试性分配和预计 62

4． 1 概述 62

4． 2 测试性分配方法 64

4． 2． 1 按系统复杂程度分配法 64

4． 2． 2 加权分配法 66

4． 3． 3 新老产品组合分配法 68

4． 2． 4 优化分配法 69

4． 2． 4． 1 优化分配问题的数学模型 69

4． 2． 4． 2 解法介绍 69

4． 2． 4． 3 算法及步骤 71

4． 2． 4 ．4 目标函数和约束函数的选择 71

4 ．2． 4． 5 应用举例（航空电子系统） 76

4． 2． 5 补充说明 79

4． 3 测试性预计方法 80

4． 3． 1 BIT有效性预计 80

4． 3． 1． 1 BIT预计的主要步骤 80

4． 3． 1． 2 BIT预计工作单填写说明 81

4． 3． 2． 1 预计的主要步骤 82

4． 3． 2 系统测试性预计 82

4． 3． 2． 2 系统测试性预计工作单填写说明 83

4． 3． 3 LRU测试性预计 83

4． 3． 4 SRU测试性分析预计 84

4． 3． 5 外场级测试性预计 84

4． 3． 5． 1 测试性预计参数及其替代参数 84

4． 3． 5． 2 分类模型 87

4． 3． 5． 3 数据分析 89

4． 3． 5． 4 预计方程的最终形式 89

4．3． 5． 5 总结 93

参考文献 94

第5章 测试性分析 95

5． 1 概述 95

5． 2 测试性权衡分析 95

5． 2． 1 测试性与其他特性的关系 96

5． 2． 2． 1 诊断的重要性 97

5． 2． 2 诊断技术权衡 97

5． 2． 2． 2 诊断技术类型 98

5． 2． 2． 3 手工测试与自动测试的权衡 101

5． 2． 2． 4 BITE与ATE的权衡 103

5． 2． 2． 5 硬件诊断与软件诊断BITE的权衡 104

5． 2． 3 BIT寿命周期纲用权衡 105

5． 2． 3． 1 增加的RDT E费用（C1） 105

5． 2． 3． 2 增加的采购纲（C2） 105

5． 2． 3． 3 增加的使用保障费（C3） 107

5． 2． 3． 4 增加的可用性费用（C4） 107

5． 2． 3． 5 增加的飞行负担费（C5） 108

5． 2． 4 实例 108

5． 3． 1． 1 概述 110

5． 3 系统测试性分析 110

5．3． 1 测试性分析基本流程 110

5． 3． 1． 2 测试性分析输入数据 111

5． 3． 1． 3 分析过程 112

5． 3． 1． 4 分析的输出数据 112

5． 3． 2 系统测试性分析的实施 113

5． 3． 2． 1 分析方法和步骤 113

5．3．2． 2 测试怀分析报告 115

5． 3． 3 分析示例 116

5． 3． 3． 1 军用飞机环境控制系统测试性分析的基本流程 116

5． 3． 3． 2 书写分析报告 118

5．4．1． 1 概要 121

5． 4． 1． 2 LRU测试性分析的实施 121

5． 4 LRU/SRU测试性分析 121

5． 4． 1 LRU测试性分析 121

5． 4． 2 SRU测试性分析 122

5． 4． 3 分析示例 123

5． 5 固有测试性分析 126

5． 6 BIT分析 128

5． 6． 1 概述 128

5． 6． 2 BIT数据报告准备 129

5． 6． 3 BIT分析报告准备 131

5． 6． 3． 1 输入数据 131

5． 6． 3． 2 输入数据处理 132

5．6．3． 3 定量分析 132

5． 7． 1 测试容差的确定 135

5． 7． 1． 1 确定容差的下限和上限 135

5． 7 测试容差和虚警分析 135

5． 7． 1． 2 确定各级测试的容差 136

5． 7． 1． 3 BIT和测试设备的测量精度 136

5． 7． 2 虚警分析 136

5． 7． 2． 1 虚警的影响 137

5． 7． 2． 2 虚警的原因 137

5． 7． 2 ．3 减少虚警的方法 138

参考文献 139

第6章 测试性设计 141

6． 1 概述 141

6． 2 测试性设计一般要求 142

6． 2． 1 测试性和BIT设计准则 142

6．2．1． 1 结构设计（用于电子功能） 142

6． 2． 1． 2 划分（用于电子功能） 143

6． 2．1．3测试控制 143

6． 2． 1． 5 元器件选择 144

6． 2． 1． 6 模拟电路设计 144

6．2． 1． 4 测试通路 144

6． 2． 1． 7 射频（RF）电路设计 145

6．2．1． 8 电光（EO）设备设计 145

6．2．1． 9 数字电路设计 146

6． 2 ．1． 10 机内测试（BIT） 146

6． 2． 1． 11 性能监控 147

6． 2． 1． 12 机械系统状成监控（MSCM） 147

6． 2． 1． 13 传感器 147

6． 2． 1． 14 诊断能力综合 147

6． 2． 1． 15 测试要求 147

6． 2． 2 联机与脱机测试要求 148

6． 2． 3 数字电路测试要求 148

6． 2． 1． 17 维修级别 148

6． 2． 1． 16 测试数据 148

6． 2． 4 模拟电路测试要求 149

6． 2． 5 集成电路和向处理机要求 150

6．2． 6 测试及维修（TM）总线的要求 150

6． 2． 7 容差要求 151

6． 2． 8 传感器的要求 151

6． 2． 9 指示器的要求 152

6． 2． 10 初始化要求 152

6． 2． 11 测试要控性的要求 152

6． 2． 12 测 试可观察性的要求 153

6． 2． 13 兼容性的要求 153

6． 2． 14 连接器的要求 154

6． 3 常用的测试性设计技术 155

6． 3． 1 扫描技术 155

6． 3． 1． 1 扫描通道 155

6． 3． 1．2 电平敏感扫描设计（LSSD） 156

6． 3． 1． 3 扫描集 157

6． 3． 1． 4 随机存取扫描 158

6． 3． 1． 5 边界扫描 159

6． 3． 1． 6 扫描技术的适用范围 160

6． 3． 2 特征分析 160

6． 3． 2． 1 激励生成 160

6． 3． 2． 2 特征开发 163

6． 3． 2． 3 特征分析及TM总线 164

6． 3． 2． 4 适用范围 165

6． 3． 3 环绕技术 165

6． 3． 3． 1 芯片、ROM、RAM测试 166

6． 3． 3． 2 处理机控制的选通 167

6． 3． 3． 3 适用范围 167

6． 3． 4 模拟技术 167

6． 3． 4． 3 适用范围 168

6． 3． 5 并行技术 168

6． 3． 4． 1 主动与被动 168

6． 3． 4． 2 变换成数字形式 168

6． 3． 5． 1 容错设计 169

6． 3． 5． 2 适用范围 171

6． 3． 6 电子产品的模块划分 171

6． 3． 6． 1 在设备级划分 171

6． 3． 6． 2 在组件级划分 173

6． 3． 7 测试点 174

6． 3． 7． 1 测试点的类型 174

6． 3． 7． 2 测试点的特性 175

6． 3． 7． 3 多路传输方法 176

6． 3． 7． 4 测试点的选择 177

6． 3． 7． 5 数学式电子设备中测试点应用举例 179

6． 3． 8 测试探头 187

6． 3． 9 改善I/O透明性 188

6． 3． 10 故障特征与故障字典 189

6． 3． 11 寻向探头及夹子 189

6． 4 系统及分系统测试性设计指南 190

6． 4． 1 制定测试性计划 190

6． 4． 1． 1 测试性目标 190

6． 4． 1． 2 系统测试性要求及规范 190

6． 4． 2 测试性要求 190

6． 4． 2． 1 系统工程过程 191

6． 4． 3 测试性计划指南 192

6． 4． 4． 1 连接和电缆的铺投 192

6． 4． 4 系统测试性设计 192

6． 4． 2． 3 测试分级及BIT的有效性 192

6． 4． 2． 4 验证计划 192

6． 4． 2． 2 与性能有关的要求 192

6． 4． 4． 2 电源 193

6． 4． 4． 3 计算机、控制器连接总线和软件 193

6． 4． 4． 4 系统测试点 193

6． 4． 4． 5 机械设计 193

6． 4． 4． 6 系统安全性考虑 194

6． 4． 4． 7 其他测试性设计要求 194

6． 5． 2 系统自测试 195

6． 5． 1． 3 采用BIT/BITE所付出的代价 195

6． 5． 3 系统BITE的功能特性 195

6． 5． 4 系统IT功能特性 195

6． 5． 5． 1 外场级维修 195

6． 5． 1 三级维修和二级维修 195

6． 5 系统及分系统BIT指南 195

6． 5． 5． 2 后方级维修 195

6． 5． 5 系统BITE/BIT软件与硬件的权衡 196

6． 5． 5． 1 软件BIT的优点 196

6． 5． 5． 2 硬件BIT的优点 196

6． 5． 6 联机（主动和被动）与脱机BIT 196

6． 5． 6． 1 联机BIT（主动的和被动的） 196

6． 5． 6． 2 脱机BIT 196

6． 5． 7 BITE/BIT设计考虑及建议 196

6． 5． 7． 1 最佳的系统BIT设计 196

6． 5． 7． 2 虚警率考虑 197

6． 5． 7． 3 灵巧BIT 197

6． 5． 8 系统BIT通用设计指南 198

6． 6． 1． 4 测试点 200

6． 6． 1． 3复杂信号 200

6． 6． 1． 5 余度电路 200

6． 6 模块测试性设计指南 200

6． 6． 1． 2 顺序器件 200

6． 6． 1． 1 反馈回路 200

6． 6． 1 电气设计指南 200

6． 6． 1． 6 其他考虑 201

6． 6． 2 机械设计指南 201

6． 6． 2． 1 部件的修理 201

6． 6． 2． 2 部件走向和标志 201

6． 6． 2． 3 连接器 201

6．6．3 节点访问 201

6．6．4 模声识别电阻 201

6．6．5 其他 201

6．7．1．3 BIT通用测试性设计准则 202

6．7．1．2 环绕技术 202

6．7．1 通用的BIT技术 202

6．7 模块BIT/BITE 202

6．7．1．1 余度 202

6．7．2 数字BIT 203

6．7．2．1 VLSI芯片BIT的单板综合 203

6．7．2．2 特征分析 203

6．7．2．3 机内逻辑块观察（BILBO） 204

6．7．2．4 编码图 205

6．7．3模拟BIT技术 205

6．7．3．1电压求和 206

6．7．3．1比较器 206

参考文献 206

7．2 测试性验证的内容及时机 208

第7章 测试性验性 208

7．1 概述 208

7．3 测试性验证的程序及管理 209

7．3．1 野战级验证 209

7．3．1．1 确定测试性验证要求 210

7．3．1．2 选择测试性验证方案 210

7．3．1．3 制定测试性验证计划 211

7．3．1．4 验证试验前的准备工作 211

7．3．1．5 故障注入方法 212

7．3．1．6 实施测试性验证试验 212

7．3．1．7 试验数据的记录 213

7．4．1 方法1 217

7．4 测试性验证方案的制定 217

7．4．1．1 FDR、FIR、FAR的验证 217

7．3．1．9 编写测试性验证报告 217

7．3．1．8 改进设计及重复试验 217

7．4．1．2 验证举例 220

7．4．2 方法2 220

7．4．2．1 检测率等参数的验证方案的确定 220

7．4．2．2 模糊度验证 220

7．5 虚警率的验证 221

附录1 测试性验证试验方案表（1） 223

附录2 测试性验证试验方案表（2） 244

参考文献 250

第2篇 机内测试及诊断技术在飞机上的应用 251

第8章 概论 251

8．1 机内测试及诊断技术在军用飞机上的应用及发展 251

8．2 BIT技术在民用飞机上的应用及发展 252

8．3 BIT应用中存在的主要问题及解决途径 253

参考文献 254

第9章 军用飞机上的应用 255

9．1 F-15战斗机 255

9．1．1 概述 255

9．1．1．1 F-15航空电子设备的维修方案 255

9．1．1．2 F-15航空电子设备的BIT系统 255

9．1．1．3 BIT性能的验证及使用中的问题 256

9．1．1．4 BIT研制工作的经验教训 257

9．1．2 火控雷达BIT 258

9．1．2．1 APG-63火控雷达简况 258

9．1．2．2 雷达BIT说明 258

9．1．2．3 BIT测试说明 268

9．1．2．4 显示器组的BIT说明 272

9．1．3 武器控制装置BIT 273

9．1．3．1 武器控制装置简况 273

9．1．2．5 系统故障指示 273

9．1．3．2 武器控制装置BIT 274

9．2 F-16战斗机 278

9．2．1 概述 278

9．2．8 F-16飞行控制系统ST/BIT 279

9．2．2 F-16航空电子系统的基本功能 279

9．2．3 对ST/BIT的要求 279

9．2．4 F-16航空电子系统维修特点 280

9．2．5 ST/BIT系统方案 281

9．2．6 ST/BIT的设计方法及以前的应用经验 283

9．2．7 ST/BIT在实施中获得的经验教训 287

9．2．8．1 设备简况 289

9．2．8．2 F-16A/B飞控系统ST/BIT 290

9．2．8．3 AFTI/F-16数字式飞控系统的ST/BIT 293

9．2．9 F-16火控雷达的ST/BIT 298

9．2．9．1 设备简况 298

9．2．9．2 AN/APG-66的维修方案 300

9．2．9．3 AN/APG-66的ST/BIT说明 301

9．2．9．4 雷达ST/BIT管理 309

9．2．9．5 取得的经验教训及后来的改进计划 312

9．2．10 F-16电气系统BIT 315

9．2．10．1 系统简介 315

9．2．10．2 电源系统的BIT监控器 316

9．2．10．3 电气系统BIT设计 317

9．2．10．4 机内测试验证 319

9．2．10．5 先进的诊断和显示方案 320

9．3 F/A-18战斗攻击机 321

9．3．1 概述 321

9．3．2．2 BIT设计目标及要求 322

9．3．2．1 系统简介 322

9．3．2 航空电子系统的BIT 322

9．3．2．3 系统设计 323

9．3．3 AN/APG-65雷达的BIT 326

9．3．3．1 雷达简介 326

9．3．3．2 雷达简介 327

9．3．4 AN/AYK-14计算机的BIT 332

9．3．4．1 AN/AYK-14计算机简介 332

9．3．4．2 BIT设计要求 332

9．3．4．3 BIT的实现 332

9．3．4．4 BIT验证 334

9．3．5．2 BIT介绍 335

9．3．5 AN/ALQ-126B干扰系统的BIT 335

9．4．1 概述 337

9．4．2 F-22航空电子系统的特点 337

9．4 F-22战斗机 337

9．4．3．1 外场级维修保障的技术要求 339

9．4．3．2 后方级维修保障的技术要求 339

9．4．3 F-22维修保障方案 339

9．4．4 垂直综合测试方法 341

9．5 “狂风”战斗机 342

9．5．1 概述 342

9．5．2 飞机检查和监控系统 343

9．6．2 进攻性般空电子系统（OAS）的BIT/故障隔离测试I（FIT） 344

9．6．1 概述 344

9．6．2．1 OAS简介 344

9．6 B-52轰炸机 344

9．6．2．2 BIT/FIT系统说明 345

9．6．2．3 按分系统实施BIT/FIT 346

9．6．2．4 BIT烽据产生、使用及存储 347

9．6．2．5 故障隔离 348

9．6．2．6 BIT/FIT研制的管理 348

9．6．2．7 测试数据评价 350

9．6．2．8 BIT/FIT测试状态 351

9．7 B-1轰炸机 352

9．7．1 概述 352

9．7．2 B-1A飞机的测试性 352

9．7．2．1 B-1A CITS说明 353

9．7．2．2 B-1A CITS的运行 354

9．3．5．1 AN/ALQ-126B简介 355

9．7．2．3 B-1CITS的实施 355

9．7．3 B-1B 飞机的测试性分析 359

9．7．4 采用CITS的优缺点及中央参数专家系统的出现 361

9．8 B-2轰炸机 362

9．9 V-22倾转旋翼机 363

9．10 AH-64先进攻击直升机 365

9．11 轻型直升机计划 366

参考文献 367

第十章 民用飞机上的应用 369

10．1 波音系列气机 369

10．1．1 概述 369

10．1．2 B747飞机 370

10．1．2．1 B747SP空调系统简介 370

10．1．2．2 监控性能的简单BITE 371

10．1．2．3 过渡性的测试设备 372

10．1．3 B737-300飞机 373

10．1．2．4 系统单独设置的BITE 373

10．1．4 B757/767飞机 384

10．1．4．1 BITER设计要求和设计指标 384

10．1．4．2 B757/767飞机BITE技术应用的特点 385

10．1．4．3 B757/767飞机的综合监控系统 385

10．1．4．4 B757/767飞机交流电源系统的BITE 388

10．1．4．5 B757/767飞机几个子系统的测试性分析 392

10．1．5 B747-400飞机 396

10．1．5．1 B747-400飞机CMCS的功能 397

10．1．5．2 B747-400飞机CMCS的功能 399

10．1．5．3 机组报警与状态信息 405

10．1．5．4 B747-400飞机CMCS的使用 406

10．1．6 B777飞机 406

10．1．6．1 概述 406

10．1．6．2 B777飞机电源系统的BITE 409

10．2 空中客车系列飞机 410

10．2．1 概述 410

10．2．2 A300飞机 411

10．2．3 A310飞机 411

10．2．4 A320飞机 415

10．2．5 A330/A340飞机 420

10．3 MD-82飞机 422

10．3．1 概述 422

10．3．2 MD-82飞机系统的测度性分析 422

10．3．2．1 自动飞行控制系统 423

10．3．2．2 飞机综合数据系统 424

10．3．2．3 ARINC通信寻址和报告系统（ACARS） 425

10．3．2．4 中央音响警告系统 426

10．3．2．5 发动机指示系统 426

参考文献 428