基于LabWindows/CVI的测试性验证与评估方法

　　0 引言

　　测试性是装备的一种设计特性，测试性的好坏直接影响了装备性能的高低以及在使用过程中发生故障时检测时间的长短。改善测试性是改进电子装备系统设计，提高性能，简化维修保障工作和提高效费比的最有效途径。在对装备质量进行考核时，测试性指标是很重要的方面。目前，对测试性的验证评估缺乏科学有效的措施和方法，还没有统一的系统标准。本文分析现有的测试性验证评估方法，使用更加合理的超几何分布法。该方法不仅需要的样本量较少，而且准确率更高，缩短了时间，是一种更为有效的方法。根据这一理论方法指导，使用更人性化的LabWindows/CVI编程语言，进行界面设计和编程实现，将其应用到工程实践中去。

　　1 测试性验证及指标

　　1.1 测试性验证

　　测试性这一术语是1975年首先由F.Liour等人在《设备自动测试设计》一文提出的，随后相继用于诊断电路设计及研究等各个领域。测试性是指能及时准确地确定其状态(可工作、不可工作或性能降低)并隔离其内部故障的一种设计特性。对装备战备完好性、任务成功性、寿命周期及维修人力具有显著的影响。在系统研制的不同阶段应分别实施测试性分析、设计和验证，保证系统具有所要求的测试性。由于现有的装备大部分未展开测试性设计及验证，而且设计之前也没有考虑测试性问题，所以测试性较差，发生故障时所需要的检测时间太长，检测准确率较低。因此，应更加注意装备在研制之前的测试性设计，将合适的测试性设计方案应用于每个系统或设备的初步设计中，对选用的测试性设计方案进行定性分析和评价，保证能达到所要求的测试性水平。为确定装备是否满足规定的测试性要求，需要对测试性进行验证。检验其测试性是否合乎要求，掌握装备检查发现异常的能力、检测和隔离故障的能力以及用于预计测试性指标模型的有效性等。

　　1.2 测试性指标

　　对测试性进行验证，要明确验证的要求和内容。测试性定量指标主要有故障检测率(Fault Detection Rate，FDR)、故障隔离率(Fault Isolation Rate，FIR)和虚警率(False Alarm Rate，FAR)。

　　(1)故障检测率(FDR)：一般定义是在规定的时间内，通过给定测点能够在规定工作时间T内正确检测到故障数ND与规定工作时间T内发生故障总数NT之比，用百分数表示。数学公式为：

　　

 

　　(2)故障隔离率(FIR)：在规定时间内，通过电路所提供的测点能够在规定条件下用规定方法使正确隔离刀小于等于L个可更换单元的故障数NL与同一时间内检测到的故障数ND之比，用百分数表示。数学公式为：

　　

 

　　(3)虚警率(FAR)：规定工作时间内，发生虚警数NFA与同一时间内的故障检测总数之比，当通过测点检测到被测单元有故障，而实际上该单元没有发生故障。数学公式为：

　　

 

　　式中：NF为真实故障检测数。由于虚警率的产生因素较多，包括电路本身、环境因素、人为因素等。所以在进行测试验证时，通常采用故障检测率和故障隔离率。

　　2 几种验证评估方法分析

　　FDR和FIR是电子装备测试性最主要的两个指标，目前国内外普遍采用的指标验证方法有两种：二项分布法和正态分布法。还有一种超几何分布法，所需抽样样本量小，费用低，更加科学合理。

　　2.1 二项分布法

　　国军标中采用二项分布法对FDR和FIR进行验证，其数学模型为：从样本总体N中抽取n个试验样本，每次抽样为O～1分布，即或是成功或是失败，设成功的概率为q，那么失败的概率为1-q。在n次抽样中，成功i次的概率由二项分布来表达，即：

　　

 

　　二项分布法的判别准则规定：n次抽样中允许失败的次数不超过r次，如果试验中实际失败的次数r’≤r，则判为合格，否则判为不合格。