自动控制故障注入设备的设计与实现分析

摘 要：作为产品测试性试验以及对容错系统进行严重的手段之一，故障注入是一项重要的技术手段。故障注入设备不仅能够对故障进行诊断，还能够对系统容错的能力进行评价。本文笔者从对自动控制故障注入设备的结构着手，分析了故障注入设备的设计，进而探讨了自动控制故障注入设备的实现，目的是为自动控制故障注入设备的使用提供指导和借鉴。

关键词：自动控制；故障注入；设计；实现；设备结构

故障注入是一种重要的技术手段，便于对产品进行测试性试验以及验证容错系统。在故障注入的作用下，实现对被测单元的测试以及对外部测试的诊断；在容错系统中，在故障注入的作用下，实现对系统的容错能力的评价。一般来说，故障注入技术主要是应用于两个方面：一是应用于处于设计开发状态。另外会死应用于产品的成品。随着技术的发展和进步，前者得到了广泛的应用，但是对电子成品设备中的应用一直是一个难题，需要加强研究。

一、故障注入设备的结构设计

1.故障注入设备的结构。故障注入设备是一个复杂的系统，包括多个部分，每个部分具有各自的功能，共同构成了设备的总体，发挥了检测和对容错系统能力的评价。故障注入设备的结构框架如下：控制软件，用于对各种参数的设定和控制，一般来说，故障检测结果是在外界测试器的作用下传入到控制软件的，然后经过控制软件的接收、分析和处理，提供必要的参数等；数字控制模块，控制软件的信息传入到数字的控制模块，数字控制模块在接收到信息以后，形成对故障注入的控制信息；驱动放大模块，将信号放大对信号接口、切换以及故障注入模块进行驱动；接口适配器，连接UUT与故障注入设备，提高设备的通用性；信号接入总线，此模块可以避免重新连线，大大的提高了设备的可操作性；信号接口模块，为UUT信号线提供接口，确保故障注入之前实现正常工作；信号切换模块，以注入需求为依据，将总线中的信号切换到故障注入的总线上；故障注入总线，对具体的工作进行操作；故障注入模块，对多种故障进行操作；外接测试器，便于对信号的实时变化进行操作，确保故障注入的效果达到规定的要求；显示模块，主要是负责在通道上对故障的类型进行注入。

故障注入设备是以软件为帮助进行故障注入参数的设置，控制信息在软件的自动生成作用下形成，然后控制模块对信息进行分析，再经过驱动放大模块对信号进行驱动，经过信号处理模块的操作后，形成故障的自动注入和撤销。

2.故障注入设备的设计特点。故障注入设备具有明显的优势，该设计具有以下重要特点：通用性强，具有可拓展性和无破坏性，并且简单易操作。在对故障的注入方面发挥了重要的作用。

二、故障注入设备的模块设计

1.信号切换模块的设计。信号切换模块是故障注入设备的关键模块，主要是负责模块的信号的采集、分析和处理，合并了信号的接口模块。在设备接入到UUT以后，为了促使UUT的正常工作，需要在信号切换模块的帮助下，对制定的信号通道进行故障的注入。

信号切换模块在设计方面有着独特的优势，具备一定的通用性和可拓展性，并且方便操作。在信号切换模块中，在接口适配器的作用下，将故障注入设备与UUT分离，这样增加了设备的通用性，同时接口的适配器的设计合理，实现了对一般产品和成品的故障注入，此外，对于信号的处理采用的是大电流器件，这些设备具有很强的耐电压性，扩大了对信号的兼容能力。该设备的可拓展性主要表现在采用的是信号通道接入和故障注入结构上的分离，避免了二者的相互制约，提高了信号的接入能力，扩展了故障的注入能力。此外，该设备的设计软件功能完善，并且界面上给人以直观的感受，适合进行多种复杂的操作，同时显示模块对指令进行正确的执行，便于对信息进行简单方便快捷的操作。

2.故障注入模块的设计。故障注入模块是对故障类型的分析，一般而言，故障注入设备处理的故障主要包括信号的短路、开路、过高、过低、错误以及搭接电阻等多个方面，其中最常见的是信号串联电阻以及信号之间产生的搭接电阻。

对信号串联电阻而言，需要将多个电阻进行相互的匹配，然后利用控制模块对阻止进行选择和处理，通过一定的操作将电阻串入到故障注入的总线通道中。而信号之间的搭接电阻是将故障注入到两条通道中。

3.控制软件的设计。在故障注入设备的应用中，需要借助计算机技术，因此控制软件是一个关键的模块，主要是在用户界面的帮助下，实现对故障参数的输入。当故障加载时，就将故障注入参数从数据文件中提取出来，自动生成一定的控制字，然后在设备的应用下，实现对对UUT的故障注入。此外，根据信息与注入的效果的关系，处理信息数据，再以输出数据文件的形式展示，便于对故障注入进行分析和评价。

三、自动控制故障注入设备的实现

通过对设备设计和结构的分析，实现了自动控制故障注入设备的研发，提供了40条的信号接入总线以及三条故障注入总线，并且确定了故障的类型。同时其控制软件采用的是先进的软件技术以及语言编写程序，数据控制模块也是依赖于插件板实现对故障的注入的。

对自动控制故障注入设备的实现是建立在不同的实验基础之上的，一般来说是对航空装备地面辅助设备进行的故障注入实验，对设备内部的两条串行通讯总线进行障碍注入，进而对接口适配器进行调节，利用数字化波形采集器对故障注入进行采集，通过对故障注入，并对数据进行分析，实现了设备的设计。作为成品电子设备的自动控制故障技术的一个关键环节，对测试性实验的开展是一个关键环节，对自动故障注入设备的设计和实现提供了重要的依据，这就需要根据电子成品的特点，以通用性、可拓展性而后无破坏性以及易操作性的特点为原则，对设备进行设计，实现故障的自动注入，提高了设备的可用性和效果。

总之，对面向成品的故障注入设备，具有重要的意义，该项故障注入技术是进行测试性试验的重要组成部分，对设备的改进和故障的注入起到了积极的促进作用。因此在对自动控制故障注入设备进行设计的过程中，结合故障注入的需要，从设备的通用性、可拓展性和可操作性等方面着手设计，形成一种自动控制的设备，在对手试验进行分析的基础上实现注入设备的可用性。

四、结语

在该故障注入设备的使用中，存在的故障类型相对来说不多，同时难以应用于对高频弱驱动信号的故障注入，因此在以后的工作中，还要以此为着手点，加强研究和设计，实现故障注入设备的不断完善和发展。同时在自动控制故障注入设备在电子成品方面的研究较少，应用也不广泛，因此加强需要加强此方面的研究和探讨，提高在电子成品中的作用，真正的起到故障自动注入的效果，相信随着技术的进步和实验的开展，自动故障注入设备必然会得到更大的发展，发挥更大的作用。

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