测试与测试技术的发展

   概述 

    测试是测量与试验的简称。 

    测量内涵：对被检测对象的物理、化学、工程技术等方面的参量做数值测定工作。 

    试验内涵：是指在真实情况下或模拟情况下对被研究对象的特性、参数、功能、可靠性、维修性、适应性、保障性、反应能力等进行测量和度量的研究过程。 

    试验与测量技术是紧密相连，试验离不开测量。在各类试验中，通过测量取得定性定量数值，以确定试验结果。而测量是随着产品试验的阶段而划分的，不同阶段的试验内容或需求则有相对应的测量设备和系统，用以完成试验数值、状态、特性的获取、传输、分析、处理、显示、报警等功能。 

   产品测试是通过试验和测量过程，对被检测对象的物理、化学、工程技术等方面的参量、特性等做数值测定工作，是取得对试验对象的定性或定量信息的一种基本方法和途径。 

   测试的基本任务是获取信息。因此，测试技术是信息科学的源头和重要组成部分。 

   信息是客观事物的时间、空间特性，是无所不在，无时不存的。但是人们为了某些特定的目的，总是从浩如烟海的信息中把需要的部分取得来，以达到观测事物某一本值问题的目的。所需了解的那部分信息以各种技术手段表达出来，提供人们观测和分析，这种对信息的表达形式称之为“信号”，所以信号是某一特定信息的载体。 

    信息、信号、测试与测试系统之间的关系可以表述为：获取信息是测试的目的，信号是信息的载体，测试是通过测试系统、设备得到被测参数信息的技术手段。 

   同时，在军事装备及产品全寿命周期内要进行试验测试性设计与评价，并通过研制相应的试验检测设备、试验测试系统（含软、硬件）确保军事装备和产品达到规定动作的要求，以提高军事装备和产品的完好性、任务成功性，减少对维修人力和其它资源要求，降低寿命周期费用，并为管理提供必要的信息。 

   全寿命过程又称为全寿命周期，是指产品从论证开始到淘汰退役为止的全过程。产品全寿命过程的划分，各国有不同的划分。美国把全寿命过程划分为6个阶段：初步设计、批准、全面研制、生产、使用淘汰（退役）。我国将全寿命周期划分为5个阶段：论证、研制、生产、使用、退役。 

   这五个阶段都必须采用试验、测量技术，并用试验手段，通过测量设备和测量系统确保研制出高性能、高可靠的产品。因此，测试技术是具有全局性的关键技术。尤其在高新技术领域，测试技术具有极其重要地位。 

   美军武器装备在试验与评定管理中，对试验与评定的类型分为：研制试验与评定、使用试验与评定、多军种试验与评定、联合试验与评定、实弹试验、核防护和生存性试验等类。 

   但最主要的和最重要的是研制性试验与评定、使用试验与评定两种。试验与评定是系统研制期间揭示关键性参数问题的一系列技术，这些问题涉及技术问题（研制试验）；效能、实用性和生存性问题（使用试验）；对多个军种产生影响问题（多军种联合试验）；生存性和杀伤率（实弹试验）等。但核心是研制性试验与评定及使用性试验与评定，主要解决军工产品在研制过程中的技术问题和使用的效能、适应性和生存性问题。 

   研制试验与评定是为验证工程设计和研制过程是否完备而进行的试验与评定，通过研制试验与评定达到减少风险，验证和确定设计并确保产品已做好研制性验收准备。 

   使用试验与评定的作用是确保武器系统在真实环境下能满足经过确认的用户要求。 

   使用试验的重点是使用要求、效能和适应用，而不是象研制试验那样证明工程规范。 

   从发达国家高新技术产业的研究开发费和时间的统计分析，得出产品的测试费用、测试周期占产品研发费用和周期的40%左右，并保持上升趋势。因为，高新技术产品与传统产品的一个重要区别在于：高新科技产品越来越先进，而错误的含量也越来越高。因此，只有通过充分的测试与试验验证，才能有效地降低产品的错误含量，满足使用要求。 

   因此，发达国家越来越重视试验、测量技术，并相应建立了许多专业实验室和工程技术中心，加大投资力度，赋予重要职责，带动产品的开发。 

   由于试验技术主要针对产品特定要求而进行。如：产品的研制性和使用性试验与评定技术重要区域是：寿命试验、设计评定／确认试验、设计极限试验、可靠性研制试验、可靠性可用性和维修性综合评估试验、早期使用评估试验、后续使用试验与评定、合格鉴定使用试验与评定等内容。均是针对特定产品在特定试验环境按一定试验方案，采用测量或度量设备、系统进行研究过程。试验技术针对性强，范围广泛。同时由于试验与测量技术紧密相连，一般简称为测试技术，但这里涉及内容主要是测量技术内容。  [page]

1    测试技术现状及在问题 

   测试设备、测试系统是军工产品中生产量最大、应用面最广、调试最复杂的一种技术，也是国防工业电子产品批生产量最大、资金耗费最多的一类军工产品，其生产质量好坏、产品技术水平的高低直接关系到武器系统全寿命过程。武器装备中测试发射控制系统、综合诊断系统及武器装备测试维修设备在战争中，对战争胜负在某种程度上起着决定性作用，甚至涉及战时生存问题。因此，各国军方和政府历来给予高度重视，任何一个型号的测试、试验、演示验证经费都占用了型号总经费的60%～70%，而且不经过试验、测试、演示验证阶段，决不转入工程研制。而国内型号、军工产品的测试试验及演示验证工作非常薄弱，投资力度很低，往往因试验、测试工作不充分而导致发射、试验失败，使研制周期加长，经费损失巨大，人力物力造成极大浪费，甚至付出血的代价，造成不可挽回的损失。现在人们通过实践已越来越认识到测试技术的重要性，国内测试技术也已有了很大的发展，现在已基本上采用了标准化、模块化设计体制。已从CAMAC、PC总线、STD总线向VXI、PXI总线发展，从堆叠式测试系统向标准化、模块化测试系统发展，并先后研制出国产化VXI模件、VXI测试系统及PXI系统，使我国测试系统技术水平逐步进入国际先进行列。在航天器、武器系统的单元系统中也设计了自检测功能，但在实用的自动测试系统中，尤其在武器系统的测试中，缺少实用的人工智能测试技术，故障诊断水平低、实用性差、网络化水平低。从测试体制的变革方面，国内尚没有边缘扫描技术和完善的智能内装测试系统。因此，与国外存在比较大的差距，国外20世纪八十年代末，九十年代初即提出了内装测试系统和可测试性概念，随后研制出了设备，并制订出了相应标准。 

    美国军方为了强化ATS系统管理，于1994年4月成立了DOD ATS执行局。其有两个主要的目标：降低国防部ATS的采购经费和使用维修经费；采用联合军种可互操作的ATS，提高可靠性、可维修性和保障性。 

   要做到上述要求必需制订ATS系列标准。不是所有标准都适用于所有的情况，必须是数个标准一起工作才能满足应用需求。开放系统的原则应用中一个基本的要点，是选择和规定适合某种环境和需要的标准。体系结构组成部分只有符合标准，才会满足开放系统目标。 

   ATS开放体系结构是一种信息共享的结构，它支持信息从一个寿命周期阶段到另一个寿命周期阶段，也支持ATS内部各部件之间以及ATS与外界之间的信息传递。可以改善整个武器系统寿命周期中有关测试信息的流程，目的是重新利用信息而不是再生成这些信息。同时也极大地减少了测试程序集换宿主机的费用，从而减少再现性工程费用；也改善了测试系统内功能模件的互操作性和可交换性，而不会损失先前的ATE投资，达到在现有ATS中引入新技术或新能力。美国国防部很明确提出各军种合作规定一种单一的测试环境，而且利用基于商用的新型ATS，各军种联合实施实现这种单一测试环境。并且更进一步制订了国防部“联合体系结构（JTA）”，制订的标准包括：信息处理标准、信息转换标准、信息建模标准、人机接口标准、信息系统安全标准。这些标准适用于C4ISR、作战保障域、武器系统域、建模和仿真域。联合技术结构的主要目标是：为军工产品和国防部军事装备系统提供“无缝的”（seamless）互操作基础，以及确定适用于整个国防系统的服务区域、接口和标准。 

   而对于故障诊断系统体系结构是发展一种基于信息的、开放式的综合诊断体系结构。该体系结构把来自诊断域的信息和生产、测试域中提供的信息相结合，可为实现任何具体的诊断系统奠定了坚实基础。 

   美国军方在ATS中使用开放标准，将具有下列好处：建立能满足功能与技术需要，并能促进TPS的软件自动开发、换宿主机能力和可移植的ATS架构；将现有70%的专用硬件减至30%；工程费用降低70%；TPS集成时间和费用缩减50%～70%；通过程序库的重用和改进，不断改善测试质量。 

  使用工业上成熟的、先进的标准是今后组建测试系统的方向。 

   为了便于部队在战争中的快速部署和转移，ATE、ATS正型小型、便携、智能化、自诊断、自校准和通用平台系列方向发展。 

   我国没有统一的测试技术体制和管理体制，也没有需要强制执行的试验、测试标准，采用的总线系统也不相同，系统结构也不一致，带来测试系统的种类繁多和低水平的重复研制。 

   由于测试系统硬设备选型不统一，测试软件运行环境不统一，选用的测试语言不统一或版本不相同，使系统测试软件不通用，造成调试周期长、部队使用困难。 

    故障诊断技术水平低、测试时间长，试验期间故障的分析和隔离主要靠专家的经验，缺少故障分析手段。因此，对故障的分析、定位不但时间长，而且定位不准，有时不得不采取重复试验、重复测试的方法，但定位精度低、虚警率高，根本不能满足生产和使用要求。因此，我国测试技术在技术体制和技术标准制订及管理体制的形成均还有很长一段路需要走。

   责任编缉：在线浊度仪