0 引言

　　測試性是裝備的一種設計特性，測試性的好壞直接影響了裝備性能的高低以及在使用過程中發生故障時檢測時間的長短。改善測試性是改進電子裝備系統設計，提高性能，簡化維修保障工作和提高效費比的最有效途徑。在對裝備質量進行考核時，測試性指標是很重要的方面。目前，對測試性的驗證評估缺乏科學有效的措施和方法，還沒有統一的系統標準。本文分析現有的測試性驗證評估方法，使用更加合理的超幾何分布法。該方法不僅需要的樣本量較少，而且準確率更高，縮短了時間，是一種更為有效的方法。根據這一理論方法指導，使用更人性化的LabWindows/CVI編程語言，進行界面設計和編程實現，將其應用到工程實踐中去。

　　1 測試性驗證及指標

　　1.1 測試性驗證

　　測試性這一術語是1975年首先由F.Liour等人在《設備自動測試設計》一文提出的，隨后相繼用于診斷電路設計及研究等各個領域。測試性是指能及時準確地確定其狀態(可工作、不可工作或性能降低)并隔離其內部故障的一種設計特性。對裝備戰備完好性、任務成功性、壽命周期及維修人力具有顯著的影響。在系統研制的不同階段應分別實施測試性分析、設計和驗證，保證系統具有所要求的測試性。由于現有的裝備大部分未展開測試性設計及驗證，而且設計之前也沒有考慮測試性問題，所以測試性較差，發生故障時所需要的檢測時間太長，檢測準確率較低。因此，應更加注意裝備在研制之前的測試性設計，將合適的測試性設計方案應用于每個系統或設備的初步設計中，對選用的測試性設計方案進行定性分析和評價，保證能達到所要求的測試性水平。為確定裝備是否滿足規定的測試性要求，需要對測試性進行驗證。檢驗其測試性是否合乎要求，掌握裝備檢查發現異常的能力、檢測和隔離故障的能力以及用于預計測試性指標模型的有效性等。

　　1.2 測試性指標

　　對測試性進行驗證，要明確驗證的要求和內容。測試性定量指標主要有故障檢測率(Fault Detection Rate，FDR)、故障隔離率(Fault Isolation Rate，FIR)和虛警率(False Alarm Rate，FAR)。

　　(1)故障檢測率(FDR)：一般定義是在規定的時間內，通過給定測點能夠在規定工作時間T內正確檢測到故障數ND與規定工作時間T內發生故障總數NT之比，用百分數表示。數學公式為：

?

　　(2)故障隔離率(FIR)：在規定時間內，通過電路所提供的測點能夠在規定條件下用規定方法使正確隔離刀小于等于L個可更換單元的故障數NL與同一時間內檢測到的故障數ND之比，用百分數表示。數學公式為：

?

　　(3)虛警率(FAR)：規定工作時間內，發生虛警數NFA與同一時間內的故障檢測總數之比，當通過測點檢測到被測單元有故障，而實際上該單元沒有發生故障。數學公式為：

?

　　式中：NF為真實故障檢測數。由于虛警率的產生因素較多，包括電路本身、環境因素、人為因素等。所以在進行測試驗證時，通常采用故障檢測率和故障隔離率。

　　2 幾種驗證評估方法分析

　　FDR和FIR是電子裝備測試性最主要的兩個指標，目前國內外普遍采用的指標驗證方法有兩種：二項分布法和正態分布法。還有一種超幾何分布法，所需抽樣樣本量小，費用低，更加科學合理。

　　2.1 二項分布法

　　國軍標中采用二項分布法對FDR和FIR進行驗證，其數學模型為：從樣本總體N中抽取n個試驗樣本，每次抽樣為O～1分布，即或是成功或是失敗，設成功的概率為q，那么失敗的概率為1-q。在n次抽樣中，成功i次的概率由二項分布來表達，即：

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　　二項分布法的判別準則規定：n次抽樣中允許失敗的次數不超過r次，如果試驗中實際失敗的次數r’≤r，則判為合格，否則判為不合格。

　　2.2 正態分布法

　　正態分布法數學模型為：根據拉普拉斯定理，當n→∞時，二項分布近似為正態分布，二項分布P(n，k，p)趨近正態分布N(np，nq，q)，即：

?

　　正態分布法的判別準則規定為：若成功率規定值為qs，對n個樣本中失敗的次數進行統計分析，正態分布置信度1-a的成功率單側置信上、下限為qU，qL，有：

　　qs≥qL接收，否則拒收;

　　qs≥qU接收，否則拒收。

　　試驗樣本量n的確定方法有：

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　　式中：Z1-a/2為標準中心正態分布上側1-a/2分位點;δ為允許偏差，推薦值δ=0.03～O.7，δ=O.01～O.05。

　　2.3 超幾何分布法

　　采用抽樣檢驗的方式，依照超幾何分布，在n次抽樣試驗中，失敗次數為r次的概率為：

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　　在n次試驗中，失敗次數不大于r(成功次數大于等于，n-r次)的概率定義為超幾何分布函數，其數學模型為：

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　　當樣本總體N足夠大，以至于每抽去一個樣本對整個樣本空間的成功率影響甚微時，不放回抽取可以近似看成有放回抽取，那么超幾何分布可以用二項分布近似，即若N→∞時，有：

?

　　2.4 三種方法分析

　　使用二項分布法的條件：

　　(1)樣本總體數量未知;

　　(2)每次抽樣相互獨立，具有獨立同分布;

　　(3)確定抽樣方案需給定參數α，β，q0和q1。

　　正態分布法的使用條件：

　　(1)樣本總體為未知量;

　　(2)樣本量n→∞，該要求在工程上不現實;

　　(3)確定樣本量和進行判決需給定參數α，qs。

　　超幾何分布法的條件：

　　(1)樣本總量N可以比較小;

　　(2)需給出參數α，β，q0和q1。

　　分析結果：超幾何分布法所得試驗樣本量小，可以使驗證試驗更加快速和節省費用。這是因為分布總體的確定性，減小了試驗的風險，在不增加使用方和承制方風險的情況下，采用超幾何分布法可以減少若干樣本量，所以采用超幾何分布法進行編程實現。

　　3 LabWindows/CVI編程實現

　　通過上述分析，確定了測試性驗證的方法，使用LabWindows/CVI編程語言，將超幾何分布法進行工程實現。

　　3.1 語言介紹

　　該語言是National Instruments公司(簡稱NI公司)推出的交互式C語言開發平臺，可以在多種操作系統(Windows98/XP/NT/2000，Mac OS和UNIX)下運行，它的特點如下：交互式程序開發;功能強大的函數庫;靈活的程序調試手段;高效的編程環境;開放式框架結構;集成式的開發環境。這些特點大大增強了該語言的功能，為語言開發人員提供了理想的軟件開發平臺。作為虛擬儀器軟件開發工具，可將計算機資源和儀器硬件有機地融為一體，有效地使用計算機強大的數據處理能力和儀器硬件的測量控制能力，實現對數據的顯示、存儲和分析處理。開發者可以利用界面感強的優點，通過面板、控件和菜單的設計和靈活的編程語言，完成所需功能。目前在國內外已經得到了較為廣泛的使用。

　　3.2 界面創建與編程實現

　　界面設計主要包括創建用戶界面、在代碼文件中編寫功能程序、運行和調試等。按照要實現的功能和合理的結構設置，設計出如圖1所示的界面。

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　　首先，創建用戶界面的過程。根據所用的參數和將要實現的功能，設計出如圖界面，其中包括樣本總量、最低可接受值、設計目標、使用方風險和承制方風險，并且各個數值根據要求設置，可以修改。其次，屬性修改和路徑匹配。在界面中，用到NUMERIC，TABLE，COMMAND-BUTTON等控件。由于界面有多個彈出界面，所以應對面板進行區分，例如PANEL1，PANEL2，PANEL3等。調用時，應確認調用的路徑，明確是

　　在那個面板中進行的。最后，進行程序設計。在控件設置完畢后，系統會自動生成一些代碼，主要的功能程序在源程序中添加即可。下面列舉一些用到的程序語句：

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　　所實現的功能就是通過運算，得出抽樣方案，以供選擇使用，然后與實際操作中得出的結論相比較，以判斷該裝備的測試性設計得是否合格。

　　4 結語

　　介紹了裝備測試性在進行質量考核時的重要作用，其測試性的好壞就是裝備性能的好壞。在進行驗證評估時所參考的測試性指標，都是對測試性進行驗證的定量指標。分析了驗證評估的幾種方法，通過比較，得出使用超幾何分布法進行驗證時所需樣本量更小，而且準確率很高。使用虛擬編程語言進行界面設計，使之用于工程實踐中，為以后的類似工作提供了參考。