基于各人电脑(PC)和各种工业仪表总线的模块化测试仪器在上世纪八十年代末随着PC的流行而悄然兴起，这种仪器来在大学和研究机构一度非常盛行，并被用来测试像心跳频率、蒸气压力等各类物理量。然而，这种相对低成本的测试方案在电子制造业的应用推广并没有像在大学和研究机构中那样顺理成章，制造商长期以来已经习惯了那些昂贵、坚固耐用、操作方便的大型专用测试设备，对模块化测试仪器所带来的小型化和灵活性等特点反倒显得有点无所适从。
实例一：用虚拟仪器实现真正的电路板自动测试系统
VI Engineering Inc.公司是一家测试/测量自动化方案的供应商，也是美国国家仪器(NI)公司的一个资深系统联盟成员。一家生产自动控制产品的厂商找上了VI Engineering 和NI公司，要求协助开发一套生产线上使用的电路板测试系统。客户要求这个测试系统具有两个可以互相切换的测试工位，这样就可以做到当操作工在对一个工件进行测试的时候，可以将另一个工件卸下或装上一个新的工件。具体的测试包括条形码确认、串口通讯、EEPROM确认、电压测试、LED测试、UV电压感应电路确认、共鸣器精度确认、复位按钮的测试、扬声器音量测试等等。每个工件的所有测试结果和是否通过测试的状态都要求被记录在数据库中。
显然，那家客户的要求完全可以用一台标准的在线测试设备再配一个定制的测试夹具来完成。不过，为了这个目的去购买一台价值几十万美金的在线测试设备实在有点浪费，而且培养一个能为这种专用测试设备编写程序的工程师也是一笔很大的开销。再说，即使客户已经购置了在线测试设备，用它来测试这种比较简单的产品也是“杀鸡用牛刀”，除非这些设备实在是闲来无事。
此时，利用模块化测试仪器搭建一个可编程的测试设备就成为一个合乎情理的解决方案。VI Engineering 和NI公司的工程师所开发的方案里有一系列软硬件模块块，包括LabVIEW (tm) 5.1、 PXI-6040E、PXI-6533、PXI-8420等等。对于他们来说，主要的挑战是设计一个高度自动化并具有良好用户界面的系统，使之适合于一般工厂操作员的使用，同时系统还要生成基于数据库的完整测试报告。
VI Engineering进行了测试夹具的设计，其中包括一些灵巧的机械装置和电器连线等。必须指出的是，这个工作实际上对一般的在线测试设备也是必要步骤，并非因为系统用模块化测试仪器搭建而特有。NI的工程师则帮助实现了系统的三个测试模式(产品测试模式、质量检测模式和查错检测模式)和客户的其它要求，这些测试模式主要是用NI的“虚拟仪器”软硬件工具实现的，这使得操作员在使用这台“虚拟仪器”时，感觉上和使用一台真实的在线测试设备相似。
设计中还使用了微软的Access这种廉价、简便易用的轻量级数据库产品和LabVIEW测试软件进行数据交换，实现了客户提出的对测试数据进行管理和再处理的要求，这也显示出采用PC系统丰富的软件资源可带来的好处。
实际应用显示，这个基于LabVIEW、互联网开发工具包和PXI模块化仪器的测试系统，已经实现了每年测试上百万块电路板的目标，并可以跟踪生产线上产品的性能，同时对测试数据进行统计处理以生成所需的各类生产报表。这样一个系统的成本大大低于一台标准的在线测试设备，但却可以完成相当的任务，何乐而不为！
实例二：模块化测试仪器也可以满足复杂汽车电子产品的功能测试
汽车电子测试是近年来电子制造测试的一个热门，原美国GenRad公司(现已被美国Teradyne公司收购)是汽车电子测试领域的领先技术公司，他们也是市场上在线测试设备的主要供应商。GenRad曾经在其系列化在线测试产品中包含了一些选件，使得运用标准的在线测试设备可以测试汽车电子产品。不过，由于汽车电子产品的特殊性，这种选件方案似乎一直不太成功。为此，该公司和NI合作推出了基于PXI总线仪器的汽车电子专用测试系统。
ECU(电子控制单元)是用来控制汽车引擎工作、保证燃气燃烧完全等功能的复杂模块，是典型的汽车电子产品。GenRad和NI的一个目标是实现对多个ECU的并行测试，并行测试的好处是显而易见的，它能够提高仪器的使用效率并且增加测试速度。这需要测试系统的软件环境支持多线程，并且每个线程都能控制一个或多个ECU的测试。
而在测试仪器端，则要求这些仪器模块能尽可能地独立工作以减少对CPU带宽的消耗。另外，系统电力负载问题也存在于ECU测试的整个阶段。比如，引擎管理单元需要点燃燃油喷嘴和火花塞，这时多数喷嘴会有瞬间电流存在，有时会高达50安培。还有的时候火花塞电流会偏低，但点火周期内的电压却非常高，因此系统启动电路必须将这些数据都考虑进去，同时测试系统的可靠性和操作工的安全也都是需要考虑的因素。
针对上述ECU测试的特殊要求，GenRad和NI的产品开发人员采用了带有多个个插槽、符合NI标准的PXI机箱，其中3U的机箱尺寸适合于仪器，而6U的尺寸则适合于超大容量的开关和信号调制电路。GenRad还设计了紧凑的开关模块，使得约80平方英寸的6U机箱能容纳下3倍于以往的测试仪器。
和第一个例子中的情况相似，系统还配置了适合于在工厂生产环境的各种用户接口、数据处理系统和安全防范措施等，其中NI的LabWindows CVI和NI TestStand成为实现ECU并行测试、用户界面、和控制整个系统运行的关键组建。
与前一个案例稍微不同的是这里处理的是一种相当复杂的电子产品，这或许可以防止读者从第一个案例来推断，认为模块化测试仪器在工业制造环境下只适合于测试相对简单的产品。事实上，模块化测试仪器可以满足器件级、板级和整机级等各个层次的电子产品的测试要求，它能像搭建积木一样灵活组合产生出千变万化的测试解决方案，而这正可以帮助我们应对这个时代创新产品层出不穷所带来的测试挑战。
作者：倪兆明 陈健忠
