研制模拟通道通断测试装置.docx
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研制模拟通道通断测试装置
研制模拟通道通断
测试装置
长春供电公司调度通讯所通讯QC小组
发布人：
张鹏
小组概况
小组名称
通讯QC小组
成立时间
1993年1月
课题名称
研制模拟通道通断测试装置
活动时间
2006年3月～2006年12月
注册号
20062901
注册时间
2006年3月
课题类型
创新型
活动次数
16次
序号
姓名
性别
文化程度
年龄
职务
TQC教育
1
孙喜顺
男
大专
46
组长
30
2
张春玲
女
大专
35
组员
30
3
窦增
男
本科
28
组员
30
4
黄涛
男
中专
37
组员
30
5
黄智成
男
本科
26
组员
20
6
王圣达
男
本科
26
组员
20
7
高芙楠
女
研究生
28
组员
20
8
韩维
男
本科
23
组员
15
9
张鹏
男
本科
23
组员
15
10
曾繁宇
男
本科
23
组员
15
制表：
孙喜顺2006年3月1日
小组荣誉
时间
题目
获奖情况
2003年
消除MIS通道直流干扰
2003年公司QC成果优秀奖
2004年
消除用户线直流干扰
实现地灌站两套供电系统自动倒换功能
2004年公司QC成果优秀奖
2004年公司QC成果优秀奖
2005年
研制2M信号收发检测笔
2005年国家级QC成果优秀奖
制表：
张春玲2006年3月3日
荣获2003年度吉林省优秀质量管理小组荣誉称号
荣获2004年度吉林省优秀质量管理小组荣誉称号
荣获2005年度国家级优秀质量管理小组荣誉称号
背景资料
模拟信号：
在时间和幅度上都是连续的信号称为模拟信号。
模拟通道：
能够传输模拟信号的通道。
音频信号：
“音频”是指人耳能够听到或感受到的声波震动的频率。
频率的计量单位用“赫兹（Hz）”表示，即声波每秒钟振动的次数。
人耳能够感受到声波的频率一般在每秒钟20次至2万次之间，即20Hz—20000Hz。
音频信号是模拟信号，应用到电话以及远动信号的传输。
模拟信号通道的测试点在音频配线架侧。
课题选择
模拟通道通断测试是判断故障的一个重要手段，也是定性故障的关键点所在。
现有测试方法一般采用选频表和振荡器，利用自发自收的原理，通道其中一侧使用仪表进行测试，另外一侧需做环回操作，来检测模拟通道的传输质量。
使用选频表和振荡器测试较为繁琐，参数设定也过为庞杂且其造价昂贵，目前通讯维护班仅有一套测试仪表。
同时，该仪表在仅测试模拟通道通断时只起到判断音频信号的通断与否。
我们统计了2005年模拟通道故障报修通知单，模拟通道故障共计26次，其中模拟通道通断故障次数14次，占53.2%。
选频表和振荡器图
小组在长调中心站对下面各通讯站针对同类型模拟通道使用选频表和振荡器测试时间进行了如下统计：
表1
序号
测试通道
测试模拟通道数
测试时间（秒）
平均测试时间（秒）
1
长调---安达
1
395
385
2
长调---义和
1
383
3
长调---吉顺
1
387
4
长调---福州
1
389
5
长调---金川
1
379
6
长调---朝阳
1
387
7
长调---长通
1
375
8
长调---浦东
1
378
9
长调---机场
1
385
10
长调---光谷
1
381
11
长调---卫星
1
379
12
长调---西郊
1
392
13
长调---垃圾电站
1
389
14
长调---月潭
1
391
制表：
孙喜顺2006年3月7日
由表1可以看出，平均测试时间为385秒。
在变电所日益增多的今天，模拟通道测试数量也大量增加，通道测试时间相对较长，增加了故障的处理时间，需要提高测试效率。
针对这一情况，小组人员对测试过程进行分解并加以分析，得出如下数据：
表2
序号
因素
平均调试时间（秒）
累计时间（秒）
累计％
1
参数调节
261
261
67.8
2
开机启动及校准
42
303
78.7
3
等待显示数值稳定判断结果
35
338
87.8
4
测试线连接
47
385
100
制表：
黄智成2006年3月9日
根据以上因素绘制排列图：
图1
100％
87.8％
78.7％
67.8％
百分比
平均调试时间（秒）
制图：
张春玲2006年3月17日
可以看出，“参数调节”占“平均调试时间”的67.8％，是测试时间长的主要问题。
针对“参数调节”耗时过长，小组召开了专家研讨会议，运用“头脑风暴法”进行研究、分析，考虑减少此步骤的耗时是否可行。
图2
制图：
黄涛2006年3月30日
由此，小组决定自行研制简易的模拟通道通断测试装置。
活动计划
本次小组QC活动计划如下表所示：
时间（月）
项目
2006年
负责人
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
P阶段
课题选择
目标设定
目标可行性分析
提出方案并确定最佳方案
制定对策
D阶段
实施对策
C阶段
检查结果
A阶段
效益分析
巩固措施
总结回顾及今后打算
计划时间实际时间
制表：
黄涛2006年3月6日
目标设定
1、测试时间要求尽量短。
新装置可省去参数设置、启动时间和读数时间，小组成员认为能够将测试通道通断时间缩短至12秒。
2、测试工具应尽量小巧，使用简单，便于携带和测试。
目标可行性分析
研制的新型通道通断测试装置能够省去仪表测试时所需的参数调节、开机启动及校准、等待示数的时间，而测试线连接的时间,我们经过改进可从原有的先同仪表连接再同音配架卡线连接改为直接将测试工具的引线连接在音配架，大约节省35秒，因此小组设定使用新装置的测试时间目标为12秒。
表3
项目
参数调节
开机启动及校准
等待示数
测试线连接
仪表测试耗时（秒）
261
42
35
47
新装置用时（秒）
0
0
0
12
制表：
王圣达2006年5月8日
418（总耗时）－261（参数调节）－42（开机及校准）－35（示数）－35（测试线连接可节省）＝12（秒）
图3
制图：
窦增2006年5月10日
提出方案并确定最佳方案
（一）提出方案
有了上一步的可行性经分析后，小组成员进一步提出试行解决方案。
由于所测试的信号频率在音频范围内，因此考虑到使用发声装置作为测试装置。
方案一
使用老式受话器。
老式受话器（即老式电话机的听筒）的工作原理是信号电流驱动磁石振动产生声音。
老式受话器的外形和构造已经限定，只能从两极接跳线再与音配架相连。
由于跳线的柔韧度有限，因此跳线与两极相连接处常常由于金属疲劳造成折断，需重新制作连接线，延长测试时间。
测试图
老式受话器
经过简易初步测试，各项指标统计如下：
表4
序号
测试通道
测试模拟通道数
测试时间（秒）
平均测试时间（秒）
1
长调---安达
1
27
24
2
长调---义和
1
23
3
长调---吉顺
1
25
4
长调---福州
1
27
5
长调---金川
1
24
6
长调---朝阳
1
22
7
长调---长通
1
26
8
长调---浦东
1
24
9
长调---机场
1
26
10
长调---光谷
1
23
11
长调---卫星
1
23
12
长调---西郊
1
21
13
长调---垃圾电站
1
23
14
长调---月潭
1
22
制表：
王圣达2006年5月28日
对方案一加以分析：
1、平均测试时间超标。
2、磁石受话器受干扰较大，且声音较为刺耳。
3、需要一只手拿着受话器，不便于测试连线。
4、重量较轻。
方案二
使用蜂鸣器，对其加以改装，得到通道测试蜂鸣装置。
取废旧设备的蜂鸣器。
考虑到该蜂鸣器为压电蜂鸣器，导通值在1.5V～3V，而音频通道的远动信号电压经过测量为3.8V，足够驱动蜂鸣器，因此采用其作为试验备选方案。
蜂鸣器照片如下图：
将压电蜂鸣器的两极分别用跳线接好，用跳线另一端搭接音配架端子，有蜂鸣输出。
简易初步测试后数据如下：
表5
序号
测试通道
测试模拟通道数
测试时间（秒）
平均测试时间（秒）
1
长调---安达
1
20
23.5
2
长调---义和
1
23
3
长调---吉顺
1
26
4
长调---福州
1
24
5
长调---金川
1
26
6
长调---朝阳
1
24
7
长调---长通
1
22
8
长调---浦东
1
23
9
长调---机场
1
20
10
长调---光谷
1
27
11
长调---卫星
1
21
12
长调---西郊
1
25
13
长调---垃圾电站
1
24
14
长调---月潭
1
24
制表：
窦增2006年6月3日
对方案二加以分析：
1、时间较长。
2、重量轻。
3、造价低廉，但使用寿命较短，每只能使用150次左右。
4、需要一只手拿着蜂鸣器，不便于连线。
方案三
使用耳机，自制得到测试装置。
使用普通耳机进行测试，接头的左声道和地线接线柱分别用跳线缠绕。
简易初步测试后数据如下：
表6
序号
测试通道
测试模拟通道数
测试时间（秒）
平均测试时间（秒）
1
长调---安达
1
14
10.9
2
长调---义和
1
11
3
长调---吉顺
1
10
4
长调---福州
1
10
5
长调---金川
1
8
6
长调---朝阳
1
9
7
长调---长通
1
11
8
长调---浦东
1
12
9
长调---机场
1
10
10
长调---光谷
1
12
11
长调---卫星
1
11
12
长调---西郊
1
13
13
长调---垃圾电站
1
10
14
长调---月潭
1
11
制表：
黄智成2006年6月12日
对耳机作为测试工具进行分析：
1、测试时间较预期短。
2、重量轻。
3、成本低。
5、接头与跳线搭接有些不牢，容易造成误判，从而延长测试时间。
6、声音有些大
7、携带便捷。
综合对比、分析上述三套方案，根据其实际情况和考察出发点列出下表：
表7
方案
测试时间（秒）
成本
测试简便程度
连接是否牢固
使用老式受话器
24
废物利用
成本很低
一般
一般
使用蜂鸣器，对其加以改装，得到通道测试蜂鸣装置
23.5
成本很低
0.5～2元间
一般
较好
使用耳机及变阻器，自制得到测试耳机
10.9
成本较低
1.5～10元间
较好
很好
制表：
黄涛2006年6月19日
最终决定采用第三套方案，即“使用耳机，自制得到测试装置”为最佳初选方案。
（二）使用耳机，自制得到测试装置的分解及目标实现可行性分析
方案实现的条件及可行性分析：
方案实现的条件1：
耳机与测试线的连接问题；
可行性分析：
可以自己动手改造解决。
方案实现的条件2：
测试线与配线架连接耗时问题；
可行性分析：
测试线与配线架接口方式多种，通过改变接口方式解决。
方案实现的条件3：
耳机应该便于携带，不易脱落；
可行性分析：
可以使用耳机附着物解决。
方案实现的条件4：
耳机声音刺耳；
可行性分析：
增加衰耗解决声音刺耳。
（三）具体方案选择
1、对耳机与测试线连接方式的选择
图4
制图：
黄智成2006年6月23日
表8
方案选择
特点
结论
直接将测试线缠绕在耳机插头上
优点：
1、操作简单
2、方便于测试
缺点：
1、连接不牢固
2、容易与其他金属物搭接，造成干扰
适用于测试阶段，使用中有干扰
将耳机线断开将耳机信号线与测试线焊接或缠绕在一起
优点：
1、连接较为牢固
2、测试受干扰程度较小
缺点：
1、没有保护物，焊接头容易开焊
焊点易受损伤，没有保护物
利用RS232串口接头连接耳机线与测试线
优点：
1、焊点有保护物
2、测试较为方便
缺点：
1、重量较上两个稍重
有焊点保护物，适用于实际使用
制表：
王圣达2006年6月25日
2、测试线与配线端子连接方式的选择
图5
制图：
黄涛2006年6月29日
表9
方案选择
特点
结论
直接卡接
优点：
1、线与配线架搭接较为牢固
缺点：
1、使用较为不便
2、长期使用容易造成端口损伤
适用于正常运行线路连接
利用鳄鱼夹
优点：
1、连接较为牢固
2、方便于测试
缺点：
1、与端口连接需要注意搭接情况
适用于临时测试
制表：
张春玲2006年6月30日
3、
图10
耳机应该便于携带，不易脱落
制图：
黄智成2006年7月1日
表10
方案选择
特点
结论
使用入耳式耳机
优点：
1、操作简单
2、方便于测试
缺点：
1、当测试人员动作过大时，容易脱落
适用于动作不大的测试过程
使用耳迈
优点：
1、稳定性较好，不易脱落
2、音质较好
缺点：
1、用于测试略现笨重
音效较好，但作为测试工具没有必要
使用耳机挂件
优点：
1、稳定性好，不易脱落
2、测试较为方便
缺点：
1、大小未必符合测试者耳廓大小
适用于实际使用
制表：
孙喜顺2006年7月1日
4、耳机声音刺耳
图11
制图：
黄涛2006年7月3日
表11
方案选择
特点
结论
对音量定值衰减
定值电阻
优点：
1、使音量有效降低
缺点：
1、当信号较小时，音量很微弱
存在局限性，不适用于实际
对音量变值衰减
手持
优点：
1、操作简单
缺点：
1、占用一只手，不便于工作
需要手持，不利于简化工作
变阻器
优点：
1、可有效调节音量
2、较为小巧
缺点：
1、调节范围需要选择
调节过程较为稳定，可以考虑作为测试手段
制表：
黄涛2006年7月7日
（四）最佳方案
图12
制图：
张春玲2006年7月5日
制定对策
确定最佳方案后，小组成员严格按照“5W1H”的原则制定了对策表。
表12
序号
存在的问题
对策
目标
措施
地点
负责人
时间
1
耳机接头与测试线的连接方式
将耳机接头断开直接与测试线连接
使耳机信号线与测试线连接牢固
利用RS232串口接头连接耳机线与测试线
通讯机房
孙喜顺
2006.7.7
2
耳机如何佩戴
使用耳机挂件
可以使耳机固定在耳边
选择合适耳机挂件
电子商店和通讯机房
张春玲
2006.7.10
3
测试线与配线端子连接方式
使用鳄鱼夹
使测试线与配线端子连接牢靠
购置合适大小的鳄鱼夹
电子商店和通讯机房
窦增
2006.7.11
4
耳机声音刺耳
使用变阻器
使音量调节范围符合远动用模拟信号的特性
使用阻值合适的变阻器
电子商店和通讯机房
黄智成
2006.7.17
制表：
王圣达2006年7月6日
实施对策
第一步
耳机接头及其内部连线构造图如下：
图10
耳机接头构造图
耳机内部连线示意图
制图：
黄涛2006年8月22日
根据上图，将耳机的接头去掉，露出的裸线中颜色较深且较粗的为信号线，颜色较浅且较细的为地线。
由于测试时不需要双耳都听到声音，只需要取一侧耳机即可。
把耳机末端切断处的绝缘外皮去掉8.0mm，再将裸露出的信号线的绝缘漆刮除，将信号线和地线分别焊接在串口接头的针上，构成完整测试线。
焊接点用绝缘胶布缠绕封紧，然后封好串口接头。
第二步
使用耳机挂件，上面附有全向调节耳塞的立柱。
将耳机的耳塞固定于全向调节立柱上，再将耳机的引线嵌入于挂件的槽中。
挂件构造图如下：
第三步
选用小号鳄鱼夹，可以使夹子的金属部分完全同音配架的端子接触。
将鳄鱼夹的后端用测试线焊接在串口接头的针上，以构成回路。
第四步
测量现有测试用变阻器最大阻值，其阻值为100kΩ，按其标识指示可以旋转半周（即180°），则其平均每旋转1°会改变阻值0.6kΩ。
根据变阻器直径1.6cm和测试人员调节变阻器的习惯，则一般会旋动3°～4°，则改变阻值范围在1.7kΩ～2.2kΩ之间，所以改变略微的阻值都会引起音量的大幅度变化。
因此经过测试选用最大阻值为10kΩ的变阻器。
制作过程结束。
制作完成的测试装置
检查结果
对此耳机进行实际测试，测试内容不变。
表13
序号
测试通道
测试模拟通道数
测试时间（秒）
平均测试时间（秒）
1
长调---安达
1
11
9.6
2
长调---义和
1
9
3
长调---吉顺
1
10
4
长调---福州
1
12
5
长调---金川
1
9
6
长调---朝阳
1
7
7
长调---长通
1
9
8
长调---浦东
1
11
9
长调---机场
1
8
10
长调---光谷
1
10
11
长调---卫星
1
10
12
长调---西郊
1
9
13
长调---垃圾电站
1
11
14
长调---月潭
1
9
制表：
张春玲2006年9月12日
结论
由上表可以看出，测试时间较目标时间少，且实物小巧，已达到预期要求。
活动效果对比
将活动前、活动中及活动后的测试时间由折线图给出,此图根据表1、表6及表13的数据绘制：
图14
制图：
张鹏2006年11月7日
由于活动前的时间较活动后时间差距较大，在同一图中刻度相差较大，不便于显示，将表6及表13的数据绘制如下：
图15
制图：
韩维2006年11月9日
由上面两幅折线图可以观察出，活动后的测试时间明显降低，且折线较前图波动明显减小，说明较为可靠。
同目标值对比
在目标设定时我们的目标值为平均测试时间12秒，活动后平均测试时间降低至9秒。
图16
制图：
高芙楠2006年11月10日
效果分析
模拟通道通断测试装置可以很大程度上缩短测试时间，提高了工作率。
通过本次活动，小组成员对QC的认知程度、团队合作及协调能力等五项指标做出自我评价，评价如下雷达图所示：
表14
对QC的认知程度
对数据分析方法的掌握
对设备特性及测试方法的掌握
成员创新能力
团队合作及协调能力
活动前
3
2
3
2
3
活动后
5
4
5
4
5
图17
制图：
曾繁宇2006年11月13日
效益分析
经济效益
普通耳机：
1.5元×1对＝1.5元
单耳耳机：
9元×1只＝9元
耳机挂件：
0.5元×2只＝1元
变阻器：
2元×1＝2元
材料费共计：
13.5元
工时：
30工时
节省了选频表和振荡器，按照2006年11月市场，普通新型选频表价格在5万元左右。
无形效益
模拟通道通断测试装置提高了工作效率，为今后的大规模设备投运调试奠定了工作基础，无形效益巨大。
巩固措施
为了使活动成果能有效保持，本小组制定巩固措施如下：
1、将模拟通道通断测试装置纳入《通讯专业工器具仪表使用制度》中，在实际生产工作中应用，每个季度考核一次。
2、组织小组人员进一步熟悉使用过程。
总结回顾及今后打算
“模拟通道通断测试装置”的研制与使用，解决了实际中测试模拟通道通断耗时较长且操作较复杂的问题，使班组成员易于掌握。
在活动中，小组成员积极参与，不仅激发了创造力，而且加深了对QC的认识，为今后的质量管理工作进一步开展打下了坚实的基础。
“模拟通道通断测试装置”暂时只能测试到模拟通道的通断，还不能指示信号的收发，小组成员一致认为从频率区分角度可以考虑判断收发情况。
我们将在下一步的活动中继续研究、探讨这一问题。
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