基于LabVIEW、NI TestStand和PXI测试医疗血糖仪和胰岛素输送系统

2019-10-19 来源：elecfans

Advanced Instrument Technologies, Inc.(AIT)是一家工程技术服务公司，为客户应对测试工程挑战提供定制和交钥匙解决方案。 AIT提供的服务小至工程支持，大至完整的解决方案。它为众多行业的客户提供服务，内容涉及研发、制造以及质量保证测试。自2003年以来，AIT一直是National Instruments Alliance Partner的一员。凭借其先前与合同制造商积极的合作以及和多年使用NI软硬件的经验，AIT被选定接手此项应用工作，为此项目开发了软件并协助硬件设计。

TestPro Systems, Inc.是一家工程技术服务公司，支持工程部门的测试和新产品导入（NPI）。 TestPro提供应用于功能性设备和方案，以及全自动功能性测试平台的服务和解决方案。 TestPro Systems的客户主要集中在汽车、医疗和能源领域。凭借之前为合同制造商开发的多种功能性设备以及丰富的LabVIEW使用经验，TestPro Systems被选定接手此项任务。 TestPro签订了合同，帮助部分系统设计和布线。根据安排需要，TestPro还协助开发基础LabVIEW代码和NI TestStand序列。待测设备(DUT)是医疗血糖仪和胰岛素输送系统组成部分。它包含用户面板、用户面板上的仪表和胰岛素输送激励器。仪表与激励器进行通讯，按要求注入胰岛素。每个组件单独在测试系统上进行测试。

通过专有加密RF在医疗无线频段范围内的通讯，仪表和泵之间得以进行无线通讯。 DUT RF信号必须经过输出功率测试，而且系统必须仿真RF信息以验证DUT能够正常接收和解密信息。 DUT还包含一个需要进行测试的32.768 kHz和16 MHz时钟。客户规格要求32.768 kHz的时钟精确到60 ppm，16 MHz的时钟精确到22 ppm。

每次DUT RF接收测试时，系统必须使用一个可重复、可追踪的信号。为了测试DUT RF传输，信号分析必须可重复并且准确。为了尽可能地减少测试次数，大多数分析必须使用硬件来完成。

大多数测试涉及使用串行外设接口（SPI）通信打开或关闭输出，然后测量输出状态或输出量。然而，最高要求测试则是在仪表和激励器上验证RF通信和关键时钟。

当测试DUT的传输功能时，DUT必须传输RF测试数据包，RF频谱分析必须用于核对发射信号的参数。当测试DUT的接收功能时，必须由测试仪传输RF数据包，查询单元验证RF数据包接收成功。在进行时钟测试时，需要启用和测量时钟。

虽然AIT曾想使用台式频谱分析仪和RF捕获系统进行RF测试，并用高端频率计数器进行关键时钟测试，但最终因为以下几个原因选择了NI的解决方案。 NI PXI-5661矢量信号分析仪(VSA)和NI PXIe-5672矢量信号生成器(VSG)的组合在与LabVIEW完美集成的同时，可以完成所有测试要求。 VSA/VSG组合硬件相比台式仪器解决方案更便宜，需要的空间也更少。我们还可以参考多个NI提供的重要LabVIEW应用范例，例如RF流盘录制和回放，使得集成更快更容易。

NI PXIe-1065机箱内有完整测试系统所需的所有仪器。值得一提的是，3块NI PXI-6229 M系列数据采集模块可以提供所有数字I/O，使用硬件定时执行SPI通信，测量并产生模拟电压。

PXI-5661和NI光谱测量工具共同执行信号分析。 VSA和RF流盘录制技术用来捕捉黄金DUT传输的RF信息并将数据保存至文档中。 VSA和具有50 ppb精度的时基用来测量关键设备钟。 NI PXIe-5672使用RF流盘回放技术，将捕获的RF信息从先前保存的文档传输至DUT。

NI VSA/VSG解决方案能够提供关键性帮助。 NI的LabVIEW范例程序和源代码展示了RF流盘录制和回放功能，在最终的解决方案中也使用了该功能。此外，NI工程师还提供关键时钟测量咨询。

NI的解决方案为此应用带来了许多益处。首先，NI VSA/VSG解决方案速度远远高于相同的台式仪器 - 如果使用传统的台式仪器，测试时间将会更长。其二，产品为人熟知且配有可直接运用的完美案例，由此可大大减少开发时间。

其三，我们开发了LabVIEW核心代码模块，可在多个NI TestStand测试序列步骤中复用。此代码在今后的项目中也可得以复用，带来更多的好处。 NI TestStand极大地简化了代码和测试序列的确认与验证步骤。 NI TestStand还提供一致的操作界面，从而减少了学习质量控制和兼容型CFR Part 11的时间。

NI工具还帮助我们达到21 CFR 820和11要求，管理系统的创建，测试医疗设备。此外，NI工具协助我们在ISO 13485和ISO 14971等标准下检查系统设计，根据这些机制和流程去符合质量和风险管理的规定。

最后，LabVIEW软件和支持工具包借助其自身创建安装验证（IQ）、操作验证（OQ）和性能验证（PQ）文档报告。

AIT和TestPro对于NI提供的产品和服务都非常满意，项目的成功离不开NI的支持。

系统前部