新型電子設(shè)備的故障自動(dòng)檢測(cè)①

摘要：該文根據(jù)檢測(cè)、估計(jì)理論以及數(shù)字信息處理技術(shù)，論述了新型電子設(shè)備故障自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)；提出了以微處理器為核心的自動(dòng)數(shù)據(jù)采集、故障自動(dòng)診斷系統(tǒng)以及具體硬軟件電路的實(shí)現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)對(duì)于新型電子設(shè)備朝著自動(dòng)化，智能化方向發(fā)展，提高新型電子設(shè)備的可靠性具有一定的實(shí)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：電子設(shè)備 故障 檢測(cè)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP274 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2013）04（b）-0224-01

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

1.1 設(shè)計(jì)自動(dòng)故障自檢電路時(shí)應(yīng)預(yù)以考慮的問(wèn)題

（1）自檢電路的可靠性應(yīng)高于被檢對(duì)象的可靠性，所選元件的故障率要比被檢對(duì)象元件的故障率小一至二個(gè)數(shù)量級(jí)。

（2）在電子設(shè)備上加自檢電路后，不能影響或改變電子設(shè)備設(shè)計(jì)的性能參數(shù)。

（3）自檢電路應(yīng)在自身發(fā)生故障后，迅速自動(dòng)和被檢對(duì)象脫離，使被檢對(duì)象受到保護(hù)，并能給出自檢電路故障指示和被檢對(duì)象某部分不再受到監(jiān)視的指示。

（4）自檢電路的檢測(cè)點(diǎn)應(yīng)首先安排在可能產(chǎn)生危險(xiǎn)性故障以及有嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)后果和故障率高的部位，也要滿足自動(dòng)分離故障的要求，并使故障覆蓋率達(dá)到一定要求。

（5）自檢電路應(yīng)能將故障無(wú)模糊地孤立至規(guī)定的區(qū)域位置。

（6）自檢電路應(yīng)具有優(yōu)良的性能價(jià)格比。

（7）本自檢電路的檢測(cè)、分離層次定為對(duì)電子設(shè)備有重要影響的電路。

（8）硬件、軟件相結(jié)合，只要內(nèi)存容量足夠、檢測(cè)時(shí)間允許，應(yīng)盡可能地采用軟件完成檢測(cè)。

1.2 需要解決的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題是

（1）測(cè)試區(qū)劃分和測(cè)試點(diǎn)確定，被測(cè)信號(hào)的確定和故障識(shí)別準(zhǔn)則。

（2）被測(cè)信號(hào)歸一化。

（3）被測(cè)信號(hào)檢測(cè)、處理和比較，必要時(shí)顯示值的大小。

（4）故障的告警等。

1.3 測(cè)試點(diǎn)和診斷門(mén)限的確定

測(cè)試點(diǎn)的配置以不影響原系統(tǒng)的性能為前提，以盡可能少的點(diǎn)判決盡可能多的故障為原則，根據(jù)電子設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工作原理、故障的先驗(yàn)知識(shí)、故障率等來(lái)劃分檢測(cè)區(qū)，確定工作點(diǎn)。利用如下技巧：將大系統(tǒng)分成若干個(gè)相對(duì)獨(dú)立的分系統(tǒng)，將分系統(tǒng)按單列可更換單元設(shè)計(jì)。在本方案中即按電子設(shè)備各功能電路板分區(qū)，將單列可更換單元定為各級(jí)電路級(jí)。采用連續(xù)多次采樣，然后對(duì)其取平均值的方式判別測(cè)試點(diǎn)是否有故障，實(shí)際上是對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)間平滑，從而減少瞬間波動(dòng)（躁聲或干擾）引起的虛警。

2 硬件組成

整個(gè)硬件以單片機(jī)為中心組織電路，組成一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，包括信號(hào)源、微信號(hào)提取與放大，模擬量數(shù)據(jù)采集通道自動(dòng)切換，A/D轉(zhuǎn)換接口等，單片機(jī)接口電路等電路。

2.1 信號(hào)源電路

由自檢系統(tǒng)采用鎖相頻率合成技術(shù)產(chǎn)生的信號(hào)源，具有被測(cè)電子設(shè)備相同的頻率穩(wěn)定度和準(zhǔn)確度。在自檢系統(tǒng)微處理器的控制下，適時(shí)加到被測(cè)電子設(shè)備的發(fā)射或接收部分，使得電子設(shè)備在沒(méi)有接收信號(hào)和發(fā)送信號(hào)的情況下，故障自檢系統(tǒng)也能完成檢測(cè)，且信號(hào)源電平固定，為后面相關(guān)通道的診斷門(mén)限確定提供了方便。

2.2 信號(hào)提取及預(yù)處理、放大歸一電路

信號(hào)提取應(yīng)放置在最能拾取故障信息的部位，對(duì)故障信息的鑒別能力取決于整個(gè)電路的分辨力和精度，要合理分配到各級(jí)，以便選擇相應(yīng)的電路芯片，電路級(jí)間的連接和接地應(yīng)符和抗干擾和降低噪聲的要求，當(dāng)信號(hào)頻率很高時(shí)應(yīng)注意屏蔽和用同軸線連接。提取出的信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理及放大，要求信號(hào)的規(guī)一化及放大器輸出不應(yīng)超出A/D轉(zhuǎn)換器的輸入范圍，即能將信號(hào)放大到A/D轉(zhuǎn)換器所要求的電平。

2.3 模擬量數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)

模擬量輸入數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則：滿足系統(tǒng)功能和性能指標(biāo)要求，并保證系統(tǒng)可靠。硬件參數(shù)選擇要恰當(dāng)，以A/D轉(zhuǎn)換器芯片決定其它芯片，要求其它芯片、元器件的誤差比A/D轉(zhuǎn)換器的小，性能價(jià)格比高。

2.4 單片機(jī)接口電路

包括單片機(jī)、按鍵輸入、故障代號(hào)顯示、EPROM擴(kuò)展等。

3 及軟件設(shè)計(jì)

為了使自檢系統(tǒng)的硬件設(shè)備能靈活地完成多種檢測(cè)與控制任務(wù)，還必須配合軟件的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用。如采用某些軟件措施后，可以使系統(tǒng)在數(shù)據(jù)檢測(cè)、采集過(guò)程中具有一定的智能作用，使系統(tǒng)的性能得到改善，使信號(hào)得到恰當(dāng)?shù)奶幚砼c分析，以適應(yīng)顯示及控制的目的。

在智能檢測(cè)方面應(yīng)用的系統(tǒng)檢測(cè)軟件除了某些專(zhuān)用專(zhuān)用程序外，通用的常包括以下幾種：系統(tǒng)開(kāi)機(jī)自檢、自診斷程序，自動(dòng)量程及測(cè)試功能選擇程序，數(shù)據(jù)自動(dòng)采集、抑制干擾方面的程序，傳感器及采集通道校正、自補(bǔ)償、線性化處理程序，數(shù)據(jù)分析、統(tǒng)計(jì)、運(yùn)算處理方面的程序，數(shù)據(jù)格式及數(shù)據(jù)輸出方面的程序。以下將針對(duì)電子設(shè)備故障自檢系統(tǒng)的特點(diǎn)就其中的幾個(gè)問(wèn)題進(jìn)行說(shuō)明：

（1）只要內(nèi)存容量足夠，檢測(cè)時(shí)間也允許，應(yīng)盡可能多地采用軟件完成檢測(cè)。根據(jù)硬件電路圖的各種信息（如端口地址、邏輯關(guān)系等）來(lái)完成軟件設(shè)計(jì)，即軟件必需以硬件為基礎(chǔ)。

（2）每個(gè)通道的A/D轉(zhuǎn)換都采用255次轉(zhuǎn)換取平均值的方法來(lái)進(jìn)行時(shí)間平滑，從而減少瞬間波動(dòng)（噪聲或干擾）引起的誤診斷。

（3）A/D轉(zhuǎn)換的測(cè)試點(diǎn)出現(xiàn)故障原地等待，直到排除故障后，按KG開(kāi)-關(guān)，再重新檢測(cè)、看是否正常。若不正常，仍原地等待。若正常，跳到下一個(gè)測(cè)試點(diǎn)。同理，以下點(diǎn)照此進(jìn)行。

（4）顯示方式說(shuō)明：A/D轉(zhuǎn)換通道采用故障代號(hào)顯示，若通道無(wú)故障則不顯示。測(cè)量通道顯示通道號(hào)，頻率計(jì)顯示頻率，按KG開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)下一通道。

（5）由于數(shù)據(jù)采集完后是單中斷控制方式，所以程序中應(yīng)有中斷服務(wù)程序。這種方式減少了CPU工作時(shí)間。

（6）在啟動(dòng)故障自檢系統(tǒng)之前，電子設(shè)備面板顯示的工作狀態(tài)應(yīng)預(yù)置。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著電子信息技術(shù)的發(fā)展，新型電子設(shè)備自動(dòng)化、智能化水平不斷提高，為充分發(fā)揮其效能，對(duì)新型電子設(shè)備的可靠性和出了故障后能迅速排除提出了更高的要求。所以新型電子設(shè)備故障自檢系統(tǒng)將成為其設(shè)備重要組成部分。隨著控制論、信息論、檢測(cè)和估計(jì)理論以及數(shù)字信息處理技術(shù)等近期研究成果被移植到診斷系統(tǒng)中，故障的計(jì)算機(jī)模擬和智能識(shí)別等新技術(shù)新理論的應(yīng)用，必將使得新型電子設(shè)備故障自檢系統(tǒng)得到更快的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]Instruction Mannal for MARCONI MARINE DOSIOO VHF RADIOT ELEPHONE，2002.

[2]周青龍.故障診斷與控制[M].兵器工業(yè)出版社，2001.

[3]胡瑞雯.智能檢測(cè)與控制系統(tǒng)[M].西安交通大學(xué)出版社，2001.

[4]沈蘭蓀.數(shù)據(jù)采集技術(shù)[M].北京：中國(guó)科大出版社，2004.