基于實驗的電子電路故障數(shù)據(jù)采集

為了便于維修，很多裝備都建立了故障診斷數(shù)據(jù)庫。電子電路故障診斷數(shù)據(jù)庫建立過程中，應(yīng)用實驗獲取數(shù)據(jù)是一種重要方法。本文討論了應(yīng)用實驗方法獲取故障診斷數(shù)據(jù)的理論依據(jù)以及具體實施過程。

【關(guān)鍵詞】實驗 故障診斷 故障數(shù)據(jù) 電子電路

在裝備的生命周期內(nèi)，解決故障問題是裝備使用單位和或生產(chǎn)單位售后服務(wù)的一項重要內(nèi)容。其中電子電路故障又有別于機械故障，有其自身的特點，很多應(yīng)用裝備都建立了相應(yīng)的故障診斷數(shù)據(jù)庫，以提高維修效率。電子電路故障診斷數(shù)據(jù)庫建立過程中，故障數(shù)據(jù)獲取是核心工作，其中使用實驗的方法獲取數(shù)據(jù)是一種性價比較高、實用性較好的方法。

1 理論依據(jù)

電子電路故障診斷數(shù)據(jù)可以依據(jù)電路原理進行建模，然后進行仿真實驗，確定電路工作時的現(xiàn)象，采集各節(jié)點的數(shù)據(jù)。然后根據(jù)電路可能的故障點，在模型中設(shè)置各種故障，仿真出現(xiàn)的結(jié)果，記錄故障點對應(yīng)的故障表象，產(chǎn)生映射集，生成數(shù)據(jù)庫，在故障排除時加以應(yīng)用。建模方法的好處在于故障設(shè)置簡單，結(jié)果容易產(chǎn)生。難點是電路模型建立不易，由于實際電子電路中每個元器件都不是理想狀態(tài)，建立起來的仿真結(jié)果與實際相匹配很困難。

基于實驗，在實際裝備上設(shè)置故障則能較好的解決上述問題。可以根據(jù)電路原理將電路可能出現(xiàn)的故障點進行梳理。根據(jù)可能的故障點，在裝備上設(shè)置故障，然后運行裝備，記錄可觀測到的各種現(xiàn)象，用各種工具采集各節(jié)點的相應(yīng)數(shù)據(jù)，通過對比發(fā)現(xiàn)故障特征，建立故障點與故障特征之間的映射，最終形成故障數(shù)據(jù)庫。

2 實驗實施

2.1 電路分解

進行故障分析，不是所有的元器件都要分析，應(yīng)該對電路進行研究，根據(jù)經(jīng)驗和歷史數(shù)據(jù)確定易發(fā)故障點，按照分析結(jié)果設(shè)置故障，進行數(shù)據(jù)采集。但是電路中元器件非常多，按照元器件來設(shè)置故障工作量非常大，需要對故障進行分解。

按照電路功能進行分解是其中一種方法。電路原理雖然復(fù)雜，但是電路往往能夠按照功能模塊進行分解，然后根據(jù)模塊的功能，依據(jù)可能出現(xiàn)的故障點設(shè)置相應(yīng)的故障，利用各種檢測工具在獨立的節(jié)點上采集各種數(shù)據(jù)。

此外，也可以根據(jù)電路工作過程進行分解。有些電路存在著各種功能交織在一起，難以劃分功能模塊，這種電路可以按照系統(tǒng)的工作過程進行分析。用這種方法對電路進行分解時，先假定每一工作過程都是相互獨立的，對每一過程設(shè)置相應(yīng)的故障，然后用各種檢測手段對電路進行檢測，并對檢測結(jié)果進行記錄。據(jù)此形成故障點與對應(yīng)工作過程的故障現(xiàn)象之間的映射集，根據(jù)映射集形成故障數(shù)據(jù)庫。但是要注意，用這種方法獲取的數(shù)據(jù)庫，引用的時候要區(qū)分各種工作過程的先后順序，按照由前到后的順序應(yīng)用數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)。

2.2 故障設(shè)置

在條件允許的情況下，為了能夠使數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)具有更高的實用性，我們應(yīng)該盡可能多的設(shè)置故障，然后對故障進行特征分析和記錄，這樣形成的數(shù)據(jù)庫具有較高的覆蓋率。但在應(yīng)用中我們會發(fā)現(xiàn)，絕大多數(shù)的所謂可能的故障，真實出現(xiàn)的概率很低，而那些經(jīng)常發(fā)生的故障只占這些故障總數(shù)的20%不到。所以在故障點的設(shè)置中，要充分利用電路的分解結(jié)果。一種方法是直接在元器件上設(shè)置故障，另一種方法是在信號流程過程中設(shè)置故障。

在元器件上設(shè)置故障可以直接用有故障的元器件進行替換，也可以采取一定手段改變元器件的正常工作狀態(tài)。也可以用整體的手段，截斷電路的信號流程也就，切斷一段電路的信號，然后用各種手段記錄故障特征。

第一種方法，即故障設(shè)置在元器件上，故障記錄較全面，在利用數(shù)據(jù)庫解決故障問題時，能夠直接定位到元器件。但是這種方法的工作量較大，需要的物質(zhì)成本較高。而后一種方法，將故障定位到電路模塊進行設(shè)置，在排除故障時需要在找到故障模塊之后，進一步對模塊中的元器件進行查找，但這種方法的性價比較高。

2.3 激勵輸入

故障設(shè)置之后，將激勵信號輸入，使系統(tǒng)工作在某種狀態(tài)。

可以啟動系統(tǒng)，按照需要使系統(tǒng)工作，使電路工作在不同的狀態(tài)之下，系統(tǒng)將表現(xiàn)出不同的特性。這種通過人為操作改變系統(tǒng)的工作，也就實現(xiàn)了一種人工激勵輸入。

有些時候需要在系統(tǒng)中加一些額外的激勵來檢測系統(tǒng)的響應(yīng)，這些激勵可以由信號發(fā)生器等專用設(shè)備提供。這些激勵信號根據(jù)電路特性，可以是電壓信號，可以是脈沖或方波信號，也可以是需要的正余玄信號。

2.4 數(shù)據(jù)記錄

首先在不通電狀態(tài)下，記錄系統(tǒng)的工作現(xiàn)象和信號特征。然后在通電狀態(tài)下，觀察系統(tǒng)靜態(tài)的特征。最后在通電情況下使系統(tǒng)處于動態(tài)過程中，記錄系統(tǒng)工作動態(tài)特征。

在輸入激勵之后，系統(tǒng)會產(chǎn)生各種反應(yīng)，需要準確和全面的記錄系統(tǒng)的反應(yīng)。系統(tǒng)的反應(yīng)可分為兩類，一類是經(jīng)過觀察能得到的直觀現(xiàn)象，另一類是需要經(jīng)過各種儀器儀表進行檢測得到的數(shù)據(jù)。

直接觀察到的現(xiàn)象包括看、聞、聽、摸等感官所能得到的現(xiàn)象。眼睛所能看到的指示燈亮滅、器件熔斷等，鼻子能聞到的燒焦等異味兒等，耳朵能聽到各種電機工作的聲音、繼電器吸合的聲音等，手能觸摸到電路過流所引起的發(fā)熱發(fā)燙等現(xiàn)象。

用儀器所能獲取的信號包括電阻、電壓、電流、波形、邏輯等信號。電阻測量主要在不通電情況下進行，可以分段測量阻值，可以對地測量阻值。電壓測量可以按照分段測量相對電壓值，也可以測量對地的絕對電壓值。電流信號需要切斷電路中某段，然后進行將儀器串聯(lián)接入進行測量。波形測量需要使用示波器進行記錄波形特征。邏輯信號可以用邏輯筆等儀器進行測量。

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作者簡介

臧國華（1980-），男，滿族，吉林省東豐縣人。碩士學(xué)位。講師。研究方向為自動控制。

作者單位

陸軍裝甲兵學(xué)院士官學(xué)校 吉林省長春市 130117