探究模擬電路故障的診斷方法

【摘?要】如今電路的集成化程度得到了不斷提高，但同時(shí)電路系統(tǒng)所出現(xiàn)的故障，對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行影響也變得更為強(qiáng)烈，所以通過對(duì)電路故障的模擬來(lái)進(jìn)行診斷已經(jīng)成為社會(huì)關(guān)注的熱點(diǎn)。本篇文章就主要介紹了模擬電路故障的一些原因和方式，然后對(duì)未來(lái)電路故障診斷進(jìn)行了預(yù)測(cè)。

【關(guān)鍵詞】模擬電路;故障;診斷

一、模擬電路故障

如果設(shè)備在運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)了與設(shè)定要求不符合的現(xiàn)象，或者出現(xiàn)功能暫停等，就將其稱為故障。如今的模擬電路故障中，主要根據(jù)性質(zhì)不同有三種故障形式，分別是早期故障、偶然故障以及損耗故障。

早期故障主要是因?yàn)樵O(shè)計(jì)和制造過程出現(xiàn)問題所導(dǎo)致的，它一般是在設(shè)備使用初期而出現(xiàn)問題，這種問題是最常見的，并且也能夠在短時(shí)間內(nèi)得到解決。在統(tǒng)計(jì)中發(fā)現(xiàn)，模擬電路中早期故障出現(xiàn)的概率最高可達(dá)5%。

偶然故障，表面意思就是機(jī)械故障是由于一些偶然因素所導(dǎo)致的，這種故障發(fā)生的概率一般比較低。

損耗故障則是在設(shè)備使用后期發(fā)生的故障，它主要是由于設(shè)備的老化或過度磨損等而導(dǎo)致的，發(fā)生概率比較大，而且會(huì)隨著使用時(shí)間的延長(zhǎng)而不斷增加。損耗故障中也有不同的類型，主要還是軟故障、硬故障以及間歇故障。在專業(yè)領(lǐng)域，又將軟故障稱為漸變故障，造成這一現(xiàn)象的原因是元件參量在使用時(shí)間和環(huán)境的影響下，超出了自身的容差。硬故障一般也稱為突變故障，根據(jù)名字可以得知，它主要是由于一些突然出現(xiàn)的問題而導(dǎo)致機(jī)械故障的，一般情況下都是短路或開路造成的，往往不能再試用前的測(cè)試中被檢測(cè)出來(lái)。在具體的應(yīng)用中，硬故障出現(xiàn)的概率可高達(dá)80%，所以對(duì)應(yīng)概率的研究診斷是非常有意義的。而間接故障主要是由于設(shè)備老化或線路接觸不良等造成的，它一般是在某種特殊條件影響下才會(huì)出現(xiàn)。

除此之外，故障之間有時(shí)也會(huì)存在一些相互關(guān)系，以這個(gè)為依據(jù)又可以將故障分成單故障和多故障;獨(dú)立故障和從屬故障四種。單故障和多故障是對(duì)立存在的，一般如果只有一個(gè)原件或參數(shù)出現(xiàn)問題而影響了設(shè)備運(yùn)行，就稱為單故障。如果是多個(gè)原件的問題，就是多故障。單獨(dú)故障是指由一個(gè)原件而引起的故障，從屬故障則是由一個(gè)軟件故障引起另一個(gè)原件故障而，影響到整體運(yùn)行的。

二、診斷模擬電路的方法

1.測(cè)試前模擬法。測(cè)試前模擬法也稱為故障模擬法，主要是在電路測(cè)試之前通過計(jì)算機(jī)的模擬電路來(lái)在不同狀態(tài)的故障下建立一個(gè)模型，在測(cè)試以后，再根據(jù)判斷來(lái)進(jìn)行檢查，從而明確故障的原因和診斷。它的主要優(yōu)點(diǎn)是測(cè)試點(diǎn)較少，能夠一次性進(jìn)行計(jì)算，所以使用方式比較靈活，一般廣泛應(yīng)用在在線診斷中，例如機(jī)艙或船艙的故障檢測(cè);它的缺點(diǎn)主要是在測(cè)試的過程中存儲(chǔ)容量較大，所以不能適用于太大規(guī)模的測(cè)驗(yàn)，一般只用在硬故障和單一故障的診斷中。其中又可以分為以下三種：

直流法，它主要是以電流的直流響應(yīng)來(lái)作為基本故障特征，以此來(lái)建立故障字典，這種方式能夠?qū)τ脩艄收细行У倪M(jìn)行診斷，這一技術(shù)已經(jīng)發(fā)展的比較成熟。頻域法，它主要是將頻域響應(yīng)作為故障特征，以此來(lái)建立故障字典，它對(duì)于理論結(jié)構(gòu)的分析更為成熟，而且對(duì)于硬件要求也比較簡(jiǎn)單，所以可以應(yīng)用在電壓表信號(hào)發(fā)射器等的測(cè)試中。將電路中的時(shí)域響應(yīng)作為故障特征而建立故障字典的方式，就稱為時(shí)域法。在這一方法中，也分為噪聲信號(hào)和測(cè)試信號(hào)這兩種方式，建立成故障字典之后，就能夠根據(jù)電路的實(shí)際測(cè)量結(jié)果與其中所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，從而來(lái)檢測(cè)故障。

2.測(cè)試后模擬法。測(cè)試后模擬法又稱為故障分析法，它的最主要特點(diǎn)是在測(cè)試完電路之后，能夠根據(jù)所得到的信息來(lái)利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行電路的模擬，通過這一方式來(lái)進(jìn)行診斷，同時(shí)這樣也可以來(lái)檢測(cè)故障是否會(huì)受到限制，它分為任意診斷和多故障診斷兩種。任意診斷是通過網(wǎng)絡(luò)來(lái)對(duì)元件參數(shù)之間的關(guān)系進(jìn)行響應(yīng)，通過所求到的實(shí)際數(shù)值來(lái)對(duì)原件數(shù)值進(jìn)行解決，然后再根據(jù)規(guī)定的容差來(lái)進(jìn)行比較，判斷是否在合理范圍內(nèi)，如果不在則表示出現(xiàn)故障。一般情況下，通過實(shí)際測(cè)量所得到的數(shù)據(jù)能夠解決系統(tǒng)中所有元件的數(shù)值，以此來(lái)判斷故障，所以就將其稱為任意故障判斷。在進(jìn)行診斷時(shí)，有時(shí)為了得到更多有效信息，就必須要做更多的工作。在實(shí)際的多故障診斷中，它一般應(yīng)用在單故障的診斷中，這一診斷中它的準(zhǔn)確度是比較高的;另外，如果有其中一個(gè)軟件故障而導(dǎo)致另一個(gè)原件或多個(gè)元件出現(xiàn)故障時(shí)也可以來(lái)判斷，這一方式也是比較合理的。除此之外，在大規(guī)模集成電路的微調(diào)診斷中，也是以有限參數(shù)作為主要對(duì)象的這種方式，也已經(jīng)開始朝著多故障診斷的方向發(fā)展，它可以通過有限的測(cè)量和計(jì)算來(lái)明確故障，所以也將其稱為故障正時(shí)技術(shù)。

3.估計(jì)法。估計(jì)法中所需要的數(shù)值一般較少，主要是根據(jù)相關(guān)資料技術(shù)來(lái)找到可能發(fā)生故障的元件。它的主要應(yīng)用原理是要根據(jù)元件的測(cè)量來(lái)確定，它與網(wǎng)絡(luò)參數(shù)之間的關(guān)系最終得出與實(shí)際工作的參數(shù)，然后再與原件容差所對(duì)比，看是否在正常的范圍內(nèi)，以此來(lái)判斷元件是否存在故障。這樣的方式一般應(yīng)用在元件故障的定位中，但它不能夠來(lái)對(duì)軟故障進(jìn)行診斷，其中有些方式也可以用在多故障診斷中。

三、模擬電路診斷的未來(lái)發(fā)展

對(duì)模擬電路進(jìn)行診斷主要是為了使電路元件的工作潛力得到開發(fā)，盡可能的減少系統(tǒng)運(yùn)行所投入的成本。另外，在診斷的過程中也不斷進(jìn)行改造，使新技術(shù)得到發(fā)展，所以對(duì)電路進(jìn)行診斷的技術(shù)改進(jìn)也是一個(gè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。除了傳統(tǒng)的新技術(shù)以外，在一些復(fù)雜電路中，由于軟件的容差以及噪音等都具有一些非線性特征，所以利用傳統(tǒng)的理論已經(jīng)難以對(duì)其進(jìn)行合理解釋，會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)模糊現(xiàn)象，所以就不能用統(tǒng)計(jì)分析的方式來(lái)準(zhǔn)確解決問題。不過，在故障診斷中，一般不要求過于精確，只要滿足需求即可，所以也可以通過模糊方式來(lái)診斷。但最近幾年來(lái)，計(jì)算機(jī)和智能技術(shù)得到了快速發(fā)展，所以在診斷中智能化也成為一種趨勢(shì)。

總結(jié)

綜上所述，我們了解到了模擬電路的故障原因，以及具體診斷的方式，可以從中得知，在計(jì)算機(jī)的不斷發(fā)展中，實(shí)現(xiàn)電路故障的自動(dòng)診斷和智能化已經(jīng)是一種必然趨勢(shì)，只要在不斷的發(fā)展中進(jìn)行改進(jìn)和完善，就能夠在日后獲得更好的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]顏學(xué)龍 馬潤(rùn)平.基于深度極限學(xué)習(xí)機(jī)的模擬電路故障診斷[J].高性能計(jì)算，2019（11）.

[2]盛沛 許愛強(qiáng) 張加建.LCD改進(jìn)算法在模擬電路故障診斷中的應(yīng)用研究[J].價(jià)值工程，2019（34）.

[3]李光升 歐博 石海濱.現(xiàn)代模擬電路故障診斷技術(shù)發(fā)展綜述[J].綜述與評(píng)論，2019（5）.

作者簡(jiǎn)介：

查紅艷，1984.12，女，籍貫：河南周口，郵編：450000，學(xué)歷：碩士研究生，方向：激光告警生產(chǎn)調(diào)試。

（作者單位：中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第二十七研究所）