關(guān)于航空電子設(shè)備故障診斷技術(shù)的分析

張曉敏

（海軍裝備部，四川成都，610073）

1 航空電子設(shè)備故障類型

航空電子設(shè)備故障類型主要包括自動檢測設(shè)備的故障、航空電源設(shè)備故障、計算機(jī)控制系統(tǒng)故障。

一是自動檢測設(shè)備的故障。自動測試裝置是整個航空電子結(jié)構(gòu)的一個非常重要的組成部分。如果這種自動測試設(shè)備以板卡形式呈現(xiàn)出來時，那么很容易造成板卡連接失敗或者出現(xiàn)錯誤接觸的情況。通常航空電子設(shè)備采取的是封裝式的處理方法，因此當(dāng)設(shè)備的自動檢測模塊發(fā)生破壞性錯誤時，則無法對故障發(fā)生的元件進(jìn)行準(zhǔn)確判斷。通過將主板中需要局部焊接的孔連接起來，但由于受到液體腐蝕、濕環(huán)境、高溫和高壓的影響，則很容易發(fā)生銹蝕的情況，甚至難以更好的接觸起來。

二是航空電源設(shè)備故障。由于所有航空設(shè)備的每個模塊都有電氣部件，所以電氣故障已經(jīng)成為航空設(shè)備中常見的故障。電源主要用于為航空提供能量，而故障發(fā)生時主要是電源順時過載或者電源燒毀所出現(xiàn)的短路情況。穩(wěn)壓芯片在穩(wěn)壓電源中發(fā)揮著重要的作用，所以在進(jìn)行這種故障檢測時，我們必須側(cè)重于檢測調(diào)節(jié)電壓芯片，然后再檢測其它元件，如圖1所示。

圖1 航空電源設(shè)備線路圖

三是計算機(jī)控制系統(tǒng)故障。計算機(jī)控制系統(tǒng)是整個網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的一個非常重要的組成部分。計算機(jī)控制系統(tǒng)的錯誤主要與隨機(jī)代碼、亂碼等有關(guān)。隨機(jī)代碼是計算機(jī)信號處理系統(tǒng)的失敗情況；內(nèi)容錯誤是顯示控制系統(tǒng)的失敗。這使得通常難以安裝和替換數(shù)字和模態(tài)信號，并且顯示處理器通過檢測內(nèi)容誤差而被視為重要的檢測中心，并且根據(jù)處理器的檢測狀態(tài)來評估裝置的誤差；亂碼則是通過檢測DA裝置來保證航空電子設(shè)備正常運行，并檢查好線路是否通暢，及時做好航空電子設(shè)備維修工作。

2 航空電子設(shè)備故障診斷技術(shù)分析

2.1 電子電路故障診斷

電子電路故障診斷技術(shù)主要涉及到數(shù)字電路故障診斷和模擬電路故障診斷兩種類型。

2.1.1 數(shù)字電路故障診斷方法

在數(shù)字電路設(shè)備的運行過程中，各個電路、設(shè)備和元器件常常會出現(xiàn)多樣化的故障，所以為了能夠準(zhǔn)確的對電路所發(fā)生故障的位置進(jìn)行診斷，則需要對發(fā)生的故障進(jìn)行合理分類，也就是故障的模型化。在數(shù)字電路設(shè)備中較為常見的模型化故障主要包括橋接故障、固定型故障和暫態(tài)故障。因此，針對這些模型化的故障可采取偽窮舉測試法、測試碼生成法。偽窮舉測試法則是立足于偽舉測試法的基礎(chǔ)上合理的進(jìn)行電路劃分，讓每一個被劃分的電路再進(jìn)行窮舉測試，這樣能夠在一定程度上減少測試數(shù)，這樣便能夠保證數(shù)字電路設(shè)備正常運行；測試碼生成法在應(yīng)用的過程中主要就是對電路中存在的故障進(jìn)行全方面檢測，并充分利用D算法和布爾差分法生成測試碼，以此保證故障定位的準(zhǔn)確性和科學(xué)性。

2.1.2 模擬電路故障診斷

當(dāng)前非線性系統(tǒng)理論在不斷發(fā)展中推動了模擬電路故障診斷技術(shù)的進(jìn)步，所采取的方法主要包括：測前模擬診斷和測后模擬診斷。①測前模擬法。測前模擬法在應(yīng)用過程中的一種典型的方法就是故障字典法，常常被應(yīng)用于模擬電路的故障診斷中。通常響應(yīng)的方法主要是利用計算機(jī)平臺采取仿真措施，而且還能夠在實際的電路上進(jìn)行仿真。通常在獲取了被測電路施加和測前模擬時的相應(yīng)特征之后，再根據(jù)這個特征進(jìn)行故障查找。②測后模擬法。測試后模擬法稱為故障分析方法。主要特征是根據(jù)測量信息模擬電路，所以在測試之后可采取參數(shù)識別技術(shù)和故障證實技術(shù)兩種方法。其中，一是參數(shù)識別技術(shù)：根據(jù)拓?fù)潢P(guān)系，與輸入激勵和外圍網(wǎng)絡(luò)的輸出響應(yīng)它可以識別網(wǎng)絡(luò)的所有參數(shù)（或額定值的參數(shù)偏移），并最終根據(jù)檢索參數(shù)的公差來識別網(wǎng)絡(luò)中的參數(shù)，然后再查找參數(shù)公差邊界一起識別網(wǎng)絡(luò)的錯誤元素。參數(shù)識別也被稱為組成值的溶解性問題。二是故障證實技術(shù)：故障證實技術(shù)的基本構(gòu)想是預(yù)先猜測電路中的誤差，并根據(jù)測量的數(shù)據(jù)確定該構(gòu)想是否正確。如果兩者都匹配假設(shè)是正確的，錯誤位置被切斷，如果電路中有多種類型的缺陷，且各種缺陷的組合數(shù)量很大，所以測試和驗證每個假設(shè)的負(fù)擔(dān)則必須更大。為了減少工作量并考慮到模擬電路的公差，通常使用網(wǎng)絡(luò)分離方法（也稱為電路切割法）。通常這種分級診斷的方法能夠切實提升診斷的效率。

2.2 電子設(shè)備故障診斷

故障診斷是一種應(yīng)用過程中的識別和分類問題，所以當(dāng)前所采取的錯誤診斷方法主要包括信號處理方法、基于模型的分析方法和基于知識的故障診斷方法。

（1）基于信號處理的方法。信號處理方法包括使用信號模型，例如頻譜變化、函數(shù)和波形，分析可測量的信號，區(qū)分頻率變化的特征值和檢測誤差。

（2）基于解析模型的方法。根據(jù)診斷對象的數(shù)學(xué)模型，測量的信息必須按照適當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行處理和診斷。比較測試對象的精確數(shù)學(xué)模型，側(cè)重于比較測試對象的可測量信息與模型表示的信息，并通過進(jìn)一步的分析和處理進(jìn)行錯誤診斷。

（3）基于知識故障診斷。針對知識故障診斷方法可不用設(shè)計精確的數(shù)學(xué)模型，而主要采取模糊故障診斷、專家系統(tǒng)故障診斷。專家系統(tǒng)故障診斷方法。這種方法主要是在計算機(jī)收集了被診斷對象的信息之后，使用不同的原則（專家經(jīng)驗）進(jìn)行一系列推理，隨時調(diào)用各種應(yīng)用程序，并在這種程序應(yīng)用的過程中向廣大用戶索取一定的信息，這樣便能夠很快速的找到最終錯誤或最可能存在的錯誤，然后由用戶確認(rèn)。通常專家系統(tǒng)故障診斷方法的組成內(nèi)容如圖2所示。

圖2 故障診斷專家系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

數(shù)據(jù)庫：整個網(wǎng)絡(luò)診斷系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)庫內(nèi)容必須是一種實時狀態(tài)的數(shù)據(jù)，所以在進(jìn)行離線診斷的過程中，即通過存儲由該成員檢測到的錯誤或某些特性數(shù)據(jù)，如圖3所示。

圖3 數(shù)據(jù)庫診斷圖

知識規(guī)則庫：系統(tǒng)的工作環(huán)境和系統(tǒng)知識均可作為重要的保留知識點，而該系統(tǒng)應(yīng)用的原則基礎(chǔ)是一套反映系統(tǒng)因果關(guān)系的原則，其主要是應(yīng)用于故障推理，所以知識庫是專家領(lǐng)域知識點的重要集合。

人機(jī)接口：人機(jī)信息的重要交接點主要指的是人類系統(tǒng)與專家系統(tǒng)。

推理機(jī)：根據(jù)所獲得的信息，不同的規(guī)則被用于診斷錯誤和結(jié)果，是屬于診斷專家控制系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)。

專家系統(tǒng)故障診斷的主要目的是利用診斷專家的知識和經(jīng)驗，有效地應(yīng)用于機(jī)械系統(tǒng)、設(shè)備和電子化學(xué)設(shè)備中的故障診斷。同時，這種方法在應(yīng)用的過程中也會受到自適應(yīng)能力、學(xué)習(xí)能力和實時性方面的限制。

3 結(jié)束語

航空電子是航空飛行器的重要組成部分，是很容易發(fā)生故障的一個部件。通過在航空電子設(shè)備中采取故障診斷技術(shù)，合理采用電子預(yù)測技術(shù)和嵌入式智能傳感器等高速的數(shù)據(jù)處理技術(shù)，構(gòu)建起高智能化的航空電子設(shè)備故障診斷平臺，有效提升航空電子設(shè)備的診斷效率，保證航空電子設(shè)備的正常應(yīng)用。