電路故障預(yù)測與診斷簡析

馬萌 韓亮 張煒

西安航空計(jì)算技術(shù)研究所 陜西 西安 710065

引言

隨著科學(xué)技術(shù)的持續(xù)性發(fā)展，當(dāng)代電子系統(tǒng)的規(guī)模不斷擴(kuò)大，結(jié)構(gòu)越發(fā)復(fù)雜，導(dǎo)致系統(tǒng)故障發(fā)生率以及功能失效的發(fā)生率也在隨之提升。電子電路作為電子系統(tǒng)非常重要的構(gòu)成要素，促使其廣泛應(yīng)用在各種電子產(chǎn)品及其系統(tǒng)中，但是失效后會導(dǎo)致電子產(chǎn)品以及系統(tǒng)故障風(fēng)險，從而導(dǎo)致重大傷害以及損失問題的發(fā)生。為了更好地保障電子系統(tǒng)始終維持良好運(yùn)行裝填，設(shè)備維護(hù)人員需要及時做好對設(shè)備短時間故障的預(yù)測，并做出正確的預(yù)防與處理，從而促使電子電路可以高質(zhì)量、可靠運(yùn)行。對此，探討電子電路故障診斷與預(yù)測技術(shù)具備顯著實(shí)踐性價值。

1 電子電路故障的診斷技術(shù)

電子電路的故障發(fā)生本身存在不可控、難以預(yù)測的特征，電子電路相對于模擬電路以及數(shù)字電路而言過載量相對比較小，很容易在短時間內(nèi)受損，這也為故障預(yù)測以及排查提出了較高的要求。從理論上來看，及時做好故障診斷技術(shù)非常重要，是保障電子電路故障負(fù)面危害最小化的根本，同時也是提高電子電路應(yīng)用價值的重要途徑。

1.1 直觀法

直觀的檢測與維修方式主要是應(yīng)用功能多種基礎(chǔ)性檢修方式實(shí)現(xiàn)對電子電路故障的判斷，這一種檢測與維修方式具備快速、操作簡單等多方面優(yōu)勢[1]。在電子電路故障處理方面，并不是所有的故障問題都可以借助技術(shù)裝備達(dá)到解決目的，此時便需要經(jīng)驗(yàn)豐富的人員對檢修工作進(jìn)行處理，并對電子電路故障進(jìn)行對應(yīng)的處理。檢修人員可以借助對電子電路元器件外觀的檢查判斷，觀察元器件的外表從而實(shí)現(xiàn)對故障的處理，例如高溫而導(dǎo)致的顏色改變以及局部短路問題，在觀察時如果存在燒焦氣味或者是明顯的結(jié)構(gòu)改變，可以借助肉眼直接觀察的方式實(shí)現(xiàn)對電子電路故障的位置評價與判斷。

1.2 短接法

短接法主要是對電子電路元器件的故障最為常用的檢測技術(shù)方式，通過對所檢測弱電系統(tǒng)線路是否存在的連接點(diǎn)異常表現(xiàn)實(shí)現(xiàn)有效的判斷。檢測人員可以在檢測元器件的兩端金屬線進(jìn)行檢測，在連接后以連通斷流并檢測電流的具體數(shù)值。假設(shè)元器件可以正常運(yùn)行則證明所連接的線路無故障，故障點(diǎn)屬于被短接線路以外，之后再對其他的元器件進(jìn)行短接處理，借助短接處理方式可以實(shí)現(xiàn)對范圍縮小與控制，從而明確故障的具體發(fā)生未知。

1.3 排除法

排除檢修方式和短接檢測方式具備較高的相似性，其主要是應(yīng)用在弱電系統(tǒng)回路的故障點(diǎn)進(jìn)行檢修維護(hù)，其可以達(dá)到快速且準(zhǔn)確的故障點(diǎn)檢查，檢修人員也可以將弱電系統(tǒng)當(dāng)中不同的并聯(lián)電路進(jìn)行拆除，并將線路基于原本的順序?qū)Σ鸪聛淼脑骷远位芈返姆绞桨惭b。在接通電流之后，可以觀察二次回路的具體運(yùn)行情況，假設(shè)二次回路存在故障，則可以借助判斷回路當(dāng)中某一個元器件或者是設(shè)備實(shí)現(xiàn)對故障問題的檢測。檢測人員可以設(shè)備拆分之后借助直觀檢測維修的方式實(shí)現(xiàn)對故障的合理處理。

1.4 替換法

替換檢測方式的應(yīng)用優(yōu)勢與缺陷比較突出，這一種方式的檢測效果雖然好但是效率并不高，在工作期間的工作量相對比較大，一般不會應(yīng)用。在電子電路故障發(fā)生的同時，檢測人員需要預(yù)先做好對故障位置的判斷，并將故障點(diǎn)逐漸明確在某一個元器件或者是元器件當(dāng)中[2]。檢修人員需要按照疑似的故障元器件，準(zhǔn)備相同型號的元器件設(shè)備，并拆除掉疑似元器件替換準(zhǔn)備好的無故障元器件，假設(shè)弱電系統(tǒng)可以正常運(yùn)行，則證明原本系統(tǒng)元器件存在故障，假設(shè)弱電系統(tǒng)仍然無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)，則需要對其他疑似的元器件進(jìn)行替換并檢測，指導(dǎo)明確故障元器件為止。

1.5 對照法

對照檢測方式屬于弱電系統(tǒng)中電子電路元器件比較常用的一種檢修技術(shù)方案，對照檢修方式主要是對弱電系統(tǒng)當(dāng)中的相關(guān)元器件應(yīng)用參數(shù)進(jìn)行對照，檢修人員可以對發(fā)生故障線路進(jìn)行測量，并對正常運(yùn)行的數(shù)據(jù)進(jìn)行對照。借助直觀數(shù)據(jù)的對比方式可以及時明確故障范圍，但是并不是所有的數(shù)據(jù)不一致都可以定義成為故障線路，假設(shè)對照的數(shù)據(jù)與測量數(shù)據(jù)之間的差異比較大，則可以借助更換規(guī)格型號相同元器件進(jìn)行數(shù)據(jù)對比，如果數(shù)據(jù)仍然存在異常則證明存在故障。

2 電子電路的故障預(yù)測技術(shù)

2.1 預(yù)測關(guān)鍵

電子電路的故障具備不確定以及非線性的特征，其會一定程度的提升故障診斷以及預(yù)測的難度，電子故障大多數(shù)是因?yàn)樵骷鶎?dǎo)致的，借助研究元器件的方式可以構(gòu)建電子電路失效的機(jī)理以及退化的模型，從而實(shí)現(xiàn)對電路壽命以及未來故障發(fā)生風(fēng)險的預(yù)測。但是因?yàn)楫?dāng)代電子產(chǎn)品的類型不斷增多以及元器件的失效模型過于復(fù)雜，同一個元器件在不同環(huán)境之下的工作性能也會發(fā)生改變，此時性能退化的機(jī)理不同、物理模型的不同，導(dǎo)致無法對電子電路以及元器件的失效機(jī)理形成準(zhǔn)確的判斷。對于不同的電路失效定義本身也存在一定的差異，當(dāng)前電子電路領(lǐng)域并沒有形成判斷電子電路健康的標(biāo)準(zhǔn)，這也為電子電路監(jiān)測以及評價工作形成較大的障礙，在應(yīng)用中需要按照電子電路的檢修人員經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行判斷[3]。

2.2 預(yù)測技術(shù)

首先，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行預(yù)測。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型需要基于大腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)思維模型，并借助大量的節(jié)點(diǎn)基于不同連接方式構(gòu)建一個完善的網(wǎng)絡(luò)，并構(gòu)建神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，促使每一個節(jié)點(diǎn)均可以代表一個輸出函數(shù)，以兩個節(jié)點(diǎn)連接一個信號加權(quán)值。借助采集相應(yīng)的樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練，將其達(dá)到電子電路故障的非線性與不確定性特征，從而獲得和電子電路故障診斷的一致性模型，借助神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，可以及時構(gòu)建一個電子電路故障模型，從而為電子電路的故障形成有效的預(yù)測。其次，應(yīng)用混沌理論實(shí)現(xiàn)對預(yù)測模型的改進(jìn)[4]?；煦缋碚搶儆谝环N質(zhì)性思考與量化分析的結(jié)合方式，其主要是應(yīng)用在動態(tài)系統(tǒng)的分析方面，無法應(yīng)用于單一數(shù)據(jù)的分析，需要借助連續(xù)且完整的數(shù)據(jù)關(guān)系進(jìn)行行為的解釋與預(yù)測。混沌理論本身可以應(yīng)用在一些預(yù)測難度高、相對復(fù)雜的系統(tǒng)當(dāng)中，因?yàn)殡娮与娐废到y(tǒng)孤戰(zhàn)的非線性與不確定性特征，可以借助混沌相空間重構(gòu)理論嵌入到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型并對數(shù)據(jù)進(jìn)行重構(gòu)，之后再將獲得的數(shù)據(jù)矩陣應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行訓(xùn)練與預(yù)測，從而獲得神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的結(jié)果預(yù)測，提升電子電路的故障預(yù)測準(zhǔn)確性。

3 電子電路故障的維修技術(shù)

3.1 斷裂故障

電子電路元器件如果存在損壞，則可能會發(fā)生短路。在維修過程中需要對元器件的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢查，對于線路斷裂進(jìn)行針對性處理。在線路維修方面，需要定時對線路中比較容易發(fā)生故障的元器件進(jìn)行檢查，觀察元器件的變形表現(xiàn)，及時檢修電子電路的引線，預(yù)防拉力異常而導(dǎo)致故障損壞。

3.2 開關(guān)過熱

電子電路元器件在變電所中具備非常廣泛的應(yīng)用，數(shù)量也比較多。電子電路元器件在導(dǎo)電結(jié)構(gòu)方面的連接點(diǎn)以及傳動結(jié)構(gòu)比較多，動觸頭的行程距離相對比較大，再加上觸頭的長時間暴露，很容易導(dǎo)致金屬氧化和塵埃污染等問題從而引發(fā)熱故障。目前來看，可以對電子電路元器件的接觸表面進(jìn)行處理，可以應(yīng)用相應(yīng)周期進(jìn)行氧化層的定期處理，并應(yīng)用二硫化鉬潤滑劑實(shí)現(xiàn)養(yǎng)護(hù)處理，其可以形成保護(hù)膜并達(dá)到隔水處理效果，同時可以應(yīng)用填平補(bǔ)平的處理，對于接觸面的磨損情況可以提供補(bǔ)償，對于接頭應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格進(jìn)行檢查，更換導(dǎo)電膏規(guī)避檢修效果下降問題。

3.3 短路故障

電子電路元器件故障中短路故障的發(fā)生率相對較高，同時短路也是比較常見的一種基礎(chǔ)故障。在電子電路元器件維修過程中，需要注重對短路的保護(hù)并做好詳細(xì)的檢查，同時在電子電路元器件的保護(hù)方面保持合理的設(shè)計(jì)，及時做好缺相故障的處理。在電路容量方面，可以設(shè)計(jì)相對獨(dú)立的熔斷器，并確保其維持單路控制，確保電子電路可以正常運(yùn)行。在檢查期間可以應(yīng)用接觸器實(shí)現(xiàn)對回路的控制，可以達(dá)到過流的保護(hù)。

4 結(jié)束語

綜上所述，電路運(yùn)行過程中是否可以正常運(yùn)行很大程度決定于電子電路，所以在具體運(yùn)行過程中需要高度重視電子電路的故障維修與管理工作，盡可能合采用合理的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)對電子電路故障的及時判斷并采取有效的防控措施保障電子電路系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性，盡可能保障電路的運(yùn)行穩(wěn)定性，提高電子電路綜合效果，為電子電路系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供支持。