航空電子設(shè)備故障診斷技術(shù)研究

蔣成剛

貴陽航空電機有限公司，貴州 貴陽 550000

0 引言

隨著我國工業(yè)產(chǎn)業(yè)和各項科技技術(shù)的不斷向前發(fā)展，特別是融入更加先進(jìn)的計算機技術(shù)后，使得航空電子設(shè)備的整體結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，并且設(shè)備的自動化程度越來越高，不但同一種設(shè)備不同部分之間的銜接非常緊密，各個構(gòu)件之間的耦合關(guān)聯(lián)也比較復(fù)雜，在設(shè)計使用過程中需要保證其具有一種整體性的運轉(zhuǎn)模式。如果航空電子設(shè)備某個位置產(chǎn)生嚴(yán)重故障，可能會引發(fā)一系列連鎖故障反應(yīng)，導(dǎo)致電子設(shè)備無法正常運行，輕者會出現(xiàn)停機情況，嚴(yán)重情況下會造成航空設(shè)備出現(xiàn)災(zāi)難性事故。因此，必須對航空電子設(shè)備故障進(jìn)行全面判斷和分析，有效引入更加先進(jìn)的設(shè)備故障診斷方法，以保證航空電子設(shè)備的穩(wěn)定性。

1 航空電子設(shè)備常見故障類型

1.1 自動檢測設(shè)備故障

自動檢測設(shè)備是整個航空電子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的重要環(huán)節(jié)。如果這種自動測試設(shè)備以板卡的形式進(jìn)行呈現(xiàn)，那么很容易出現(xiàn)板卡連接失效，或者是出現(xiàn)線路連接錯誤等問題。通常情況下，航空電子設(shè)備使用的是封裝式的處理模式，一旦在設(shè)備自動檢測工作模塊產(chǎn)生破壞性錯誤問題，則難以對故障元件進(jìn)行綜合判斷和分析。為此，將設(shè)備主板中需要進(jìn)行局部焊接的連接口進(jìn)行連通，但是由于受到腐蝕性液體、潮濕環(huán)境、高溫條件、高壓條件等影響會造成生銹問題，導(dǎo)致無法完全形成接觸[1]。

1.2 航空電源設(shè)備故障問題

因為航空設(shè)備各個工作模塊都有電氣部件，所以電氣故障問題逐漸發(fā)展成為航空設(shè)備的常見故障形式。這些設(shè)備主要為航空設(shè)備提供能量，當(dāng)設(shè)備產(chǎn)生故障時，主要是電源瞬時過載，或者是由電源燒毀產(chǎn)生短路所造成的。電子設(shè)備中的穩(wěn)壓芯片，在穩(wěn)壓電源中發(fā)揮出明顯優(yōu)勢，因此在進(jìn)行故障檢測過程中，需要充分重視電壓芯片的檢測以及調(diào)解工作，再進(jìn)行其他軟件的相關(guān)檢測。

1.3 計算機控制系統(tǒng)故障問題

計算機控制系統(tǒng)屬于整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中非常重要的部分之一，其故障主要與計算機的代碼、亂碼等問題相關(guān)。隨機代碼是影響計算機信號處理系統(tǒng)的關(guān)鍵點，其內(nèi)容表現(xiàn)錯誤是由顯示控制系統(tǒng)的失效問題所造成的。因此，通常情況下無法以安裝和替換數(shù)字新號，顯示器處理器在檢測工作內(nèi)容方面會產(chǎn)生誤差，需要根據(jù)處理器的檢測工作狀態(tài)，有效評估該裝置的系統(tǒng)故障問題。

2 航空電子設(shè)備故障診斷技術(shù)

2.1 數(shù)字電路故障診斷

在數(shù)字電路設(shè)備的運行工作過程中，各個不同環(huán)節(jié)的電路設(shè)備以及對應(yīng)的元器件，經(jīng)常會產(chǎn)生各種多樣化故障問題。為了實現(xiàn)對各環(huán)節(jié)電路所產(chǎn)生的故障問題情況的精確判斷，需要對故障類型進(jìn)行合理區(qū)分，即構(gòu)造問題的模型化處理。在數(shù)字電路設(shè)備中，比較常見的模型化故障問題，主要表現(xiàn)在橋接故障、固定型故障和暫態(tài)故障。針對上述問題可以采取不同的診斷工作方法，如測試碼生成法、偽窮舉測試法等。其中，偽窮舉測試診斷工作方法主要是基于偽舉類測試工作的基礎(chǔ)上，對電子設(shè)備的電路情況進(jìn)行分析，保證每一個被劃分的電路在進(jìn)行偽舉測試工作，可以最大限度地降低測試工作次數(shù)，保證數(shù)字電路設(shè)備的正常運行[2]。測試碼生成法主要是在使用工作中，對電路中存在的不同問題進(jìn)行整體性檢測，同時通過使用遞算法和布爾差分法生成相應(yīng)的測試碼序列，保證故障問題定位的精確性。測試碼生成法流程如圖1所示。

圖1 測試碼生成法流程圖

2.2 模擬電路故障診斷

當(dāng)前在非線性系統(tǒng)理論研究工作的開展背景下，推動了模擬電路故障診斷技術(shù)的快速發(fā)展和進(jìn)步。在工作過程中所采用的方法，主要包含測試工作前的模擬診斷和測試后的模擬診斷分析。首先，檢測前的模擬分析法。該方法是比較常見的故障診斷方法，經(jīng)常被使用在模擬電路的故障診斷工作中，通常是使用計算機平臺采取仿真模擬分析，對電路中存在的各種誤故障問題進(jìn)行判斷，如圖2所示。其次，檢測后的模擬分析法。該方法的主要特點是根據(jù)測量信息條件，有效模擬供電電路工作狀態(tài)，在檢測工作完成后，通過采取參數(shù)識別和故障證實技術(shù)方法來進(jìn)行處理。其中，參數(shù)識別技術(shù)主要是基于數(shù)據(jù)的拓?fù)涔ぷ麝P(guān)系，通過輸入對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)信號，同時自動識別網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中的重要參數(shù)信息，根據(jù)最終檢索所得到的公差值判斷網(wǎng)絡(luò)中的信息類別，然后查找參數(shù)公差邊界信息，對其中產(chǎn)生的錯誤因素進(jìn)行提取。

圖2 模擬電路故障診斷法

2.3 故障證實技術(shù)

故障證實技術(shù)主要是基于預(yù)先的構(gòu)想猜測電路供電過程中產(chǎn)生的誤差問題，并且根據(jù)相關(guān)測量數(shù)據(jù)，確認(rèn)預(yù)先的構(gòu)想是否正確，如果二者之間的匹配假設(shè)存在誤差則會出現(xiàn)錯誤位置判斷，如果供電電路中存在多種故障問題，同時各種問題相互之間也存在一定關(guān)聯(lián)和影響，在測試和驗證各個不同假設(shè)過程中，所產(chǎn)生的額外工作量更大。為了有效降低工作量，同時綜合考慮到模擬電路的公差參數(shù)，通常會使用網(wǎng)絡(luò)分離工作方法，也稱之為電路切割法。這種分等級的診斷工作方法可以有效提高診斷工作效率和穩(wěn)定性[3]。

3 常用電子設(shè)備故障診斷方法

在航空電子設(shè)備故障診斷工作過程中，通常會使用問題識別和分類分析方法，當(dāng)前所使用的設(shè)備診斷技術(shù)方法，主要包含信號處理法、模型分析法以及基于知識的故障診斷工作方法。

第一，基于信號處理工作方法。在信號處理工作過程中，主要包含信號模型，如頻譜的變化函數(shù)以及對應(yīng)信號波形條件，可以有效測量出信號信息的變化程度，區(qū)分頻率變化參數(shù)數(shù)值以及對應(yīng)的檢測誤差情況。

第二，基于模型解析分析工作方法。根據(jù)最終的診斷工作對象成立對應(yīng)的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)模型，測量所獲取的信息必須根據(jù)適當(dāng)?shù)姆绞秸归_并且進(jìn)一步優(yōu)化和完善。通過對比測試對象數(shù)據(jù)信息進(jìn)一步精確數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)模型，更加側(cè)重于測試工作對象以及對應(yīng)的模型信息，可以對航空電子設(shè)備的運行故障問題進(jìn)行更深層次的診斷和處理。

第三，專家系統(tǒng)故障診斷方法。對于電子設(shè)備故障診斷工作方法，可不直接用于設(shè)計精確的數(shù)據(jù)模型中，而需要使用模糊故障診斷專家系統(tǒng)來進(jìn)行處理。在專家系統(tǒng)故障診斷工作過程中，需要有效收集被診斷的相關(guān)參數(shù)信息，同時采用不同的工作原則，隨時調(diào)用各種不同類型的應(yīng)用工作程序，保證該程序在使用過程中可以為廣大用戶索取特定的故障診斷參數(shù)信息，有效找到設(shè)備故障問題產(chǎn)生的具體位置，保證故障問題得以快速處理。

4 結(jié)束語

綜上所述，隨著我國航空航天事業(yè)的不斷發(fā)展，對各種先進(jìn)航空電子設(shè)備的應(yīng)用程度越來越高。在現(xiàn)階段我國軍事化領(lǐng)域的發(fā)展過程中，對于各種航空設(shè)備的使用可靠性以及可維修性提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)，做好航空電子設(shè)備的故障診斷工作非常關(guān)鍵，是航空航天事業(yè)快速發(fā)展的重要保障。