電子電路故障的檢測方法探究＊

九江職業(yè)技術(shù)學(xué)院 李強 葉大偉 王蓉

在現(xiàn)代科技快速發(fā)展的過程中，電子電路在各種設(shè)備中的應(yīng)用變得更加常見，電子電路的復(fù)雜性也越來越高。雖然現(xiàn)代機械設(shè)備的精度得到有效的提升，但其在工作的過程中依然基于基礎(chǔ)的電子電路工作原理。因此，電子電路在發(fā)生故障的情況下，極易導(dǎo)致電子設(shè)備無法正常工作或者出現(xiàn)損壞的現(xiàn)象。在保障相關(guān)設(shè)備能夠正常運行過程中，需要對電子電路常見的故障類型、故障檢測方法進行有效的研究。本文針對電子電路故障的主要類型進行梳理，在此基礎(chǔ)上對故障檢測方法進行全面的分析，針對不同檢測方法的作用原理進行深入的研究，從而再組合使用不同的故障檢測方法，精準(zhǔn)確定電子電路的故障，為提升相關(guān)設(shè)備的可靠性提供良好的技術(shù)保障。

1 電子電路故障的主要原因

1.1 電路短路

電路短路是指在電路應(yīng)用的過程中，兩個或者多個較低的電阻部分產(chǎn)生直接接觸，從而導(dǎo)致電流路徑直接變短的現(xiàn)象以及電路短路極易造成設(shè)備損壞的現(xiàn)象。而引起電路短路的主要原因較為復(fù)雜，比如在電路設(shè)計的過程中，現(xiàn)代常見電子電路的PCB 板阻容器跑花現(xiàn)象，會導(dǎo)致PCB 板的相交線路出現(xiàn)短路的現(xiàn)象。而在電子零件損壞或者失效的情況下，有可能引起電路短路的現(xiàn)象。例如，在阻塞二極管無法正常發(fā)揮工作的情況下，出現(xiàn)的短路現(xiàn)象會導(dǎo)致該電路板失效，無法正常工作。此外，在線路傳輸信號、電流的過程中，由于外力的影響，金屬線纜、導(dǎo)管出現(xiàn)斷裂，從而導(dǎo)致不同路的金屬導(dǎo)線相交，引起電路的短路現(xiàn)象。

1.2 電路開路

電路開路是指電子電路的回路并沒有接通或者出現(xiàn)中斷的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致電流、信號無法得到及時地傳輸。由于在電路開路的情況下，電路內(nèi)部并沒有任何電流，從而使電路無法正常工作。通常情況下電路出現(xiàn)開路的原因，可能是電路板自身的損壞、線纜松脫、接觸不良等原因所導(dǎo)致的，但在實際應(yīng)用的過程中，也有可能是因為元件的損壞失效所引起的。此外，在實際應(yīng)用的過程中，也有可能是因為電子元件的規(guī)格無法兼容當(dāng)前的電路系統(tǒng)，從而導(dǎo)致電路系統(tǒng)無法正常工作[1]。例如，在使用二極管的情況下，若二極管的工作電壓高于電路運行的電壓，則會導(dǎo)致二極管無法正常打開，也讓電路出現(xiàn)開路故障。

1.3 電路元件失效

在電子電路使用的過程中，由于長時間的使用老化，會造成元件出現(xiàn)性能下降、損壞等情況，從而導(dǎo)致電路無法正常工作，而不同的電路元件，其在失效后引起的故障有一定的差別。通常情況下會導(dǎo)致電路的阻值出現(xiàn)變化，特別是一些對溫度、運行時間較為敏感的電阻，在長時間的運行之后會出現(xiàn)電路阻值的變化，從而進一步引起短路、開路等不同的故障。而在電容器損壞或者失效的情況下，電路整體的性能會發(fā)生改變，從而造成嚴(yán)重的故障現(xiàn)象。二極管損壞的情況下，則會對二極管的導(dǎo)通電阻值帶來影響，使電路出現(xiàn)不穩(wěn)定的工作狀態(tài)或者失效的情況[2]。此外，晶體管、繼電器等常見的電路元件在失效的情況下，也會對電路整體的性能帶來影響，因此需要及時更換失效的電子元件，以保障良好的工作效果。

1.4 電壓波動

在電子電路運行的過程中，電源、供電線路出現(xiàn)變化時，會對電路的電壓帶來嚴(yán)重的影響，瞬時或者連續(xù)性的波動，會打破電子電路的正常運行狀態(tài)。例如，在電網(wǎng)故障的情況下，瞬時的負(fù)載變化會導(dǎo)致電子電路出現(xiàn)短暫的波動，從而引起電壓波動的情況。而在實際使用的過程中，由于部分電子設(shè)備在啟動的過程中需要使用較大的電流，在該設(shè)備啟動時，會造成電壓短暫下降的現(xiàn)象。此外，電壓供電不穩(wěn)定、電線接觸不良等現(xiàn)象也極易引起電壓波動的情況，從而使電路的負(fù)載出現(xiàn)不穩(wěn)定的狀態(tài)，在實際應(yīng)用的過程中極易造成電子電路出現(xiàn)短暫的故障，或者在瞬時高電壓的影響下，部分元件的電阻被擊穿，從而導(dǎo)致元件無法正常工作[3]。

1.5 溫度上升引起的元件性能變化

電子設(shè)備在工作的過程中，電路中的電阻或在電壓的影響下會產(chǎn)生一定的熱量，而環(huán)境溫度的變化也會導(dǎo)致電路元件的性能發(fā)生較大的變化。特別是在電路元件長期工作的過程中，電流電壓的共同作用會導(dǎo)致電路元件出現(xiàn)發(fā)熱、溫度升高的情況，而溫度的變化會導(dǎo)致元件的性能出現(xiàn)變化。例如，溫度傳感器的工作原理，就是利用在溫度變化下兩種不同導(dǎo)體或者半導(dǎo)體之間形成的熱電偶，當(dāng)一端溫度升高時，傳感器回路中會形成一定的電動勢，而溫度升高的速度和大小都會對電動勢的大小帶來影響，從而使元件的性能出現(xiàn)變化，對電子電路的正常運行帶來多方面的影響。

1.6 誤操作

電子電路在工作的過程中，其本身具有一定的工作邏輯，而誤操作會導(dǎo)致電子電路原本的工作邏輯被破壞，從而引起電子電路的故障現(xiàn)象。當(dāng)操作人員對電子電路不熟悉時，會導(dǎo)致電子電路的操作順序出現(xiàn)變化，從而使電子電路的工作邏輯被打破，造成電子電路的故障現(xiàn)象。例如，啟動設(shè)備之前優(yōu)先開啟電源，會導(dǎo)致電源對設(shè)備的開關(guān)回路帶來瞬時的沖擊，從而造成相關(guān)電子元件出現(xiàn)損壞的現(xiàn)象。

2 電子電路故障的檢測方法

2.1 視覺檢測法

視覺檢測法是最常見的電子電路故障檢測方法，通過觀察電路元器件的表面，對元器件是否存在損傷、碰撞等現(xiàn)象進行檢查，在此基礎(chǔ)上初步建立維修方案。首先，需要對元器件的外觀進行檢查，通過觀察元器件的外觀，對元器件的燒焦、損壞現(xiàn)象進行檢查，特別是在元器件出現(xiàn)變色、燒焦現(xiàn)象的情況下，需要重點檢查該元器件是否出現(xiàn)損壞失效現(xiàn)象，并將其的維修作為電子電路維修的重點。其次，需要對電子電路的連通情況進行檢查，確保各個線纜的連接方式符合電子電路的運行要求，同時需要對連接處的焊接、結(jié)合情況進行檢查，確保線纜連接規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)，并對存在問題的地方進行及時的修復(fù)。而在焊接處的檢查過程中，還需要對焊點的均勻程度、卷起、斷裂現(xiàn)象進行檢查，以避免焊接質(zhì)量不佳所造成的開路短路現(xiàn)象[4]。最后，還需要對設(shè)備進行拆裝檢查，通過拆開不同的電路，并對電路元器件的位置、數(shù)量進行判斷和比較，同時還需要對電路元器件的損傷情況進行檢查，以保障電路元器件工作在良好的狀態(tài)下。作為初級檢測方法，視覺檢測通常與其他檢測方式一同使用，但是在電子電路檢查的過程中，對電子電路變色現(xiàn)象的檢查，可以進一步確定故障檢測的重點區(qū)域，并配合其他檢測方式提升故障檢測的精度。

2.2 測量檢測法

該檢測方式可以通過對電子電路運行過程中的電流、電壓、波形等參數(shù)進行有效的檢測和比較，從而快速找出電子電路存在的故障。在實際檢測的過程中，電壓與電流測量相對比較常見，使用萬用表、數(shù)字多用表等電壓測量工具，對電路中各個工作點的電壓進行測量，根據(jù)電子電路的設(shè)計圖紙，判斷電壓是否屬于正常值。若出現(xiàn)異常的情況下，則需要對各個節(jié)點的電壓進行依次排查，從而找出可能存在的故障位置，然后進行有效的維修和更換。電流測量同樣如此，在測量電流的同時，還需要確保電流沒有超出電子電路設(shè)計負(fù)載，特別是在檢測的過程中，需要嚴(yán)格控制輸入電流，以避免短路情況下檢測過程對電路元件造成進一步損害[5]。此外，還可以對電子電路的電阻值進行檢查，由于不同元件的電阻通常擁有一個固定值，在判斷是否存在故障元件的過程中，可以通過對該元件的阻值進行測量，以確定該元件是否能夠正常工作。而在電阻值不正常的情況下，相關(guān)的元件肯定發(fā)生了故障，需要對其進行針對性的處理。

2.3 元器件替換

在電子電路故障檢測的過程中，部分容易出現(xiàn)故障的元器件可以通過替換的方式進行檢測。在根據(jù)故障現(xiàn)象、維修經(jīng)驗進行判斷的過程中，可以對存在故障嫌疑的元器件進行更換。同時，還可以通過更換電源、控制板等組件，來判斷是否屬于該元件、組件的故障。在確定故障后，需要對其進行及時的維修，以保障良好的工作效果。但在元器件替換的過程中，必須注意元器件、組件的型號要符合電子電路工作的要求，并對替換的位置進行標(biāo)注，同時在拆卸的過程中，需要保持?jǐn)嚯姷墓ぷ鳡顟B(tài)，以防止拆卸和安裝過程中造成的二次故障現(xiàn)象。例如，在電源組件的更換過程中，可以使用可調(diào)試電源對電源的供電進行調(diào)整，查看電子電路的故障是否消失，系統(tǒng)是否恢復(fù)正常工作。若依然存在故障的情況下，則需要對系統(tǒng)中的其他元器件、組件進行有效的更換。這種方法需要一定的技術(shù)和經(jīng)驗支持，對維修工作人員的能力要求相對較高，因此多用于常見故障的檢測過程中。

2.4 對比檢測法

該檢測法是將故障的電子電路與正常的電子電路進行對比，對電子電路在工作過程中的各種數(shù)值進行對比，從而判斷電子電路的故障狀態(tài)。在實際展開的過程中，首先，需要準(zhǔn)備同型號的電子電路，或者確定該電子電路的圖紙，并對各項數(shù)值有清晰、明了的認(rèn)識。其次，啟動電子電路，并對電子電路的各項參數(shù)進行檢測和比較，根據(jù)不同設(shè)備以及設(shè)計圖紙中的工作狀態(tài)，對比判斷故障電路與正常電路之間的區(qū)別。最后，進一步細(xì)化對元器件、組件之間的數(shù)值比較。在數(shù)值比較的過程中，必須重視器件的參數(shù)、規(guī)格、所處的位置與正?；蛘咴O(shè)計圖紙完全一致。并對出現(xiàn)差異的部分展開進一步的檢測與對比，從而有效確定故障所在區(qū)域。在確定故障區(qū)域后，需要進一步采用其他檢測設(shè)備對元器件的工作狀態(tài)進行深入的對比，從而具體分析故障產(chǎn)生的原因，并及時排除故障。

2.5 信號跟蹤

現(xiàn)代電子電路在工作的過程中，會持續(xù)不斷的發(fā)出信號，因此可以采取信號跟蹤的方式，確定電子電路是否存在故障。在展開信號跟蹤檢測的過程中，首先需要確保電子電路測試電源、電壓的正常，符合測試的標(biāo)準(zhǔn)。并向電子電路中發(fā)送一個測試信號，對測試信號的傳輸情況進行跟蹤。在選定信號源后，需要對電子電路的各個區(qū)域以及對信號的輸出進行檢測，若該信號在某些區(qū)域沒有正常輸出，則可以確定電子電路的故障區(qū)域在此。而在跟蹤的過程中，需要從信號源開始對電子電路的信號傳播路徑進行檢測，使用示波器對信號的傳輸情況進行檢測。在信號正常傳遞的情況下，不會出現(xiàn)波形紊亂的現(xiàn)象。若波形異常，則說明該區(qū)域可能存在故障。在發(fā)現(xiàn)故障信號后，需要對該區(qū)域的部件、元器件進行檢查，分析其的工作狀態(tài)，從而判斷具體的故障點。

2.6 溫度檢測

電子電路在運行的過程中，會不可避免地受到電壓、電流、電阻的影響而產(chǎn)生溫度，特別是在短路的情況下，出現(xiàn)故障的電路區(qū)域會出現(xiàn)溫度快速升高的現(xiàn)象，因此可以使用溫度檢測儀對故障區(qū)域進行有效的檢測。在檢測的過程中，首先需要對電子電路進行有效的清潔，去除包裹的灰塵、油脂，以提升溫度檢測的精度。然后使用紅外成像儀、熱電偶等儀器對電子電路的工作溫度進行檢測。例如，在紅外成像儀的檢測過程中，需要對不同元器件的位置進行掃描，發(fā)現(xiàn)溫度變化較大的區(qū)域，從而判斷電子電路的故障范圍，然后記錄測量結(jié)果。此外，由于電子電路在正常工作的過程中，自身也會產(chǎn)生一定的熱量。為了避免該數(shù)值對檢測結(jié)果帶來的影響，需要比較各器件、元件之間的溫度差異，重點分析溫差較大的區(qū)域，以快速判斷故障現(xiàn)象。

2.7 頻率檢測

頻率檢測需要對電子電路中各個部件、元器件的工作頻率進行檢查，從而判斷相關(guān)部件、元器件是否出現(xiàn)故障現(xiàn)象。在檢測的過程中，需要使用信號發(fā)生器、頻率計連接電子電路。與信號檢測法相同，向電子電路中輸入測試信號，將標(biāo)準(zhǔn)的頻率信號輸入到電子電路中，然后使用頻率計讀取頻率值，根據(jù)頻率值的對比和分析，判斷該部件、元器件是否處于正常工作的范圍，若出現(xiàn)頻率異常的現(xiàn)象，則說明該部件、元器件可能存在故障。同時，頻率檢測法對檢測人員的專業(yè)知識有較高的要求，需要掌握設(shè)備的使用方法和判斷方法，在實際檢測的過程中，還需要根據(jù)電子電路故障的具體狀態(tài)，對頻率檢測的參數(shù)進行有效的調(diào)整，從而提升故障檢測的準(zhǔn)確率。

3 結(jié)語

綜上所述，現(xiàn)代電子電路的復(fù)雜程度變得越來越高，引起電子電路故障的內(nèi)外因素較為復(fù)雜，為了進一步提升電子電路故障的檢測準(zhǔn)確率，需要綜合使用不同的故障檢測方法，有效提升故障檢測的精度。同時，由于電子電路故障通常具有一定的連續(xù)性，某一故障會引起其他元器件、部件的連續(xù)故障，所以在實際判斷的過程中，需要采取點面結(jié)合的辦法，從而快速找出故障，排除故障。

引用

[1] 張灝.電子電路故障的檢測方法分析[J].集成電路應(yīng)用,2023,40(2):114-115.

[2] 謝旻.電力電子電路故障診斷方法仿真[J].計算機仿真,2013,30(12):372-375.

[3] 張潔.電子電路故障檢測技術(shù)研究[J].電聲技術(shù),2019,43(2):75-77.

[4] 何駿.電子電路發(fā)生故障的檢測方法與技巧探析[J].電子世界,2018(15):95-96.

[5] 葛維軍.電子電路故障檢測方法與技巧[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品,2011(22):155-156.