綜合測(cè)試與故障診斷4

1、第四章第四章 模擬電路故障診斷原理及其故障字典法模擬電路故障診斷原理及其故障字典法參考書：n朱大奇，設(shè)備故障診斷原理與實(shí)踐，北京，電子工業(yè)出版社，1997。n楊士元，模擬系統(tǒng)的故障診斷與可靠性設(shè)計(jì)，清華大學(xué)出版社，2001。444.4.2 故障字典法故障字典法第三章第三章 電路系統(tǒng)測(cè)試與故障診斷方法電路系統(tǒng)測(cè)試與故障診斷方法- -模擬電路故障診斷方法模擬電路故障診斷方法直流故障字典法實(shí)例分析 網(wǎng)絡(luò)描述：共有網(wǎng)絡(luò)描述：共有50個(gè)電阻、個(gè)電阻、4個(gè)個(gè)電感、電感、9個(gè)三極管，個(gè)三極管，7個(gè)二極管和個(gè)二極管和4個(gè)穩(wěn)壓管，總共個(gè)穩(wěn)壓管，總共43個(gè)節(jié)點(diǎn)和個(gè)節(jié)點(diǎn)和4種種電源。電源。故障定義：無(wú)源元器件如電故

2、障定義：無(wú)源元器件如電阻、電感、電容和二極管的阻、電感、電容和二極管的可靠性較高，發(fā)生故障的概可靠性較高，發(fā)生故障的概率較?。痪w三極管和穩(wěn)壓率較?。痪w三極管和穩(wěn)壓二極管發(fā)生故障的概率較大，二極管發(fā)生故障的概率較大，是關(guān)鍵元件。是關(guān)鍵元件。測(cè)試點(diǎn)選擇：全部測(cè)試點(diǎn)選擇：全部43個(gè)節(jié)點(diǎn)個(gè)節(jié)點(diǎn)都選作測(cè)試點(diǎn)是不明智的。都選作測(cè)試點(diǎn)是不明智的。這里選用了這里選用了2,5,8,11,16, 18,26,27,33和和36共共 10個(gè)個(gè)測(cè)試點(diǎn)。測(cè)試點(diǎn)。輸入激勵(lì)輸入激勵(lì)：電路圖中電路圖中14,21,25,35,42是輸入節(jié)是輸入節(jié)點(diǎn)。其中點(diǎn)。其中節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)14可可以作為激以作為激勵(lì)端口，勵(lì)端口，該節(jié)點(diǎn)上該節(jié)點(diǎn)

3、上允許施加允許施加30V的的直流電壓直流電壓作為激勵(lì)作為激勵(lì)信號(hào)。信號(hào)。故障號(hào)碼故障號(hào)碼故障說明故障說明故障號(hào)碼故障號(hào)碼故障說明故障說明F0 正常狀態(tài)正常狀態(tài) F11 V6bcsF1 V1bes F12 V6boF2 V2ces F13 VDz1oF3 V2bo F14 VDz1sF4 V3bes F15 VDz2oF5 V3bo F16 VDz2sF6 V4bes F17 VDz3oF7 V4bo F18 VDz3sF8 V5bes F19 VDz4oF9 V5bo F20 VDz4sF10 V6bes電阻故障模擬（其它元件故障模擬類似）電阻故障模擬（其它元件故障模擬類似）有一個(gè)有一個(gè)正常情

4、正常情況和況和20個(gè)故障個(gè)故障情況共情況共21種，種，有兩個(gè)有兩個(gè)輸入激輸入激勵(lì)向量，勵(lì)向量，共需共需212=42次次電路測(cè)電路測(cè)試。在試。在10個(gè)測(cè)個(gè)測(cè)試點(diǎn)上試點(diǎn)上共可得共可得出出420個(gè)電壓個(gè)電壓值。值。PSPICEPSPICE軟件仿真數(shù)據(jù)軟件仿真數(shù)據(jù)保留的節(jié)點(diǎn)刪除的節(jié)點(diǎn)電路故障狀態(tài)模糊集劃分電路故障狀態(tài)模糊集劃分 根據(jù)前面表中節(jié)點(diǎn)根據(jù)前面表中節(jié)點(diǎn)2,5,11,8,162,5,11,8,16上的電壓數(shù)據(jù)，考慮到因元器上的電壓數(shù)據(jù)，考慮到因元器件容差等因素形成的模糊帶，把各種狀態(tài)所對(duì)應(yīng)的所有節(jié)點(diǎn)電壓模件容差等因素形成的模糊帶，把各種狀態(tài)所對(duì)應(yīng)的所有節(jié)點(diǎn)電壓模擬值作為原始數(shù)據(jù)，對(duì)于每個(gè)節(jié)點(diǎn)挑選

5、其中比較密集的數(shù)據(jù)群構(gòu)成擬值作為原始數(shù)據(jù)，對(duì)于每個(gè)節(jié)點(diǎn)挑選其中比較密集的數(shù)據(jù)群構(gòu)成數(shù)個(gè)模糊集?？删唧w劃分為下列幾個(gè)模糊集。數(shù)個(gè)模糊集。可具體劃分為下列幾個(gè)模糊集。2-30Vn故障的隔離故障的隔離 利用模糊集作為特征隔離故障的基本原則：利用模糊集作為特征隔離故障的基本原則：n任何只包含一個(gè)故障的模糊集可以唯一確定（隔離）這個(gè)故障。任何只包含一個(gè)故障的模糊集可以唯一確定（隔離）這個(gè)故障。n任意只含有一個(gè)故障的若干模糊集之交集，可以唯一確定這個(gè)故障。任意只含有一個(gè)故障的若干模糊集之交集，可以唯一確定這個(gè)故障。n任意只含有一個(gè)故障的若干模糊集之對(duì)稱差，可以唯一確定這個(gè)故任意只含有一個(gè)故障的若干模糊集之

6、對(duì)稱差，可以唯一確定這個(gè)故障。障。 按規(guī)則按規(guī)則1 1可診斷出可診斷出1212種故障，種故障，F(xiàn)2F2，F(xiàn)3F3，F(xiàn)5F5，F(xiàn)7F7，F(xiàn)9F9，F(xiàn)13F13，F(xiàn)15F15，F(xiàn)16F16，F(xiàn)17F17，F(xiàn)18F18，F(xiàn)19F19，F(xiàn)20F20。 按規(guī)則按規(guī)則2 2可診斷出可診斷出F6F6，F(xiàn)4F4等其它幾種故障，只有故障等其它幾種故障，只有故障F10F10和和F12F12不能區(qū)分。一般情況下，還需要增加刪試點(diǎn)以期區(qū)分這兩個(gè)故障。不能區(qū)分。一般情況下，還需要增加刪試點(diǎn)以期區(qū)分這兩個(gè)故障。但是現(xiàn)在從故障表中可看出，這兩個(gè)故障都是晶體三級(jí)管但是現(xiàn)在從故障表中可看出，這兩個(gè)故障都是晶體三級(jí)管T6T6的故

7、障。的故障。換句話說，故障已經(jīng)可以定位到元件級(jí)了，因此沒有必要作進(jìn)一步換句話說，故障已經(jīng)可以定位到元件級(jí)了，因此沒有必要作進(jìn)一步的隔離。的隔離。 只要利用只要利用v2v2，v5v5，v8v8，v11v11和和v16v16在兩種輸入條件下的在兩種輸入條件下的1010個(gè)個(gè)模糊集可以隔離其中模糊集可以隔離其中1919個(gè)故障，所以最后可確定以這五個(gè)測(cè)試個(gè)故障，所以最后可確定以這五個(gè)測(cè)試點(diǎn)的模糊域中心值構(gòu)成字典。點(diǎn)的模糊域中心值構(gòu)成字典。 測(cè)后分析（故障診斷）測(cè)后分析（故障診斷）上述故障字典在實(shí)際使用時(shí)，上述故障字典在實(shí)際使用時(shí)， 還存在下述幾個(gè)問題：還存在下述幾個(gè)問題： 在應(yīng)用故障隔離準(zhǔn)則在應(yīng)用故障隔

8、離準(zhǔn)則1 1，2 2和和3 3作故障隔離時(shí)，沒有給出作故障隔離時(shí)，沒有給出計(jì)算機(jī)實(shí)施的算法。計(jì)算機(jī)實(shí)施的算法。 測(cè)后作故障分析（診斷）時(shí)需要計(jì)算大量的測(cè)后作故障分析（診斷）時(shí)需要計(jì)算大量的SSDSSD。 在測(cè)后作故障診斷時(shí)，如果實(shí)際故障是軟故障，或字在測(cè)后作故障診斷時(shí)，如果實(shí)際故障是軟故障，或字典中不包括這個(gè)實(shí)際故障，則搜索最小的典中不包括這個(gè)實(shí)際故障，則搜索最小的SSDSSD時(shí)，由于時(shí)，由于最小的最小的SSDSSD總是存在的，所以會(huì)造成故障的誤診斷，而總是存在的，所以會(huì)造成故障的誤診斷，而不能給出不能給出“字典中不存在此故障字典中不存在此故障”或或“本字典不能診本字典不能診斷該故障斷該故障”

9、一類的信息。一類的信息。因此，下面介紹一種因此，下面介紹一種故障編碼字典的生成方法故障編碼字典的生成方法。故障 +30V V2 +30V V5+30V V8 +30V V11 +30V V16 -30V V2 -30V V5 -30V V8 -30V V11-30V V16F31415414141F61441414141F151473414141F71561414141F203141114141F05111114141F165121114141F185141112141F145141114121115141114141F25141151411F45141151441F

10、55141151561F85141154141F175141157141F105141414141F125141414141F135141151471F95141156141F197141414141故障編碼字典 有了由故障測(cè)試碼構(gòu)成的字典后，故障的測(cè)后分析就有了由故障測(cè)試碼構(gòu)成的字典后，故障的測(cè)后分析就簡(jiǎn)單了，步驟如下：簡(jiǎn)單了，步驟如下：n在對(duì)一個(gè)被測(cè)電路取得測(cè)試向量后，對(duì)向量中的每個(gè)在對(duì)一個(gè)被測(cè)電路取得測(cè)試向量后，對(duì)向量中的每個(gè)元素根據(jù)模糊域的范圍，確定它們的模糊集號(hào)，從而元素根據(jù)模糊域的范圍，確定它們的模糊集號(hào)，從而得到該故障的測(cè)試編碼。得到該故障的測(cè)試編碼。n根據(jù)故障的測(cè)試編碼，在故障

11、編碼字典中搜索與之對(duì)根據(jù)故障的測(cè)試編碼，在故障編碼字典中搜索與之對(duì)應(yīng)的故障號(hào)或故障狀態(tài)，從而確定被測(cè)電路當(dāng)前的狀應(yīng)的故障號(hào)或故障狀態(tài)，從而確定被測(cè)電路當(dāng)前的狀態(tài)。態(tài)。 n測(cè)后故障分析測(cè)后故障分析如果對(duì)一電路測(cè)得在如果對(duì)一電路測(cè)得在+30V+30V時(shí)測(cè)試向量為時(shí)測(cè)試向量為 V=v2 v5 v8 v11 v16=1.0 8.2 5.4 1.2 6.1V=v2 v5 v8 v11 v16=1.0 8.2 5.4 1.2 6.1， 則首先根據(jù)則首先根據(jù)模糊集表，查得它的故障編碼為模糊集表，查得它的故障編碼為1441414414，從故障編碼字典表可查從故障編碼字典表可查得，得， 這是故障這是故障F6F6。如果測(cè)得在如果測(cè)得在+30V+30V時(shí)測(cè)試向量為時(shí)測(cè)試向量為 V=v2 v5 v8 v11 v16=1.0 8.2 5.4 1.2 0.1V=v2 v5 v8 v11 v16=1.0 8.2 5.4 1.2 0.1， 則首先根據(jù)則首先根據(jù)模糊集表，查得它的故障編碼為模糊集表，查得它的故障編碼為1441114411，而在故障編碼字典中找而在故障編碼字典中找不到這個(gè)代碼，不到這個(gè)代碼， 因此，這個(gè)故障不能確定。因此，這個(gè)故障不能確定。如果對(duì)一電路測(cè)得在如果對(duì)一電路測(cè)