摘要：該文根據(jù)檢測、估計理論以及數(shù)字信息處理技術(shù)，論述了新型電子設(shè)備故障自動檢測系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)；提出了以微處理器為核心的自動數(shù)據(jù)采集、故障自動診斷系統(tǒng)以及具體硬軟件電路的實現(xiàn)。實現(xiàn)該系統(tǒng)對于新型電子設(shè)備朝著自動化，智能化方向發(fā)展，提高新型電子設(shè)備的可靠性具有一定的實用價值。

關(guān)鍵詞：電子設(shè)備 故障 檢測

中圖分類號：TP274 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）04（b）-0224-01

1 系統(tǒng)設(shè)計原則

1.1 設(shè)計自動故障自檢電路時應預以考慮的問題

（1）自檢電路的可靠性應高于被檢對象的可靠性，所選元件的故障率要比被檢對象元件的故障率小一至二個數(shù)量級。

（2）在電子設(shè)備上加自檢電路后，不能影響或改變電子設(shè)備設(shè)計的性能參數(shù)。

（3）自檢電路應在自身發(fā)生故障后，迅速自動和被檢對象脫離，使被檢對象受到保護，并能給出自檢電路故障指示和被檢對象某部分不再受到監(jiān)視的指示。

（4）自檢電路的檢測點應首先安排在可能產(chǎn)生危險性故障以及有嚴重經(jīng)濟后果和故障率高的部位，也要滿足自動分離故障的要求，并使故障覆蓋率達到一定要求。

（5）自檢電路應能將故障無模糊地孤立至規(guī)定的區(qū)域位置。

（6）自檢電路應具有優(yōu)良的性能價格比。

（7）本自檢電路的檢測、分離層次定為對電子設(shè)備有重要影響的電路。

（8）硬件、軟件相結(jié)合，只要內(nèi)存容量足夠、檢測時間允許，應盡可能地采用軟件完成檢測。

1.2 需要解決的關(guān)鍵技術(shù)問題是

（1）測試區(qū)劃分和測試點確定，被測信號的確定和故障識別準則。

（2）被測信號歸一化。

（3）被測信號檢測、處理和比較，必要時顯示值的大小。

（4）故障的告警等。

1.3 測試點和診斷門限的確定

測試點的配置以不影響原系統(tǒng)的性能為前提，以盡可能少的點判決盡可能多的故障為原則，根據(jù)電子設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點、工作原理、故障的先驗知識、故障率等來劃分檢測區(qū)，確定工作點。利用如下技巧：將大系統(tǒng)分成若干個相對獨立的分系統(tǒng)，將分系統(tǒng)按單列可更換單元設(shè)計。在本方案中即按電子設(shè)備各功能電路板分區(qū)，將單列可更換單元定為各級電路級。采用連續(xù)多次采樣，然后對其取平均值的方式判別測試點是否有故障，實際上是對觀測數(shù)據(jù)進行時間平滑，從而減少瞬間波動（躁聲或干擾）引起的虛警。

2 硬件組成

整個硬件以單片機為中心組織電路，組成一個單片機應用系統(tǒng)，包括信號源、微信號提取與放大，模擬量數(shù)據(jù)采集通道自動切換，A/D轉(zhuǎn)換接口等，單片機接口電路等電路。

2.1 信號源電路

由自檢系統(tǒng)采用鎖相頻率合成技術(shù)產(chǎn)生的信號源，具有被測電子設(shè)備相同的頻率穩(wěn)定度和準確度。在自檢系統(tǒng)微處理器的控制下，適時加到被測電子設(shè)備的發(fā)射或接收部分，使得電子設(shè)備在沒有接收信號和發(fā)送信號的情況下，故障自檢系統(tǒng)也能完成檢測，且信號源電平固定，為后面相關(guān)通道的診斷門限確定提供了方便。

2.2 信號提取及預處理、放大歸一電路

信號提取應放置在最能拾取故障信息的部位，對故障信息的鑒別能力取決于整個電路的分辨力和精度，要合理分配到各級，以便選擇相應的電路芯片，電路級間的連接和接地應符和抗干擾和降低噪聲的要求，當信號頻率很高時應注意屏蔽和用同軸線連接。提取出的信號進行預處理及放大，要求信號的規(guī)一化及放大器輸出不應超出A/D轉(zhuǎn)換器的輸入范圍，即能將信號放大到A/D轉(zhuǎn)換器所要求的電平。

2.3 模擬量數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)

模擬量輸入數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計原則：滿足系統(tǒng)功能和性能指標要求，并保證系統(tǒng)可靠。硬件參數(shù)選擇要恰當，以A/D轉(zhuǎn)換器芯片決定其它芯片，要求其它芯片、元器件的誤差比A/D轉(zhuǎn)換器的小，性能價格比高。

2.4 單片機接口電路

包括單片機、按鍵輸入、故障代號顯示、EPROM擴展等。

3 及軟件設(shè)計

為了使自檢系統(tǒng)的硬件設(shè)備能靈活地完成多種檢測與控制任務(wù)，還必須配合軟件的開發(fā)及應用。如采用某些軟件措施后，可以使系統(tǒng)在數(shù)據(jù)檢測、采集過程中具有一定的智能作用，使系統(tǒng)的性能得到改善，使信號得到恰當?shù)奶幚砼c分析，以適應顯示及控制的目的。

在智能檢測方面應用的系統(tǒng)檢測軟件除了某些專用專用程序外，通用的常包括以下幾種：系統(tǒng)開機自檢、自診斷程序，自動量程及測試功能選擇程序，數(shù)據(jù)自動采集、抑制干擾方面的程序，傳感器及采集通道校正、自補償、線性化處理程序，數(shù)據(jù)分析、統(tǒng)計、運算處理方面的程序，數(shù)據(jù)格式及數(shù)據(jù)輸出方面的程序。以下將針對電子設(shè)備故障自檢系統(tǒng)的特點就其中的幾個問題進行說明：

（1）只要內(nèi)存容量足夠，檢測時間也允許，應盡可能多地采用軟件完成檢測。根據(jù)硬件電路圖的各種信息（如端口地址、邏輯關(guān)系等）來完成軟件設(shè)計，即軟件必需以硬件為基礎(chǔ)。

（2）每個通道的A/D轉(zhuǎn)換都采用255次轉(zhuǎn)換取平均值的方法來進行時間平滑，從而減少瞬間波動（噪聲或干擾）引起的誤診斷。

（3）A/D轉(zhuǎn)換的測試點出現(xiàn)故障原地等待，直到排除故障后，按KG開-關(guān)，再重新檢測、看是否正常。若不正常，仍原地等待。若正常，跳到下一個測試點。同理，以下點照此進行。

（4）顯示方式說明：A/D轉(zhuǎn)換通道采用故障代號顯示，若通道無故障則不顯示。測量通道顯示通道號，頻率計顯示頻率，按KG開關(guān)轉(zhuǎn)下一通道。

（5）由于數(shù)據(jù)采集完后是單中斷控制方式，所以程序中應有中斷服務(wù)程序。這種方式減少了CPU工作時間。

（6）在啟動故障自檢系統(tǒng)之前，電子設(shè)備面板顯示的工作狀態(tài)應預置。

4 結(jié)語

隨著電子信息技術(shù)的發(fā)展，新型電子設(shè)備自動化、智能化水平不斷提高，為充分發(fā)揮其效能，對新型電子設(shè)備的可靠性和出了故障后能迅速排除提出了更高的要求。所以新型電子設(shè)備故障自檢系統(tǒng)將成為其設(shè)備重要組成部分。隨著控制論、信息論、檢測和估計理論以及數(shù)字信息處理技術(shù)等近期研究成果被移植到診斷系統(tǒng)中，故障的計算機模擬和智能識別等新技術(shù)新理論的應用，必將使得新型電子設(shè)備故障自檢系統(tǒng)得到更快的發(fā)展。

參考文獻

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