戰(zhàn)祥新

（海軍航空工程學院青島校區(qū)，山東青島266041）

故障診斷與維修

航空電子裝備故障診斷方法研究

戰(zhàn)祥新

（海軍航空工程學院青島校區(qū)，山東青島266041）

隨著電子設(shè)備規(guī)模的增大，故障診斷越來越困難?？偨Y(jié)了常用的電子設(shè)備故障診斷方法及其使用注意事項和智能故障診斷技術(shù)，提出了復雜故障需結(jié)合現(xiàn)代智能診斷技術(shù)的指導才能高效的排除的建議。

航空電子裝備；故障；診斷方法

隨著現(xiàn)代微電子技術(shù)的發(fā)展，航空電子電路集成化程度日益提高，性能及構(gòu)成更加復雜，導致電子設(shè)備的故障診斷越來越困難。傳統(tǒng)的電子設(shè)備故障診斷方法，基本上是依靠測試儀表，通過跟蹤信號逐點尋跡的思路，借助人的邏輯判斷來決定設(shè)備的故障點所在。這種傳統(tǒng)診斷技術(shù)很大程度上依賴于維修人員的實踐經(jīng)驗和專業(yè)技術(shù)水平，通過維修人員對電子設(shè)備的檢查測試來判斷故障點。本文系統(tǒng)總結(jié)了常用的航空電子設(shè)備故障診斷方法，分析智能故障診斷技術(shù)的應用，提出了復雜故障診斷需依靠智能診斷技術(shù)的指導。

1 傳統(tǒng)的故障診斷方法

目前常用的航空電子裝備故障診斷方法主要有：

1.1 直接觀察法[1]

觀察法是通過人的感知（視覺、聽覺、嗅覺等）直接判斷設(shè)備的故障部位。該方法一般不采用任何儀器設(shè)備，對電路接線也不做改動，直接觀察待查電路設(shè)備、器件的表面來發(fā)現(xiàn)問題。主要手段有：

（1）用手摸。摸設(shè)備安裝是否松動；電纜、饋線是否擰緊；變壓器、電機、電阻器、電容器和晶體管表面的溫度是否正常；繼電器、接觸器的外殼，在控制開關(guān)通斷時是否感覺到振動等。

（2）用眼看。看設(shè)備外觀是否損傷，有關(guān)儀表及顯示裝置指示或顯示是否正常；看熔斷器是否燒斷；看電阻是否燒黑、電解電容器、油質(zhì)電容器是否漏夜和漏油；看印制板電路、銅線電纜是否燒焦；看接觸點有無積碳或燒焦，接觸點及電機碳刷的火花是否正常。

（3）用耳聽。聽電機運轉(zhuǎn)聲音、繼電器、接觸器、電磁閥等設(shè)備通斷聲音是否正常；聽耳機中的信號聲、噪聲、交流聲是否正常。

（4）用鼻聞。聞設(shè)備工作后有無異常氣味，如燒焦時的氣味、臭氧氣味等。

1.2 參數(shù)測試法

參數(shù)測試法，就是用測試儀器直接測量故障可疑電路的電阻、電壓、電流和波形數(shù)據(jù)，并將測量結(jié)果和標準數(shù)據(jù)進行比較和分析，從而找出故障的所在部位，一般分為有源測量和無源測量。有源測量是指接通被測設(shè)備工作電源后的測量，一般用來測量某點或某一器件的工作電壓、電流波形等。無源測量是指斷開被測設(shè)備工作電源后的測量，一般用于電路的開路和短路測量，元器件在線電阻的測量，以及設(shè)備和元器件絕緣強度的測量。測量法比較直觀可靠，是各類航空電子裝備維修人員常用的測量方法。1.2.1電阻值測量

電阻測量是通過測量電路的電阻，并比較其變化來判斷電路狀況的一種方法。這種方法一般不拆機件、不拔插銷、不卸接線，利用燈座、插座、接線柱、檢測點等測量點，依照飛機同阻路的連接特點進行測量。這種測量方法，可以掌握電路電阻的漸變過程，及時發(fā)現(xiàn)潛在的故障。用電阻測量方法排除電路故障，可以避免或減少亂拆、亂卸機件的盲目性，提高工作效率，減少人為故障的發(fā)生。電阻測量的要點是：

一是選擇恰當?shù)臏y量點。測量點的選擇標準是測量便于操作，盡量避免拆卸機件；

二是確定符合實際的臨界電阻值和經(jīng)驗電阻值。臨界電阻值是保證機件正常工作，允許該電路正常工作的最大電阻值。經(jīng)驗電阻值是根據(jù)多次積累的經(jīng)驗而確定的每條電路正常工作的電阻值范圍，該值可以作為定期測量、鑒定電阻狀況的依據(jù)。將每次測得的電路電阻與電路的經(jīng)驗電阻值比較，就可以了解電阻值變化的情況，從而判斷電路狀況是否正常。

三是掌握合適的測量時機。不失時機的測量有關(guān)電路，是及時發(fā)現(xiàn)故障的關(guān)鍵。掌握的好，則測量次數(shù)不多，但能及時發(fā)現(xiàn)潛在故障，獲得最佳的預防措施。一般通過三種方法來掌握測量時機：周期性測量、季節(jié)性測量和視情測量。

四是保證測量的準確性。只有保證測量的準確性，每次測量得到的數(shù)據(jù)正確，才能確定被測電阻的實際電阻值，盡量減小儀表誤差、視讀誤差和測量方法誤差。具體做法有：定人、定表，保證測量點清潔、表筆接觸可靠，盡量減小表筆接觸處的電阻。

1.2.2 電壓值測量

電壓測量，是通過測量電路有關(guān)部分的電壓，并比較其變化來判斷電路狀況的一種方法。測量的要點有：一是將測量值與電子裝備技術(shù)文件中的工作電壓數(shù)據(jù)比較；二是要注意選擇適當精度和量程的電壓表；三是注意測試點選擇，選擇一端對地（機殼）或?qū)?V線路（浮動地電路）及電極，而另一端對相應測試點測試。

1.2.3 波形測量

用示波器觀察航空電子裝備或線路的工作波形，如形狀、幅度、頻率、周期、脈沖特征（波形、振幅、寬度、前后沿等）等，來判斷裝備的故障。

1.2.4 裝備或線路主要參數(shù)測量

裝備或線路主要參數(shù)測量常指工作頻率及帶寬、發(fā)射功率、接收機靈敏度、調(diào)制度、增益、非線性失真等，這些參數(shù)需用專門測試儀器進行測試，如頻率計、功率計、測量接收機、非線性儀、信號源、噪聲系數(shù)測試儀、網(wǎng)絡(luò)分析儀等。

1.3 串件替換法

該法是用同型號或具有相同功能的性能良好的元器件或部件，替換可疑的元器件或部件。替換法排故是當前外場排故的常用方法。采用串件法要注意以下幾點：

（1）串件前要對被替換的部件或元器件承受電壓、功率等進行分析及測試，確保替換件不被損壞。

（2）確保替換件為功能正常的合格件、無任何故障。

（3）在替換前和替換過程中要切斷被測設(shè)備和測試儀器電源，嚴禁帶電操作。

（4）原則上使用同型號規(guī)格的備件或元器件替換，對某些器件，如濾波、旁路、耦合電容，限流、降壓、濾波、分壓等電阻，濾波電感，必要時可采用規(guī)格相近元件代替。

1.4 同類比較法

維修有故障的航空電子裝備時，若有兩臺電子裝備，可以用另一臺狀態(tài)完好的電子裝備作比較。分別測量出兩臺電子裝備同一部位的電壓、工作波形、對地電阻、元器件參數(shù)等來對比，可方便的判斷出故障部位。另外，平時建立裝備的各種實驗數(shù)據(jù)庫，檢修時將測得數(shù)據(jù)與其比較，可較快的判斷出故障點所在。

1.5 斷路測試法

該法是把可疑部分從整體中斷開，再把信號發(fā)生器產(chǎn)生的信號加到被測部分的輸入端，測量相關(guān)點輸出信號情況，即可判斷電路的性能。采用斷路法要注意以下幾點：

（1）正確選擇斷路點，對于閉環(huán)系統(tǒng)，環(huán)內(nèi)不宜采用斷路法，對于不能空載運行組件或電路，一般不采用斷路法，確需采用該法時要接上等效負載；

（2）斷路前和斷路操作過程中要切斷被測設(shè)備和測試儀器電源，嚴禁帶電操作。

1.6 信號注入法

該法是把各種標準測試信號從故障裝備的適當點注入，根據(jù)裝備終端負載的輸出信號來判斷故障點。采用信號注入法要注意以下三點：

（1）應選用合適特性的注入信號，如頻率、波形特征、信號幅值及變化范圍；

（2）應考慮信號源輸出阻抗和被測部件、電路輸入阻抗，不能相互產(chǎn)生影響；測試頻率較高電路時，測試設(shè)備要就近接地，以避免波形畸變；有大功率高頻電路與被測部件同時工作時，應注意進行必要屏蔽。

（3）注意被測部分直流電壓對信號源的影響，必要時串接隔直電容。

1.7 器件清洗法

該方法是利用清洗液對可疑零部件、元器件進行清洗而排除故障的方法。該方法主要用于一些開關(guān)件、電位器和繼電器、接觸器等電子元器件和一些機械零部件，這些元器件和零部件往往隨著工作時間的增長而容易發(fā)生接觸不良、觸點積塵、生銹、轉(zhuǎn)動不良等故障。

1.8 邏輯分析法

該方法是借助邏輯分析器（邏輯探頭、邏輯脈沖分析器、電流分析器和邏輯夾等）或邏輯分析儀進行檢測以確定故障的方法。該方法特別適用于對帶有數(shù)字電路、微處理器、計算機控制的航空電子裝備故障的檢測。

2 智能故障診斷方法

隨著計算機人工智能技術(shù)的發(fā)展，電子設(shè)備故障診斷技術(shù)也取得了很大進展，已經(jīng)發(fā)展成模仿人類思維的智能故障診斷方法，如航空電源系統(tǒng)的BIT自診斷系統(tǒng)，能夠?qū)崟r監(jiān)控電子設(shè)備的運行狀態(tài)并給出故障信息定位和排故指導。智能故障診斷方法廣泛應用專家系統(tǒng)技術(shù)、模糊診斷方法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷方法、多傳感器信息融合診斷等方法模擬人類思維和邏輯判斷，將故障信息收集建立數(shù)據(jù)庫，通過知識庫、推理機等手段，模擬人類排故專家，以靈活的診斷策略對監(jiān)控對象的故障做出正確判斷和決策，從而具有通過自動獲取診斷信息對故障進行快速診斷的能力[2-4]。

大型復雜航空電子設(shè)備往往表現(xiàn)為復雜性、不確定性，甚至是多故障并發(fā)性、隨機性，這時采用常用的故障診斷方法排故是很困難的。例如飛機發(fā)電機控制裝置，內(nèi)部有微處理器電路、通訊電路、采樣電路、調(diào)壓電路、接口電路等多個電路模塊，構(gòu)成上有多塊電路單元板，每個電路模塊都是一個大規(guī)模集成電路的系統(tǒng)單元，裝置內(nèi)部設(shè)計有BIT電路，能夠?qū)刂蒲b置進行自檢。

在實際應用方面，電子設(shè)備智能診斷系統(tǒng)向著集成化、遠程網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，克服單一智能診斷技術(shù)的局限性，與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展相結(jié)合，充分利用現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)信息資源。目前智能診斷系統(tǒng)應用的不足表現(xiàn)在：（1）系統(tǒng)過于復雜，使用維護繁瑣，便攜性差；（2）對復雜的大規(guī)模非線性系統(tǒng)的故障診斷方法研究還有待進一步探索。

3 結(jié)束語

隨著電子技術(shù)、傳感器技術(shù)等先進科學技術(shù)的發(fā)展，故障診斷正在走向自動化和智能化。比如機內(nèi)自測試技術(shù)（BIT）已在航空電子裝備中得到大量應用，BIT技術(shù)能夠通過系統(tǒng)或裝備內(nèi)部提供的自檢測、自診斷功能，有效地改善系統(tǒng)的測試性和診斷能力，設(shè)備能夠自動進行故障隔離，并給出故障處理建議。航空電子裝備的故障越來越復雜，專業(yè)維修人員對常見故障通過觀察法等簡單方法就可排除，復雜故障對任何人員都是難題，這時宜通過參數(shù)測試法、串件替換法等手段，結(jié)合由現(xiàn)代智能診斷技術(shù)給出的排故指導，才能高效準確的排除故障。

[1]曾天翔，王勇.電子設(shè)備測試性及診斷技術(shù)[M].北京：航空工業(yè)出版社，1996.

[2]左萬里，吳小悅.電子設(shè)備智能故障診斷技術(shù)發(fā)展綜述[J].系統(tǒng)工程與電子技術(shù)，2003，25（12）：1572-1575.

[3]鄧森，景博.基于測試性的電子系統(tǒng)綜合診斷與故障預測方法綜述[J].控制與決策，2013，28（5）：641-649.

[4]李登，尹亞蘭，朱文秀.復雜電子裝備智能故障診斷技術(shù)研究[J]．艦船電子工程，2013，33（2）：129-131.

Research on Fault Diagnosis Method of Avionics

ZHAN Xiang-Xin
（Naval Aeronautical Engineering Institute Qingdao Branch，Qingdao Shandong 266041，China）

With the increase of the scale of electronic equipment，fault diagnosis becomes more and more difficult. This article summarizes the commonly used electronic equipment fault diagnosis methods and its attention，and analyses the use of intelligent fault diagnosis technology，then put forward the viewpoint of complex fault should be used intelligent fault diagnosis technology.

avionics；fault；diagnosis method

TN709

A

1672-545X（2016）11-0198-03

2016-08-29

戰(zhàn)祥新（1973-），男，山東莒南人，碩士，講師，研究方向為航空電氣系統(tǒng)。