摘要：文章對(duì)故障樹(shù)技術(shù)在雷達(dá)故障診斷中的應(yīng)用進(jìn)行了研究。首先簡(jiǎn)要介紹了故障樹(shù)分析方法和構(gòu)建故障樹(shù)的步驟，然后以發(fā)射機(jī)為例構(gòu)建了故障樹(shù)，并對(duì)其進(jìn)行定量和定性分析。使用故障分析可以幫助雷達(dá)維修人員盡快完成雷達(dá)故障的定位和維修，并全面理解系統(tǒng)故障現(xiàn)象和故障原因間的聯(lián)系。

關(guān)鍵詞：故障樹(shù)；雷達(dá)故障；診斷方法；研究

引言

近些年來(lái)，隨著雷達(dá)技術(shù)的快速發(fā)展，各種新技術(shù)、器件和工藝在雷達(dá)裝備的設(shè)計(jì)制造中得到了廣泛應(yīng)用，使得新型雷達(dá)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜度逐漸加深，各系統(tǒng)間的聯(lián)系越來(lái)越密切，增加了對(duì)雷達(dá)故障的診斷難度。因此，應(yīng)加大對(duì)雷達(dá)故障的診斷研究。作為故障診斷領(lǐng)域常用的方法，故障樹(shù)分析法在雷達(dá)電子設(shè)備維修中比較適用，可幫助維修人員對(duì)故障原因進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，進(jìn)而增強(qiáng)故障診斷效率。

1、故障樹(shù)分析方法

故障樹(shù)分析法是一種可靠性和可用性較強(qiáng)的預(yù)測(cè)方法，在工程實(shí)踐中得到了廣泛應(yīng)用。在設(shè)計(jì)系統(tǒng)的過(guò)程中，通過(guò)分析對(duì)系統(tǒng)失效的可能性因素，如軟件、硬件、人為、環(huán)境等因素，畫出邏輯框圖（即故障樹(shù)），以更好的確定系統(tǒng)失效原因的各種組合及出現(xiàn)概率，同時(shí)使用有效的方式將系統(tǒng)失效概率計(jì)算出來(lái)，并采取科學(xué)有效的糾正措施，以進(jìn)一步增強(qiáng)系統(tǒng)的安全性和可靠性水平。

將系統(tǒng)級(jí)別的故障現(xiàn)象稱為頂事件，而最基本故障原因稱為底事件，兩者之間的內(nèi)在關(guān)系以樹(shù)形網(wǎng)絡(luò)圖的形式表示，各層事件之間則通過(guò)“與”、“或”、“非”、“異或”等邏輯運(yùn)算的關(guān)聯(lián)性進(jìn)行表示。在故障樹(shù)的模型的基礎(chǔ)上，可以定量和定性的分析系統(tǒng)，而從觀測(cè)到頂層故障現(xiàn)象出發(fā)，逐步向下演繹，最終找出與底層故障相對(duì)應(yīng)的原因過(guò)程稱之為故障診斷。該方法主要是將系統(tǒng)故障與組成系統(tǒng)部件故障進(jìn)行結(jié)合，并有層次的描述系統(tǒng)在實(shí)效進(jìn)程中各種中間事件之間的相互關(guān)系。實(shí)際上，可以將故障樹(shù)模型看做是診斷描述對(duì)象結(jié)構(gòu)、功能與關(guān)系之間的定性因果模型，可以將故障傳播過(guò)程中的層次性和子節(jié)點(diǎn)體現(xiàn)出來(lái)，同時(shí)還能表現(xiàn)與父節(jié)點(diǎn)之間的因果關(guān)系。

2、故障樹(shù)構(gòu)建

首先，做好系統(tǒng)各組件功能、原理、結(jié)構(gòu)、故障狀態(tài)、因素、影響等的全面分析，并對(duì)其進(jìn)行深刻的理解，找出一個(gè)不希望出現(xiàn)的頂層事件，之后找出各級(jí)事件全部出現(xiàn)的可能直接原因，對(duì)各類事件及其邏輯關(guān)系使用故障樹(shù)的符號(hào)進(jìn)行表示，直到找出各類底事件位置。構(gòu)建故障樹(shù)可從以下四個(gè)步驟出發(fā)：

（1）熟悉系統(tǒng)

在使用故障樹(shù)對(duì)一個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行分析前，建樹(shù)者需深刻了解系統(tǒng)功能、結(jié)構(gòu)原理、故障狀態(tài)、故障原因、影響因素等方面的問(wèn)題，并對(duì)系統(tǒng)相關(guān)的技術(shù)資料進(jìn)行收集，這些是建樹(shù)的基礎(chǔ)性工作。

（2）確定頂事件

可結(jié)合研究對(duì)象選取頂事件，通常情況下，系統(tǒng)不希望出現(xiàn)的故障事件就稱之為頂事件，為了對(duì)其進(jìn)行全面分析，需對(duì)頂事件的定義進(jìn)行明確，以實(shí)現(xiàn)定量評(píng)定和系統(tǒng)故障原因。對(duì)于一個(gè)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，可能有多個(gè)不希望發(fā)生的事件，此時(shí)可以建立多個(gè)故障樹(shù)，但是一個(gè)故障樹(shù)只能從一個(gè)不希望出現(xiàn)的事件進(jìn)行分析，而建樹(shù)的起始時(shí)間應(yīng)選擇與設(shè)計(jì)、分析目的相關(guān)性最大的事件，這也就是頂事件。

（3）構(gòu)建故障樹(shù)

從頂事件的角度出發(fā)，對(duì)各級(jí)事件全部可能出現(xiàn)的直接原因逐級(jí)查找，并選擇故障樹(shù)符號(hào)對(duì)各類事件及其邏輯關(guān)系進(jìn)行表示，直到找出底事件為止。若系統(tǒng)較為復(fù)雜，即使構(gòu)造一顆故障樹(shù)也是一項(xiàng)巨大的工作量，此時(shí)就可通過(guò)兩種方式進(jìn)行故障樹(shù)的構(gòu)建。其一是人工建樹(shù)，該種類型的建樹(shù)以演繹法最為常見(jiàn)，也就是對(duì)系統(tǒng)各級(jí)故障事件實(shí)行邏輯推理；其二是計(jì)算機(jī)輔助建樹(shù)，該種類型的建樹(shù)仍舊是活躍的研究課題。

（4）簡(jiǎn)化故障樹(shù)

在構(gòu)建完成故障樹(shù)后，應(yīng)從故障樹(shù)的最下級(jí)開(kāi)始，逐級(jí)寫出上級(jí)與下級(jí)事件之間的邏輯關(guān)系式，直至寫到頂事件為止。同時(shí)根據(jù)邏輯運(yùn)算算法，對(duì)運(yùn)算進(jìn)一步分析，將多余事件及時(shí)刪除。

3、故障樹(shù)在雷達(dá)故障檢測(cè)中的應(yīng)用實(shí)例——以發(fā)射機(jī)為例

3.1建立雷達(dá)發(fā)射機(jī)故障樹(shù)

首先，雷達(dá)發(fā)射機(jī)會(huì)通過(guò)一定的部件將高頻信號(hào)放大，之后將射頻和天線結(jié)合，輻射高頻無(wú)線信號(hào)，這些信號(hào)經(jīng)過(guò)特定功放電路處理后，而處理部件出現(xiàn)故障問(wèn)題的概率較大。利用故障樹(shù)分析法，來(lái)分析該系統(tǒng)，并將重點(diǎn)放在分析發(fā)射機(jī)模塊上。

頂事件T代表發(fā)射機(jī)出現(xiàn)故障的概率較小且能正常運(yùn)行的情況；U1是中間事件，表示發(fā)射機(jī)出現(xiàn)故障概率較小同時(shí)能將所需的射頻信號(hào)發(fā)射出去，U2表示電源出現(xiàn)故障；U3表示發(fā)射機(jī)功率放大故障。X1是底事件表示頻率控制出現(xiàn)故障，X2表示信號(hào)調(diào)制故障，X3和X4代表功率放大故障；X5和X6代表電源故障。

3.2分析結(jié)構(gòu)函數(shù)及重要度

根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果表明，因?yàn)槭录?、4、5、6存在冗余設(shè)計(jì)，出現(xiàn)故障的概率不斷下降，使得故障的發(fā)生率有了很大程度下降，在優(yōu)化該系統(tǒng)中做出了重大貢獻(xiàn)。所以，在設(shè)計(jì)雷達(dá)的過(guò)程中，對(duì)于雷達(dá)安全性較低，出現(xiàn)故障較大的元件做好冗余設(shè)計(jì)，以降低系統(tǒng)故障概率。在對(duì)雷達(dá)發(fā)射機(jī)和大型設(shè)備的檢測(cè)維修中，需對(duì)故障事件出現(xiàn)概率進(jìn)行排序，逐一做好檢查維修和優(yōu)化處理，以節(jié)約人力物力，減少診斷故障事件的出現(xiàn)。使用故障樹(shù)對(duì)雷達(dá)故障進(jìn)行診斷維修，確保生產(chǎn)的高效便捷性水平，進(jìn)一步增強(qiáng)經(jīng)濟(jì)效益。

結(jié)論：

綜上所述，將故障樹(shù)分析法應(yīng)用到雷達(dá)故障診斷中，可準(zhǔn)確定位系統(tǒng)故障部位，進(jìn)而找出故障原因，維修人員應(yīng)對(duì)故障現(xiàn)象和故障原因間聯(lián)系進(jìn)行全面理解。與此同時(shí)，為了進(jìn)一步增強(qiáng)維修人員對(duì)雷達(dá)裝備的了解程度和維修能力，應(yīng)直觀地勾畫出雷達(dá)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、原理和功能關(guān)系。

參考文獻(xiàn)

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[2]李華.基于故障樹(shù)的雷達(dá)故障診斷方法研究[J].無(wú)線互聯(lián)科技，2019（1）.

作者簡(jiǎn)介：舒斌（1988-），男，納西族，云南香格里拉人，本科學(xué)歷，助理工程師，從事新一代天氣雷達(dá)維護(hù)保障工作。

（作者單位：云南省大氣探測(cè)技術(shù)保障中心）