孫卓(哈爾濱海關(guān)技術(shù)中心大慶-漠河實(shí)驗(yàn)室，黑龍江 大慶 163311)

0 引言

在具體的發(fā)展中，利用紅外溫升多特征矢量提升電子裝備熱像異常檢測(cè)性能的方法，其是在紅外以及光學(xué)異源配準(zhǔn)的前提下，精準(zhǔn)的對(duì)電子裝備的各個(gè)元件的位置進(jìn)行精準(zhǔn)的確定，然后對(duì)紅外觀測(cè)圖像進(jìn)行精準(zhǔn)的應(yīng)用，保證可以獲得更加準(zhǔn)確的溫升均值曲線(xiàn)。同時(shí)，對(duì)這些曲線(xiàn)進(jìn)行全幀程分段，分段結(jié)束以后，對(duì)溫升統(tǒng)計(jì)矢量進(jìn)行準(zhǔn)確的讀取，從而構(gòu)建相對(duì)健全以及完善的溫升多特征矢量。最后，依照矢量，結(jié)合分段表及異常量化來(lái)實(shí)現(xiàn)電子裝備熱像異常的狀況和目的地感知。

1 試驗(yàn)系統(tǒng)

1.1 試驗(yàn)結(jié)構(gòu)

通過(guò)對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖[1]的進(jìn)一步研究和分析，在整個(gè)系統(tǒng)中，其具體是由電氣控制單元以及機(jī)械結(jié)構(gòu)單元等共同組成。其中，針對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)單元而言，主要涵蓋了恒溫控制箱體以及紅外傳感器固定支架等。紅外傳感器固定支架除可以進(jìn)行有效的支撐，科學(xué)的對(duì)傳感器進(jìn)行鎖定外，還可以結(jié)合具體情況，有針對(duì)性的對(duì)支架的高度進(jìn)行調(diào)節(jié)。因此，這一設(shè)備可以應(yīng)用在不同尺寸的電路板中，具有較強(qiáng)的觀測(cè)能力，并且還具備完整性及可靠性的特點(diǎn)[1]。而實(shí)際上電氣控制單元包含兩部分：DSP恒溫控制電路和DSP 恒溫控制制作軟件。在對(duì)這一部分進(jìn)行具體的應(yīng)用過(guò)程中，其可達(dá)到對(duì)環(huán)境溫度等進(jìn)行恒溫控制的效果和目的，能夠驅(qū)動(dòng)恒溫控制組件。同時(shí)，這一單元也可以對(duì)恒溫控制箱體的內(nèi)部溫度進(jìn)行合理把控，讓其在10±1℃范圍內(nèi)，保證可以最大程度的降低環(huán)境溫度的波動(dòng)情況，有效的減少其對(duì)紅外觀測(cè)溫度數(shù)據(jù)的影響和干擾。

1.2 工作原理

針對(duì)紅外圖像來(lái)說(shuō)[2]，其在視覺(jué)層面具有較強(qiáng)的不清晰性，且分辨率也比較低，所以在一定程度上為元器件的辨識(shí)造成了非常大的困難，影響了辨識(shí)的精準(zhǔn)性及效率。因此，在這種情況下，本文對(duì)光學(xué)以及紅外圖像進(jìn)行了配準(zhǔn)，從基礎(chǔ)上對(duì)電路板的輻射及背景信息進(jìn)行有效的獲取，保證后續(xù)維修人員對(duì)故障元器件進(jìn)行更好地辨識(shí)，從而提升維修的效果。本次研究的系統(tǒng)中對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)單元進(jìn)行了應(yīng)用，在一定程度上對(duì)被測(cè)裝備的位置進(jìn)行固定，以便每一次的檢測(cè)都可以處于同一位置。此外，依照光學(xué)和紅外圖像位置之間的映射關(guān)系，可在光學(xué)圖像中預(yù)先標(biāo)注功能，對(duì)元器件的位置準(zhǔn)確標(biāo)注，確保電路板的熱圖像信息與每一個(gè)元器件都保持較強(qiáng)的一致性。

在實(shí)際測(cè)試中，相關(guān)人員可以借助PC 端的人機(jī)交互界面，快速實(shí)現(xiàn)對(duì)保溫箱體的溫度設(shè)定，亦可對(duì)恒溫的時(shí)間進(jìn)行設(shè)定，還可對(duì)數(shù)據(jù)的實(shí)際采集時(shí)間進(jìn)行設(shè)置。通常情況下，在系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，其運(yùn)行的流程可以體現(xiàn)在4 個(gè)層面[2]。

第一，通過(guò)DSP 恒溫控制單元，有效的對(duì)箱體內(nèi)部的溫度進(jìn)行控制，讓其可以處于10±1℃范圍內(nèi)。

第二，當(dāng)恒溫的溫度已經(jīng)達(dá)到規(guī)定及標(biāo)準(zhǔn)之后，需要結(jié)合實(shí)際情況，對(duì)箱體的內(nèi)部溫度進(jìn)行保溫。保溫的具體時(shí)間，依照具體設(shè)定的恒溫時(shí)間來(lái)進(jìn)行科學(xué)的設(shè)置。

第三，使裝備的電路板實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上電的效果，再對(duì)電路板上的每個(gè)元器件中心區(qū)域溫度進(jìn)行精確采集，了解及掌握其平均值。針對(duì)采集的時(shí)間，根據(jù)具體設(shè)定數(shù)據(jù)采集時(shí)間而定。

第四，對(duì)每個(gè)元器件其升溫?cái)?shù)據(jù)要進(jìn)行多特點(diǎn)的提取，再將這些數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)特征庫(kù)進(jìn)行合理且科學(xué)的對(duì)比，保證在最短的時(shí)間內(nèi)完成異常分析及異常元器件的定位[3]。當(dāng)上述工作結(jié)束，需要進(jìn)行表格以及曲線(xiàn)等制作，以多種形式來(lái)進(jìn)行展示，最終利用人機(jī)交互界面，對(duì)結(jié)果進(jìn)行展示，保證用戶(hù)更加清晰且直觀的了解設(shè)備的整體運(yùn)行情[3]。

2 檢測(cè)方法

2.1 檢測(cè)過(guò)程標(biāo)準(zhǔn)化以及元器件溫度特點(diǎn)

在本次的研究過(guò)程中，主要對(duì)恒溫控制裝置保持測(cè)試溫環(huán)進(jìn)行了應(yīng)用，有效的將溫度對(duì)電子裝備紅外數(shù)據(jù)采集的影響降到最低。在對(duì)電子裝備上電時(shí)刻及元器件中心區(qū)域溫度的采集，應(yīng)用PC 機(jī)進(jìn)行，科學(xué)的對(duì)其進(jìn)行嚴(yán)格的控制，以便每一次的檢測(cè)都可以實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化的效果。所以，可以利用紅外傳感器，對(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)的對(duì)比，最后準(zhǔn)確的判斷元件是否出現(xiàn)了故障問(wèn)題。

2.2 溫升多特征矢量的具體構(gòu)建分析

在對(duì)溫升多特征矢量進(jìn)行實(shí)際的構(gòu)建過(guò)程中，可以假設(shè)電路板上有M 個(gè)等待檢測(cè)的元器件，而對(duì)于每一個(gè)元器件來(lái)說(shuō)，其標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)以及待測(cè)數(shù)據(jù)都可以分為多個(gè)N 段，結(jié)合實(shí)際情況，將每一個(gè)分段的最大值以及最小值、均值精準(zhǔn)的提取出來(lái)，然后構(gòu)建其溫升多特征矢量。

通過(guò)其特征矢量分析利用標(biāo)準(zhǔn)溫升統(tǒng)計(jì)矢量中涵蓋的元素，對(duì)溫升差異矢量中的每一個(gè)元素進(jìn)行統(tǒng)一的處理，最后構(gòu)建溫升多特征矢量。

3 試驗(yàn)結(jié)果

本研究中，采用上海巨哥電子有限公司的MAG32 型紅外傳感器，分辨率為384×288(寬×高)，對(duì)多塊功能正常的裝備電路板進(jìn)行多次的通電試驗(yàn)，且保證同一塊裝備電路板在相鄰?fù)娖陂g，能夠處于完全冷卻的狀態(tài)。當(dāng)測(cè)試結(jié)束之后，對(duì)獲得的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行平均處理，根據(jù)實(shí)際情況，構(gòu)建各個(gè)元器件標(biāo)準(zhǔn)溫升信息數(shù)據(jù)庫(kù)。

實(shí)驗(yàn)中，人為設(shè)置編號(hào)D12、D15 元器件故障，D12 芯片的電源引腳翹起，致使不能正常工作，導(dǎo)致D15 芯片電流輸入過(guò)大。

在建立各個(gè)元器件的標(biāo)準(zhǔn)溫升數(shù)據(jù)庫(kù)后，給待測(cè)裝備電路板通電。隨即獲得每塊芯片的溫升數(shù)據(jù)并對(duì)此進(jìn)行全幀程分段。本文選取每秒鐘所采集的溫升數(shù)據(jù)作為一個(gè)子段，并把采集時(shí)間設(shè)為30s，故存在30 個(gè)子段。

D12 芯 片 溫 升 數(shù) 據(jù) 測(cè) 得 值 為：4 ℃/5min、5 ℃/10min、6℃/15min、5℃/20min、4℃/25min，其標(biāo)準(zhǔn)溫升數(shù)據(jù)為：15℃/5min、16.5℃/10min、17.3℃/15min、17.8℃/20min、18℃/25min。由此可見(jiàn)，因沒(méi)有正常工作，D12 芯片的溫升數(shù)據(jù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)溫升數(shù)據(jù)，而D15 芯片的升溫?cái)?shù)據(jù)測(cè)得值：25℃/5min、28℃/10min、26 ℃/15min、27 ℃/20min、28 ℃/25min，其 標(biāo) 準(zhǔn) 溫 升 數(shù) 據(jù) 為：20℃/5min、22.5℃/10min、23℃/15min、23.8℃/20min、24℃/25min，由于D15 芯片輸入電流過(guò)大，致使其溫升數(shù)據(jù)高于標(biāo)準(zhǔn)溫升數(shù)據(jù)。

4 結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)階段，對(duì)于傳統(tǒng)電子裝備熱像異常檢測(cè)性能的方法來(lái)說(shuō)，其具有很多優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，也存在了很多的不足及問(wèn)題，基于此背景下，相關(guān)人員也加大了研究力度，提出了利用紅外溫升多特征矢量提升電子裝備熱像異常檢測(cè)性能的方法，其所構(gòu)建的溫升多特征矢量，具有較強(qiáng)的精細(xì)化，且穩(wěn)定性也十分良好。同時(shí)，通過(guò)對(duì)分段表決等的應(yīng)用，也可以進(jìn)一步達(dá)到升溫全程表征的目的和效果，最終獲得的態(tài)勢(shì)分辨與電路故障之間有著非常緊密的聯(lián)系，對(duì)后續(xù)智能故障的推理具有很大的促進(jìn)意義和作用。