航天测控电子设备电路板故障诊断技术.docx

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1、航天测控电子设备电路板故障诊断技术wangsl导语：随着科学技术的快速开展，十分是数字技术及各种超大规模集成电路的广泛应用随着科学技术的快速开展，十分是数字技术及各种超大规模集成电路的广泛应用，电子装备尤其是军用电子装备构造越来越复杂，功能越来越完善，自动化程度也越来越高。固然电子系统的性能得到进步，但是对测试和维修保障也产生了测试流程复杂、测试时间长、维修保障困难、维修费用高等众多问题，这些问题严重影响了电子设备的完好性和寿命周期。电路板故障诊断技术，可以快速、准确地对电子系统是否异常进展判定，对于出现的故障进展快速定位，并将故障隔离到最小可更换单元。在电子设备维护保障中应用当代故障诊断技术

2、，可以进步系统的可靠性、有效性，保障设备发挥最大设计才能，延长使用寿命，降低寿命周期费用；通过检测监视、故障统计分析及性能评估等，为设备优化设计提供数据和信息，因此研究电子设备尤其是电路板故障诊断技术，将研究成果产品化推广应用，具有广阔的应用前景。故障诊断技术的大概情况及开展前景故障诊断是根据对被诊断对象测试所获得的有用信息进展分析处理，判定被诊断对象的状态是否处于异常状态或者故障状态，确定故障的方位，预示故障的发生。早期的故障诊断是根据人对被诊断对象的感觉、听觉、触觉等感官和以往积累的相关经历，对其状态特征进展分析，判定某些故障的存在，或者预测故障发生的时间。维修是为使设备保持或者恢复到规定

3、状态所进展的全部活动，即不仅包括设备在使用经过中发生故障损坏时进展修复，以恢复其规定状态的修复性维修，而且还包括在故障损坏前，预防故障以保持规定状态所进展的预防性维修活动。近年来，数字技术和超大规模集成电路广泛应用于功能电路板的设计中，电子设备的功能和构造也越来越复杂，因此对其的测试工作量大，对检测的质量要求高，一般情况下很难依靠人的感官和经历把故障因素检查出来。当代故障诊断技术是近年来随着电子计算机技术、当代测试技术和人工智能技术的迅速开展而开展起来的一种新技术，是指应用当代化仪器设备和计算机系统等高新技术设备，通过测试来检查和识别设备及零部件的实时技术状态，对其进展科学的诊断。应用故障诊断

4、技术对设备进展测试和诊断，可以及时发现设备的故障和预防恶性事故的发生，进而防止出现重大损失。美国是对故障诊断技术进展系统研究最早的国家之一，1961年美国开场执行阿波罗方案后，出现了一系列设备故障，促使1967年在美国航天局NASA倡导下，由美国海军研究室ONR主持美国机械故障预防小组MFPG，积极从事故障诊断技术的研究和开发。美国作为世界头号军事强国，非常重视军事武器装备的后勤补给和维护保障，由于武器系统越来越复杂，装备设计越来越多地考虑保障问题，以确保维修工作能简单有效地进展，使装备能时刻保持可用状态，因此各种类型的故障诊断和维修专家系统已用于美国F-15战斗机、B-1B轰炸机、海军舰艇、

5、陆军军械装置等现役武器装备的故障诊断和维修中。目前美国在航空、航天、核工业以及军事部门中诊断技术占有领先地位。欧洲一些国家在设备诊断技术方面也有很大进展，如英国从60年代末70年代初开场诊断技术的开发研究，在工业、核发电等方面占有某种上风。我国固然对故障诊断技术的研究起步较晚，但近年来得到迅速开展。在重要系统和装备的研制中提出了明确的测试性要求，制定了（装备测试性大纲）GJB-2547-95、（测试与诊断术语）GJB-3385-98等国家军用标准。国内军用测试系统，也随着军用设备对测试诊断技术的要求逐步开展研究。目前国内对装备的故障诊断技术，尤其是电路板级故障诊断技术的研究有了较大的进展。北京

6、航天测控技术开发公司在自动测试、故障诊断技术研究和相关产品开发方面获得了较大的成绩，开发出了具有自主知识产权的“华佗电子诊所系列产品，包括HTEDS8000电子设备电路板维修测试与诊断系统、FaultDoctor故障诊断软件平台等产品，该产品综合应用了先进的测试与故障诊断技术，适于电子设备尤其是军用武器电子装备的板级维修测试及综合保障，在海军、空军、二炮等军兵种进展了推广应用。电路板故障诊断系统实现为了实现电路板测试与诊断，故障诊断系统一般应具有电路板功能检测、鼓励信号生成、信号测试与收集、信息治理和数据分析等系统功能，可对各类型电路板进展测试诊断，将故障隔离定位到发生故障的最小可更换单元如元

7、器件。北京航天测控技术开发公司自主开发的HTEDS8000电子设备电路板维修测试与诊断系统基于VXI总线构架，具有开放式、模块化、易扩展的构造特点。系统主要任务是通过建立的系统硬件平台，到达模拟电路板实际工作环境，完成被测板诊断信息获取，经过诊断程序的分析、判定确定故障位置，完成故障诊断的目的。系统主控计算机软件通过标准接口软件实现对VXI总线仪器和IEEE488接口仪器的控制，产生仿真测试所需的鼓励，通过通用信号转接箱和专用适配器加载至被测板边沿连接器的相应端子，同时获取相应的响应数据，通过诊断软件的分析、判定，完成故障定位。HTEDS8000电子设备电路板维修测试与诊断系统体系构造电子设备

8、电路板维修测试与诊断系统主要由主控计算机、VXI总线仪器、IEEE488接口仪器以及专用设备组成。硬件局部可扩展性强，可根据用户的需求做相应的增减。VXI总线具有构造紧凑、标准开放、数据吞吐才能强、模块重复使用等特点，并且虚拟仪器软件构造VISA解决了计算机与仪器之间的接口及应用软件开发环境的兼容性问题，GPIB总线作为一种成熟的标准仪器总线具有广泛的应用范围，两种总线接口在系统中结合应用，使系统的通用性、测试功能及测量带宽的扩大性和电磁兼容才能进一步进步。对于多种类型电路板的测试诊断，系统通过被测电路板专用适配器与被测电路板相连，鼓励信号通过通用信号转接箱发送至专用适配器，加载到被测电路板相

9、应端子，同时将被测信号送入通用信号转接箱的信号测量通道，经调理、转接后由VXI测控组合中的测量模块、功能模块或者GPIB测量设备实现信号的测量、控制和收集。主控计算机对数据收集及鼓励设备的工作进展协调和控制，测试数据经过相应的预处理，提供应诊断专家系统。每个电路板通过配置专用适配器和测试诊断程序TPS，就可实现电路板的测试与故障诊断。FaultDoctor故障诊断软件平台HTEDS8000电子设备电路板维修测试与诊断系统配置了测控公司自主开发的应用软件FaultDoctorVer1.0故障诊断软件平台，该软件根据故障分析理论交融了先进的虚拟仪器测试技术、人工智能分析方法、专家知识库，可对各类型

10、数字、模拟及数模混合电路板进展测试、分析和诊断。该软件平台采用OLE、COM等先进的技术，通过COM接口搭建功能框架，然后在框架内根据需求添加各种功能模块，包括各种信号处理模块、测试处理模块、仪器配置操纵模块、诊断算法处理模块、数据信息治理模块等；各模块的添加具有相对的独立性，通过主框架程序进展数据交换；并且可进一步改良或添加新的功能模块。软件提供二次开发的接口，采用COM接口的软件设计思想，解决了程序编写和晋级的难题，进步了系统的可靠性和扩展性。软件体系包括测试诊断执行平台、测试诊断开发平台、用户界面编辑平台、数据信息治理平台及在线帮助等功能模块。测试诊断开发平台完成对被测电路板进展故障诊断

11、和定位，提供自动监测和信息提示功能；测试诊断开发平台提供可视化图形界面环境引导开发人员输入诊断步骤、模拟鼓励、数据鼓励、信号类型、测试节电、仪器操纵等，以完成测试诊断程序开发任务；用户界面编辑平台生成诊断执行界面的显示内容，完成人机界面的交互设置；数据信息治理平台完成故障电路板型号统计和原器件统计分析、故障趋势分析和预测试功能，实现故障诊断测试、信息分析反应的交融。软件具有可视化引导功能，开发人员不需把握复杂的程序编码、专业性极强的智能诊断算法和专家系统原理，只需通过各种流程模块和相应的功能组件，输入专家知识及必要的测试信息，即可建立一个详细的诊断软件，进步了测试诊断开发效率。电路板故障诊断专

12、家系统及诊断方法HTEDS8000电子设备电路板维修测试与诊断专家系统分知识库和推理机两局部。对于诊断知识库，包括电路板的故障知识、正常知识，知识库的知识可以增加、修改、删除及优化。推理机采用基于普通推理、神经网络、模糊逻辑相结合的综合智能推理机，既可进步诊断推理速度，同时也可以进步故障隔离的精度。专家系统的构建是一个逐步成熟的经过，随着诊断知识的累积、优化，故障诊断专家系统功能就会越来越强。该系统集成了规那么推理、多重神经网络、模糊神经网络、小波分析、遗传等多种诊断知识表示方式，提供了了基于浅层/深层知识的推理机制，基于模糊神经网络、自适应遗传算法的智能诊断推理方式，具有完好的电路原理与网络

13、连接关系的知识表示模型。在诊断领域，模糊逻辑理论和神经网络技术在知识表示、知识存贮、推理速度及克制知识窄台阶效应等方面起到了很大的作用。模糊逻辑与神经网络相结合的模糊神经网络既能表示定性的知识又能具有强大的自学习才能和数据处理才能，进而大大拓宽了处理诊断信息的才能。模糊神经网络由于涉及模糊理论和神经网络理论这两个较前沿的领域，应用起来较复杂。主要用于故障形式比拟复杂的电路板的诊断。诊断专家理解测试数据范围，而且可以较公道选择模糊子集和模糊隶属度的场合。模糊神经网络的优点是确定模糊子集和模糊隶属度后，网络训练需要的诊断知识很少，就能到达很高的诊断定位精度。系统采用诊断树的方式向用户解释诊断推理经

14、过，提供对诊断经过中涉及到的测试流程、初始数据、自动收集数据、交换数据、所用仪器和资源、标准数据、诊断执行、推理方式等内容的记录和查询；具有单步、断点等多种调试方式；对于缺乏技术资料的UUT，提供了比照测试功能，支持整板功能比照测试、实板仿真测试、元器件在线测试等方式。电路板测试方法通常为：首先确认其资料是否齐全，原理是否清楚，假设是，那么将被测板分类，对不同类型的电路板根据电路板的详细情况采用相应的诊断方法；假设对被测板不熟悉，一般按照资料不全、原理不清楚的电路板诊断思路进展测试诊断。电路板故障诊断技术为电子设备提供有力保障随着高新技术开展，电子设备的维护保障提出了更高的要求，基于当代测试技术、人工智能技术的电子设备故障诊断系统是测试维修的重要手段之一，电路板故障诊断技术进步了板级产品维护保障才能，加快了当代电子产品设计、消费、维修进程，增强了电子设备使用寿命，在军用武器电子装备和民用电子设备的维护保障中都具有重要的意义，具有广泛的应用前景。本文由“第五届国际电子测试与测量专业研讨会组委会提供