數字信號處理技術在故障檢測和定位中的應用

賈繼祥 王新偉

【摘 ?要】數字信號處理技術作為重要現代技術，在社會生活中發揮著重要作用。通過利用數字信號處理技術，提高故障檢測與定位的準確性。有鑒于此，本文分析數字信號處理技術的特點與應用，分析故障檢測與定位中數字信號處理技術的應用。

【關鍵詞】故障檢測與定位;數字信號處理;技術應用

近年來，隨著科技的發展，數字信息處理技術的作用得到了全面的發揮。數字信息處理技術能夠有效的打破傳統的通信方式存在的問題，數字信息工程得到長足的發展。數字信息技術能夠保證各界對信息活動的需求，保證信息活動的正常進行。

1、數字信號技術的內涵和特點

1.1內涵

數字信號處理器是一種專業的信號處理設備。它將采集到的原始數據信號發送給數字信號處理器。通過信號濾波、采樣處理和數字信號傳輸，根據實際需要實現了信號的轉換。該信號處理技術廣泛應用于醫療衛生、自動化工程、雷達探測、航空航天等領域。在科學技術不斷發展的過程中，數字信號技術受到了企業的青睞。以其為核心的產品和技術在電子信息工程中發揮著不可替代的作用。

1.2特點

數字信號處理技術提取信號數據，濾除有效信息和無效信息，最終將有效信息轉換成更合適的信號形式，使信號更加穩定、準確。以往的技術主要采用模擬信號，但這種方法使得數據參數難以修改，信號靈敏度不高。在數字信號技術中，采用了二進制邏輯技術。該技術對聲音、溫度和顏色的變化具有很強的感知能力和適應性。更好的信號輸入和輸出。

2、數字信號處理技術的優點

2.1適用范圍大

數字信號處理技術廣泛應用于各個領域，具有廣泛的適用性。數字信號處理技術可以應用于許多領域，因為數字信號處理器有多種類型，可以被各種軟件使用，也可以根據不同的需要進行選擇。當操作員在數字處理系統中存儲數據時，他們可以很容易地將各種信息處理轉換成所需的形式，以計算機網絡技術為例，在計算機中，數字信號可以作為調制處理器的技術使用，將數字信號處理技術應用于程序編程中。

2.2處理速度快

與模擬信號處理器相比，數字信號處理器在高速處理方面有著明顯的優勢能力。數字信號模擬器自身具有的芯片與其他芯片較為不同，主要采用哈佛結構，電子工程的專業人士可以將數字信息程序和存儲的空間進行獨立開來，保證兩者互不干擾，形成數字信號處理器的工作流程。將數字信號處理系統與傳統的信號處理相比較，數字信號可以在處理的過程中，進行其他指令的識別和處理，這樣就大大的提高了信息處理的效率，提高了速度。

3、數字信號處理技術在故障檢測和定位中的應用

3.1方法

通過給定的敏感傳遞路徑，刺激的傳遞包括至少一次躍遷（0-1或1-0）;對輸出信號、輸出電流或輸出電壓，每小時進行一次取樣;用信號處理對數字化轉換后的樣品進行分析。這個方法主要是使給定的路徑變得敏感，以刺激缺陷并使其消耗能量或停止傳遞。在停止傳遞時，產生顯著功耗的缺陷會改變供電電流波形，從而影響電壓輸出。為了檢測和定位故障和缺陷，將使用輸出信號中存在或不存在的轉換，比如波形變化。在故障檢測和故障診斷方面的過渡刺激的潛力，已經在電壓輸出測試法中得到了認可。結果顯示過渡也是當前測試環境下的良好刺激。

輸出信號的過度采樣，可以從這些信號波形中提取更多的信息。這種提取是通過對輸出信號的頻譜進行一些信號處理來估計的。不同類型的分析導致頻譜估計。在本項研究中，采用一個8點快速傅里葉變換法（FFT）進行頻譜估計，可以檢測到因故障或缺陷引起的顯著波形變化，甚至，僅僅是頻譜的一小部分（DC，第一次諧波）都可以檢測到。迄今為止，該分析法比其他任何信息提取方法都簡單。

3.2檢測

文中的所有結果，包括FFTS，都是通過HSPICE仿真獲得的，FFTS是在一個40NS區間（不允許穩定時間）內進行評估的，繼電器觸點的寄生電容是采用電阻建立模型的。

3.2.1橋接

信號和電線接地端（GND）之間的橋接會導致固定0故障時，往往會將電路轉換成電流電壓轉換器。事實上，信號和電線接地端之間的寄生橋接，很容易檢測到大量的值，即使這些值不會導致固定0故障，因此，在邏輯輸出值的基礎上，進行故障檢測存在困難。

對信號和數字電源（VDD）之間的寄生橋接，按電流分量振幅計算的結果，與上一組與GND橋接的結果相似。

其他模型結果顯示，非VDD或GND信號之間的寄生電阻橋接點，也可以在很大范圍內檢測到。比如，在接點15和19之間，或者10和14之間的橋接點。只需要兩個相反的邏輯值接點足夠長，導致的電流消耗足以被檢測到，這種橋接即使并沒有引起較差的邏輯值，也是可以被檢測到的。

3.2.2開路

造成浮柵的開路故障通常不會導致電流頻譜的顯著改變。但是會將轉換傳遞到輸出引腳，通過觀察電壓，可以檢測到內在的轉換。即使通過觀察邏輯值，也可以檢測到轉換，其他信息可以通過8點位快速離散

傅里葉變換法（FFT）算得，的確，我們可以采用第一諧波相位分量來估計延遲。

3.2.3完善技術

為了解釋這項顯著靜態電流技術法，我們考慮一種簡單PSEUDO-NMOS2輸入NAND，接著是一個CMOS靜態邏輯電路，模擬三種不同情況：無故障;在NAND輸出和GND之間有一個10千歐的電容橋;在NAND輸出和VDD之間有一個10千歐的電容橋;在每一種情況下，一個NAND輸入被應用提升轉換，另一個被設置為邏輯轉換，無故障的一組，波形中會出現一個轉換，而且都被設置為邏輯輸入時，會產生顯著得消耗。NAND輸出和GND之間得橋接，在第一部分得刺激下，會通過增加消耗，在第一諧波振幅內造成顯著減弱。因此，橋接很容易被檢測到。在NAND輸出和VDD之間得橋接，也可以被檢測到，這種檢測會改變NANDP-NETwOrk的阻抗結果，但是這種改變不足以改變逆變器的邏輯輸出值。

3.3定位和診斷

在這一節中，主要研究定位探測電位節點，并診斷原因。基于以下幾點設計定位程序：

轉換激發的寄生接觸會顯著影響電流的第一諧波振幅;非轉換激發的寄生接觸可能只會造成DC消耗，而不會影響電流的第一諧波振幅;

檢測只取決于第一諧波振幅的變化。逐步探索從輸入到輸出的網絡組合，在轉換傳遞路徑中每次增加一個節點，這樣就可以通過觀察電流第一諧波振幅變化來定位節點。因此，一個定位程序可以從轉換得輸入節點開始，每一步轉換傳遞步驟，都采用FFT算法檢測第一諧波振幅的顯著變化。傳遞遇到缺陷節點時會及時的產生變化。最好在一個電路中只傳遞一個轉換。

4、結語

綜上所述，由于我國的社會經濟體制不斷的完善，要想進一步促進電子信息工程的長遠發展，相關的工作人員就要合理的利用數字信號技術，逐步完善電子信息工程的硬件設備。

參考文獻：

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（作者單位：陜西凌云電器集團有限公司）