電路故障預(yù)測(cè)與診斷簡(jiǎn)析

馬萌 韓亮 張煒

西安航空計(jì)算技術(shù)研究所 陜西 西安 710065

引言

隨著科學(xué)技術(shù)的持續(xù)性發(fā)展，當(dāng)代電子系統(tǒng)的規(guī)模不斷擴(kuò)大，結(jié)構(gòu)越發(fā)復(fù)雜，導(dǎo)致系統(tǒng)故障發(fā)生率以及功能失效的發(fā)生率也在隨之提升。電子電路作為電子系統(tǒng)非常重要的構(gòu)成要素，促使其廣泛應(yīng)用在各種電子產(chǎn)品及其系統(tǒng)中，但是失效后會(huì)導(dǎo)致電子產(chǎn)品以及系統(tǒng)故障風(fēng)險(xiǎn)，從而導(dǎo)致重大傷害以及損失問(wèn)題的發(fā)生。為了更好地保障電子系統(tǒng)始終維持良好運(yùn)行裝填，設(shè)備維護(hù)人員需要及時(shí)做好對(duì)設(shè)備短時(shí)間故障的預(yù)測(cè)，并做出正確的預(yù)防與處理，從而促使電子電路可以高質(zhì)量、可靠運(yùn)行。對(duì)此，探討電子電路故障診斷與預(yù)測(cè)技術(shù)具備顯著實(shí)踐性?xún)r(jià)值。

1 電子電路故障的診斷技術(shù)

電子電路的故障發(fā)生本身存在不可控、難以預(yù)測(cè)的特征，電子電路相對(duì)于模擬電路以及數(shù)字電路而言過(guò)載量相對(duì)比較小，很容易在短時(shí)間內(nèi)受損，這也為故障預(yù)測(cè)以及排查提出了較高的要求。從理論上來(lái)看，及時(shí)做好故障診斷技術(shù)非常重要，是保障電子電路故障負(fù)面危害最小化的根本，同時(shí)也是提高電子電路應(yīng)用價(jià)值的重要途徑。

1.1 直觀(guān)法

直觀(guān)的檢測(cè)與維修方式主要是應(yīng)用功能多種基礎(chǔ)性檢修方式實(shí)現(xiàn)對(duì)電子電路故障的判斷，這一種檢測(cè)與維修方式具備快速、操作簡(jiǎn)單等多方面優(yōu)勢(shì)[1]。在電子電路故障處理方面，并不是所有的故障問(wèn)題都可以借助技術(shù)裝備達(dá)到解決目的，此時(shí)便需要經(jīng)驗(yàn)豐富的人員對(duì)檢修工作進(jìn)行處理，并對(duì)電子電路故障進(jìn)行對(duì)應(yīng)的處理。檢修人員可以借助對(duì)電子電路元器件外觀(guān)的檢查判斷，觀(guān)察元器件的外表從而實(shí)現(xiàn)對(duì)故障的處理，例如高溫而導(dǎo)致的顏色改變以及局部短路問(wèn)題，在觀(guān)察時(shí)如果存在燒焦氣味或者是明顯的結(jié)構(gòu)改變，可以借助肉眼直接觀(guān)察的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)電子電路故障的位置評(píng)價(jià)與判斷。

1.2 短接法

短接法主要是對(duì)電子電路元器件的故障最為常用的檢測(cè)技術(shù)方式，通過(guò)對(duì)所檢測(cè)弱電系統(tǒng)線(xiàn)路是否存在的連接點(diǎn)異常表現(xiàn)實(shí)現(xiàn)有效的判斷。檢測(cè)人員可以在檢測(cè)元器件的兩端金屬線(xiàn)進(jìn)行檢測(cè)，在連接后以連通斷流并檢測(cè)電流的具體數(shù)值。假設(shè)元器件可以正常運(yùn)行則證明所連接的線(xiàn)路無(wú)故障，故障點(diǎn)屬于被短接線(xiàn)路以外，之后再對(duì)其他的元器件進(jìn)行短接處理，借助短接處理方式可以實(shí)現(xiàn)對(duì)范圍縮小與控制，從而明確故障的具體發(fā)生未知。

1.3 排除法

排除檢修方式和短接檢測(cè)方式具備較高的相似性，其主要是應(yīng)用在弱電系統(tǒng)回路的故障點(diǎn)進(jìn)行檢修維護(hù)，其可以達(dá)到快速且準(zhǔn)確的故障點(diǎn)檢查，檢修人員也可以將弱電系統(tǒng)當(dāng)中不同的并聯(lián)電路進(jìn)行拆除，并將線(xiàn)路基于原本的順序?qū)Σ鸪聛?lái)的元器件以二次回路的方式安裝。在接通電流之后，可以觀(guān)察二次回路的具體運(yùn)行情況，假設(shè)二次回路存在故障，則可以借助判斷回路當(dāng)中某一個(gè)元器件或者是設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)故障問(wèn)題的檢測(cè)。檢測(cè)人員可以設(shè)備拆分之后借助直觀(guān)檢測(cè)維修的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)故障的合理處理。

1.4 替換法

替換檢測(cè)方式的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)與缺陷比較突出，這一種方式的檢測(cè)效果雖然好但是效率并不高，在工作期間的工作量相對(duì)比較大，一般不會(huì)應(yīng)用。在電子電路故障發(fā)生的同時(shí)，檢測(cè)人員需要預(yù)先做好對(duì)故障位置的判斷，并將故障點(diǎn)逐漸明確在某一個(gè)元器件或者是元器件當(dāng)中[2]。檢修人員需要按照疑似的故障元器件，準(zhǔn)備相同型號(hào)的元器件設(shè)備，并拆除掉疑似元器件替換準(zhǔn)備好的無(wú)故障元器件，假設(shè)弱電系統(tǒng)可以正常運(yùn)行，則證明原本系統(tǒng)元器件存在故障，假設(shè)弱電系統(tǒng)仍然無(wú)法正常運(yùn)轉(zhuǎn)，則需要對(duì)其他疑似的元器件進(jìn)行替換并檢測(cè)，指導(dǎo)明確故障元器件為止。

1.5 對(duì)照法

對(duì)照檢測(cè)方式屬于弱電系統(tǒng)中電子電路元器件比較常用的一種檢修技術(shù)方案，對(duì)照檢修方式主要是對(duì)弱電系統(tǒng)當(dāng)中的相關(guān)元器件應(yīng)用參數(shù)進(jìn)行對(duì)照，檢修人員可以對(duì)發(fā)生故障線(xiàn)路進(jìn)行測(cè)量，并對(duì)正常運(yùn)行的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)照。借助直觀(guān)數(shù)據(jù)的對(duì)比方式可以及時(shí)明確故障范圍，但是并不是所有的數(shù)據(jù)不一致都可以定義成為故障線(xiàn)路，假設(shè)對(duì)照的數(shù)據(jù)與測(cè)量數(shù)據(jù)之間的差異比較大，則可以借助更換規(guī)格型號(hào)相同元器件進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)比，如果數(shù)據(jù)仍然存在異常則證明存在故障。

2 電子電路的故障預(yù)測(cè)技術(shù)

2.1 預(yù)測(cè)關(guān)鍵

電子電路的故障具備不確定以及非線(xiàn)性的特征，其會(huì)一定程度的提升故障診斷以及預(yù)測(cè)的難度，電子故障大多數(shù)是因?yàn)樵骷鶎?dǎo)致的，借助研究元器件的方式可以構(gòu)建電子電路失效的機(jī)理以及退化的模型，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電路壽命以及未來(lái)故障發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)測(cè)。但是因?yàn)楫?dāng)代電子產(chǎn)品的類(lèi)型不斷增多以及元器件的失效模型過(guò)于復(fù)雜，同一個(gè)元器件在不同環(huán)境之下的工作性能也會(huì)發(fā)生改變，此時(shí)性能退化的機(jī)理不同、物理模型的不同，導(dǎo)致無(wú)法對(duì)電子電路以及元器件的失效機(jī)理形成準(zhǔn)確的判斷。對(duì)于不同的電路失效定義本身也存在一定的差異，當(dāng)前電子電路領(lǐng)域并沒(méi)有形成判斷電子電路健康的標(biāo)準(zhǔn)，這也為電子電路監(jiān)測(cè)以及評(píng)價(jià)工作形成較大的障礙，在應(yīng)用中需要按照電子電路的檢修人員經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行判斷[3]。

2.2 預(yù)測(cè)技術(shù)

首先，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行預(yù)測(cè)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型需要基于大腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)思維模型，并借助大量的節(jié)點(diǎn)基于不同連接方式構(gòu)建一個(gè)完善的網(wǎng)絡(luò)，并構(gòu)建神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，促使每一個(gè)節(jié)點(diǎn)均可以代表一個(gè)輸出函數(shù)，以?xún)蓚€(gè)節(jié)點(diǎn)連接一個(gè)信號(hào)加權(quán)值。借助采集相應(yīng)的樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練，將其達(dá)到電子電路故障的非線(xiàn)性與不確定性特征，從而獲得和電子電路故障診斷的一致性模型，借助神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，可以及時(shí)構(gòu)建一個(gè)電子電路故障模型，從而為電子電路的故障形成有效的預(yù)測(cè)。其次，應(yīng)用混沌理論實(shí)現(xiàn)對(duì)預(yù)測(cè)模型的改進(jìn)[4]。混沌理論屬于一種質(zhì)性思考與量化分析的結(jié)合方式，其主要是應(yīng)用在動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的分析方面，無(wú)法應(yīng)用于單一數(shù)據(jù)的分析，需要借助連續(xù)且完整的數(shù)據(jù)關(guān)系進(jìn)行行為的解釋與預(yù)測(cè)。混沌理論本身可以應(yīng)用在一些預(yù)測(cè)難度高、相對(duì)復(fù)雜的系統(tǒng)當(dāng)中，因?yàn)殡娮与娐废到y(tǒng)孤戰(zhàn)的非線(xiàn)性與不確定性特征，可以借助混沌相空間重構(gòu)理論嵌入到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行重構(gòu)，之后再將獲得的數(shù)據(jù)矩陣應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行訓(xùn)練與預(yù)測(cè)，從而獲得神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的結(jié)果預(yù)測(cè)，提升電子電路的故障預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性。

3 電子電路故障的維修技術(shù)

3.1 斷裂故障

電子電路元器件如果存在損壞，則可能會(huì)發(fā)生短路。在維修過(guò)程中需要對(duì)元器件的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢查，對(duì)于線(xiàn)路斷裂進(jìn)行針對(duì)性處理。在線(xiàn)路維修方面，需要定時(shí)對(duì)線(xiàn)路中比較容易發(fā)生故障的元器件進(jìn)行檢查，觀(guān)察元器件的變形表現(xiàn)，及時(shí)檢修電子電路的引線(xiàn)，預(yù)防拉力異常而導(dǎo)致故障損壞。

3.2 開(kāi)關(guān)過(guò)熱

電子電路元器件在變電所中具備非常廣泛的應(yīng)用，數(shù)量也比較多。電子電路元器件在導(dǎo)電結(jié)構(gòu)方面的連接點(diǎn)以及傳動(dòng)結(jié)構(gòu)比較多，動(dòng)觸頭的行程距離相對(duì)比較大，再加上觸頭的長(zhǎng)時(shí)間暴露，很容易導(dǎo)致金屬氧化和塵埃污染等問(wèn)題從而引發(fā)熱故障。目前來(lái)看，可以對(duì)電子電路元器件的接觸表面進(jìn)行處理，可以應(yīng)用相應(yīng)周期進(jìn)行氧化層的定期處理，并應(yīng)用二硫化鉬潤(rùn)滑劑實(shí)現(xiàn)養(yǎng)護(hù)處理，其可以形成保護(hù)膜并達(dá)到隔水處理效果，同時(shí)可以應(yīng)用填平補(bǔ)平的處理，對(duì)于接觸面的磨損情況可以提供補(bǔ)償，對(duì)于接頭應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格進(jìn)行檢查，更換導(dǎo)電膏規(guī)避檢修效果下降問(wèn)題。

3.3 短路故障

電子電路元器件故障中短路故障的發(fā)生率相對(duì)較高，同時(shí)短路也是比較常見(jiàn)的一種基礎(chǔ)故障。在電子電路元器件維修過(guò)程中，需要注重對(duì)短路的保護(hù)并做好詳細(xì)的檢查，同時(shí)在電子電路元器件的保護(hù)方面保持合理的設(shè)計(jì)，及時(shí)做好缺相故障的處理。在電路容量方面，可以設(shè)計(jì)相對(duì)獨(dú)立的熔斷器，并確保其維持單路控制，確保電子電路可以正常運(yùn)行。在檢查期間可以應(yīng)用接觸器實(shí)現(xiàn)對(duì)回路的控制，可以達(dá)到過(guò)流的保護(hù)。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，電路運(yùn)行過(guò)程中是否可以正常運(yùn)行很大程度決定于電子電路，所以在具體運(yùn)行過(guò)程中需要高度重視電子電路的故障維修與管理工作，盡可能合采用合理的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)對(duì)電子電路故障的及時(shí)判斷并采取有效的防控措施保障電子電路系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性，盡可能保障電路的運(yùn)行穩(wěn)定性，提高電子電路綜合效果，為電子電路系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供支持。