基于隨機(jī)振動(dòng)的軍用電子元器件多余物檢測(cè)技術(shù)的研究

石蕊，荊曉瑩

（陜西省電子技術(shù)研究所，陜西西安，712000）

0 引言

我國國防電子系統(tǒng)隨著技術(shù)的不斷革新穩(wěn)步升級(jí)，其中，電子元器件作為其基礎(chǔ)性的元部件是整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分，其質(zhì)量的可靠性與國防電子系統(tǒng)質(zhì)量可靠性直接相關(guān)。為保證軍用電子元器件質(zhì)量，需要針對(duì)軍用電子元器件中影響其質(zhì)量可靠性的多余物進(jìn)行檢測(cè)。結(jié)合以往針對(duì)此方面的研究中，主要采用PIND，根據(jù)軍用電子元器件多余物檢測(cè)波形幅值，與標(biāo)準(zhǔn)軍用電子元器件，得到其對(duì)應(yīng)的檢測(cè)結(jié)果。但傳統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)在檢測(cè)過程中，對(duì)于未知變量的處理能力差，因此其軍用電子元器件多余物檢測(cè)結(jié)果存在精確度低的問題。隨機(jī)振動(dòng)能夠通過離線頻譜均衡的方式表達(dá)檢測(cè)波形頻率，進(jìn)而得到其精準(zhǔn)解[1]。由此可見，隨機(jī)振動(dòng)在軍用電子元器件多余物檢測(cè)中具有一定的適用性，基于此，本文提出下述研究，致力于通過隨機(jī)振動(dòng)極大程度上提高檢測(cè)精確度，為保證軍用電子元器件質(zhì)量可靠性提供相應(yīng)的技術(shù)支持。

1 隨機(jī)振動(dòng)

隨機(jī)振動(dòng)的生成原因是由于結(jié)構(gòu)受到了載荷壓迫，其振幅在時(shí)間上的特點(diǎn)表示為雜亂沒有順序，無法通過數(shù)學(xué)表達(dá)式表達(dá)其波動(dòng)變化過程[2]。隨機(jī)振動(dòng)的發(fā)生伴隨著極高的不確定性，因此對(duì)其進(jìn)行預(yù)測(cè)具有很高的難度。隨機(jī)振動(dòng)從不以固有頻率的形式發(fā)生，一般情況下只能夠使用統(tǒng)計(jì)學(xué)的方式以概率判斷其結(jié)構(gòu)響應(yīng)。隨機(jī)振動(dòng)中的形成基礎(chǔ)主要是隨機(jī)過程理論表達(dá)，而隨機(jī)變量則采用振動(dòng)激勵(lì)幅值表示，其示意圖，如圖1所示。

圖1 隨機(jī)振動(dòng)過程示意圖

在圖1中，t指的是過程時(shí)間；x(t)指的是隨機(jī)振動(dòng)激勵(lì)。通過圖1所示可知，在隨機(jī)振動(dòng)發(fā)生的過程中，無法確定其變化結(jié)果，只能夠通過概率密度函數(shù)預(yù)測(cè)其波形下一次波動(dòng)范圍。隨機(jī)振動(dòng)可分為時(shí)域以及頻域兩種統(tǒng)計(jì)量，因此，在本文基于隨機(jī)振動(dòng)設(shè)計(jì)的軍用電子元器件多余物檢測(cè)技術(shù)中，也將綜合考慮到軍用電子元器件多余物檢測(cè)時(shí)域以及頻域的波形統(tǒng)計(jì)結(jié)果。

2 基于隨機(jī)振動(dòng)的軍用電子元器件多余物檢測(cè)技術(shù)

基于隨機(jī)振動(dòng)的軍用電子元器件多余物檢測(cè)技術(shù)流程圖，如圖2所示。

圖2 基于隨機(jī)振動(dòng)軍用電子元器件多余物檢測(cè)技術(shù)流程

結(jié)合圖2所示，本文設(shè)計(jì)檢測(cè)技術(shù)的亮點(diǎn)之處在于將隨機(jī)振動(dòng)應(yīng)用在軍用電子元器件多余物檢測(cè)中，通過此種方式生成多余物檢測(cè)激勵(lì)信號(hào)。針對(duì)其具體研究?jī)?nèi)容，如下文所述。

2.1 同步采集、處理多余物檢測(cè)波形數(shù)據(jù)

在針對(duì)軍用電子元器件多余物檢測(cè)過程中，需要初始化全局變量，本文采用四通道同步高速數(shù)據(jù)采集卡，通過指令解析，設(shè)置采集通道IO口，采樣率，選擇不同的分頻量級(jí)，使能輸出IO口，得到軍用電子元器件多余物檢測(cè)波形，并執(zhí)行檢測(cè)波形數(shù)據(jù)同步采集指令。在此基礎(chǔ)上，初始化數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，向下位機(jī)發(fā)送軍用電子元器件多余物檢測(cè)波形參數(shù)，通過USB命令解析，解析軍用電子元器件多余物檢測(cè)波形數(shù)據(jù)，利用消息循環(huán)的方式，顯示軍用電子元器件多余物檢測(cè)動(dòng)態(tài)波形數(shù)據(jù)[3]。考慮到多余物檢測(cè)動(dòng)態(tài)波形數(shù)據(jù)中包含大量噪聲干擾，因此，還需要通過小波包消噪的方式，提高數(shù)據(jù)采集精度。設(shè)小波包消噪的表達(dá)式為c，則其公式如公式（1）所示。

在公式（1）中，i指的是非負(fù)閾值；g指的是頻譜分量；p指的是直流偏流量；u指的是采集時(shí)間。通過公式（1），得到小波包消噪后的軍用電子元器件多余物檢測(cè)波形數(shù)據(jù)。在經(jīng)過處理后的數(shù)據(jù)中提取脈沖并進(jìn)行匹配，實(shí)現(xiàn)多采集通道的脈沖融合。

2.2 基于隨機(jī)振動(dòng)生成多余物檢測(cè)激勵(lì)信號(hào)

在完成同步采集、處理多余物檢測(cè)波形數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，為提高檢測(cè)的精準(zhǔn)度，本文基于隨機(jī)振動(dòng)逆?zhèn)鬟f函數(shù)頻譜均衡生成多余物檢測(cè)激勵(lì)信號(hào)。基于隨機(jī)振動(dòng)的軍用電子元器件多余物檢測(cè)條件，如表1所示。

表1 基于隨機(jī)振動(dòng)的軍用電子元器件多余物檢測(cè)條件

結(jié)合表1所示，為軍用電子元器件多余物檢測(cè)條件。在此過程中，設(shè)其隨機(jī)振動(dòng)激勵(lì)與過程時(shí)間的概率密度函數(shù)表達(dá)式為ASD，則有公式（2）。

在公式（2）中，f指的是軍用電子元器件多余物檢測(cè)離散頻率；m指的是隨機(jī)振動(dòng)激勵(lì)下譜線斜率。通過公式（2），得到隨機(jī)振動(dòng)激勵(lì)與過程時(shí)間的概率密度函數(shù)，并將其導(dǎo)入Matalb系統(tǒng)，設(shè)定隨機(jī)信號(hào)頻率范圍為20-250Hz，獲取生成多余物檢測(cè)激勵(lì)信號(hào)時(shí)域以及頻域波形。

2.3 實(shí)現(xiàn)軍用電子元器件多余物檢測(cè)

依據(jù)上文基于隨機(jī)振動(dòng)生成的多余物檢測(cè)激勵(lì)信號(hào)，檢測(cè)軍用電子元器件多余物[4-5]。首先，打開串口，進(jìn)行系統(tǒng)初始設(shè)置，設(shè)置的具體參數(shù)包括：Slave數(shù)以及輪詢時(shí)間；再通過發(fā)送獲取多余物檢測(cè)激勵(lì)信號(hào)，進(jìn)行數(shù)據(jù)包解析，具體解析內(nèi)容包括：Slave狀態(tài)參數(shù)、Slave開啟工作應(yīng)答包；將檢測(cè)到的數(shù)據(jù)包異常顯示參數(shù)以及顯示狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示；最后，將檢測(cè)到的正確數(shù)據(jù)以及多余物異常數(shù)據(jù)分別存入數(shù)據(jù)庫。完成以上步驟后，可以開始利用數(shù)據(jù)庫啟動(dòng)軍用電子元器件多余物檢測(cè)任務(wù)[6]。在啟動(dòng)之前需要對(duì)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行一些設(shè)置，從而提高軍用電子元器件多余物檢測(cè)的準(zhǔn)確性以及成功率。

3 實(shí)驗(yàn)

3.1 前期準(zhǔn)備

構(gòu)建實(shí)驗(yàn)，選取某軍用電子元器件作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，實(shí)驗(yàn)?zāi)康臑闇y(cè)試基于隨機(jī)振動(dòng)的軍用電子元器件多余物檢測(cè)技術(shù)的精準(zhǔn)性。首先，使用本文設(shè)計(jì)技術(shù)基于隨機(jī)振動(dòng)進(jìn)行軍用電子元器件多余物檢測(cè)，通過Tchart控件記錄檢測(cè)準(zhǔn)確度，設(shè)置為實(shí)驗(yàn)組；再使用傳統(tǒng)技術(shù)1、2分別進(jìn)行軍用電子元器件多余物檢測(cè)，同樣通過Tchart控件記錄檢測(cè)準(zhǔn)確度，設(shè)置為對(duì)照組。本文實(shí)驗(yàn)中，選取的對(duì)比指標(biāo)為兩種檢測(cè)技術(shù)下測(cè)得的檢測(cè)準(zhǔn)確度，測(cè)得的檢測(cè)準(zhǔn)確度越高，證明該技術(shù)針對(duì)軍用電子元器件多余物檢測(cè)精準(zhǔn)性越高。設(shè)定實(shí)驗(yàn)次數(shù)為10次，記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

檢測(cè)準(zhǔn)確度測(cè)試結(jié)果對(duì)比表，如表2所示。

表2 檢測(cè)準(zhǔn)確度測(cè)試結(jié)果對(duì)比表

由表2中實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，本文設(shè)計(jì)技術(shù)的檢測(cè)準(zhǔn)確度明顯高于傳統(tǒng)技術(shù)1、2。因此，通過實(shí)驗(yàn)證明，本文設(shè)計(jì)基于隨機(jī)振動(dòng)的軍用電子元器件多余物檢測(cè)技術(shù)能夠提高檢測(cè)精度。

4 結(jié)束語

本文對(duì)該檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行了研究，在完成對(duì)本文研究成果的分析后可知，隨機(jī)振動(dòng)的運(yùn)用能夠極大程度上提高軍用電子元器件多余物檢測(cè)精度。因此，可以證明隨機(jī)振動(dòng)在該領(lǐng)域中的適用性。總之，要提高軍用電子元器件多余物檢測(cè)精度，保證其質(zhì)量，還需要深入到對(duì)檢測(cè)技術(shù)的研究中，從而排除一切對(duì)檢測(cè)結(jié)果精度可能產(chǎn)生不良影響的隨機(jī)因素。