[發明專利]基于節點信息的電路故障診斷方法

有效

• 申請號: 201210051355.4
• 申請日: 2012-03-01
• 公開（公告）號: CN102608519A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 李小平;謝楷;方海燕;劉彥明;黎劍兵;陶穩;蘇敏
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G01R31/28
• 分類號: G01R31/28
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 王品華;朱紅星

技術領域

本發明屬于測試技術領域，涉及電路故障診斷領域，特別是一種基于節點信息的電路故障診斷方法，可用于原理圖未知、芯片技術資料不詳的電路故障診斷。

背景技術

故障診斷是根據對被診斷對象測試所取得的有用信息進行分析處理，判斷被診斷對象是否處于異常狀態或故障狀態，確定故障的方位，預示故障的發生的方法。故障診斷由系統建模和故障建模、故障檢測、故障分離或辨識、故障預測四個部分組成。根據系統采用的特征描述和檢測方法的差異，形成了不同故障診斷方法。國際故障診斷權威德國的P.M.Frank教授認為，所有的故障診斷方法可以劃分為基于數學模型的故障診斷、基于信號處理的故障診斷和基于知識的故障診斷。基于信號處理的故障診斷的最大特點是不需要對象的準確模型，可以得到描述信號的本質特征，適合復雜系統的診斷。該信號處理的故障診斷方法以統計分析、相關分析、時頻分析、小波分析、數理統計和隨機過程為理論基礎，有著廣泛的應用。

隨著科學技術的發展，電路的復雜程度日益提高，對其進行故障診斷的難度也越來越大。傳統的電路故障診斷方法大部分是基于電路資料詳盡或者電路原理圖已知的情況下，利用pspice等仿真軟件對電路的各種故障狀態進行模擬，得出電路在正常狀態和故障狀態的數據模型，然后利用神經網絡訓練或者建立測試點-故障狀態的信息矩陣，推斷出故障診斷的適用專家系統、故障字典。然而對于先驗知識缺乏，技術資料不全的電路，無法建立其仿真模型，不能得到用于故障診斷的故障字典，定位故障元件的位置較為困難。

發明內容

本發明的目的在于克服上述已有技術的不足，提出了一種基于節點信息的電路故障診斷方法，以方便確定故障元件的位置。

本發明的技術思路是：拋開電路具體的元器件電氣特性、連接關系及電路結構的因素，以輸入、輸出及節點特征為基礎，建立一種電路的數學模型，并以該模型為基礎，得到電路故障的搜索規則，其實現步驟包括：

1)對電路的N個測試節點從1到N依次進行編號，用x、y兩個方向的最小網格把所有的測試節點分開，空網格處的元素值填充為-1，將網格所形成的矩陣作為電路測試節點的位置矩陣P，位置矩陣的大小即為網格數的大小；

2)在電路正常狀態下，將位置矩陣P中表示測試節點編號的元素值替換為該處節點的信號特征值，得到電路正常時測試節點的能量矩陣E_N；

3)將能量矩陣E_N中的節點信號特征值取出，從節點1開始，分別計算每個節點與電路上其它所有節點信號間的相關量，將每個節點與其他節點信號的相關量作為矩陣的一行，構造一個對稱矩陣作為電路正常時測試節點的相關矩陣R_N；

4)在電路故障狀態下，將位置矩陣P中表示測試節點編號的元素值替換為該處節點的信號特征值，得到電路故障時測試節點的能量矩陣E_F；

5)將能量矩陣E_F中的節點信號特征值取出，從節點1開始，分別計算每個節點與電路上其它所有節點間的信號相關量，將每個節點與其他節點的相關量作為矩陣的一行，構造一個對稱矩陣作為電路故障時測試節點的相關矩陣R_F；

6)從節點1開始，將電路正常時的能量矩陣E_N和電路故障時的能量矩陣E_F在節點位置處的元素進行做差運算，若差值的絕對值大于或等于給定的閾值A，則將能量矩陣E_N中相應節點處的元素值替換為1，若差值的絕對值小于給定的閾值A，則將能量矩陣E_N中相應節點處的元素值替換為0，得到電路測試節點的能量變化矩陣E_Δ，閾值A由具體電路的節點信號測量誤差確定；

7)將電路正常時的相關矩陣R_N和電路故障時的相關矩陣R_F進行矩陣相減運算，若差矩陣中元素值的絕對值大于或等于給定的閾值B，則將此元素值替換為1，若差矩陣中元素值的絕對值小于給定的閾值B，則將此元素值替換為0，得到電路測試節點的相關變化矩陣R_Δ，閾值B由具體電路的節點信號測量誤差確定；

8)在能量變化矩陣E_Δ中取出一個元素為1的能量變化節點i，從位置矩陣P中找出能量變化節點i所有的鄰域節點，將鄰域節點的總個數記為n；