[發明專利]一種非線性濾波模擬電路智能故障診斷方法

在審

• 申請號: 201810276772.6
• 申請日: 2018-03-30
• 公開（公告）號: CN108491655A
• 公開（公告）日: 2018-09-04
• 發明（設計）人: 姜艷姝;孫安祺
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G01R31/316
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種非線性濾波模擬電路智能故障診斷方法，包含以下步驟：A、詳細分析模擬電路故障產生的原因及分類，分析比較模擬電路故障診斷的傳統方法和現代化新技術；B、研究故障特征向量的提取方法，并對待測電路進行診斷；C、對模擬電路故障診斷方法進行分析，并對神經網絡進行研究，分析故障特征提取方法，利用MATLAB軟件對電路仿真，建立神經網絡模型判斷故障類型。本發明以濾波模擬電路故障診斷為研究對象，以兼顧故障診斷分辨率與故障診斷正確率為前提，針對模擬電路故障診斷的神經網絡方法中存在的問題，提出相應的改進措施以及搭建自動測試與診斷系統，從而提高故障診斷正確率。

技術領域

本發明涉及模擬電路技術領域，具體是一種非線性濾波模擬電路智能故障診斷方法。

背景技術

隨著電子技術的飛速發展，電子設備在航空航天、智能交通、工業控制、醫療衛生等軍用民用領域中被廣泛應用，電子設備己在人們的生活生產中扮演了重要的角色。而電子設備通常會在復雜多樣的環境中工作，甚至在很多的極端環境，如高磁場、核輻射、高濕度、超高溫、超低溫等情況；而在某些關鍵領域，如軍事航天領域、高技術領域和醫療部門中，對電子設備的可靠性需求更高。為了提高電子系統的可靠性，減少維護費用，促使人們研究新的技術和方法，需要通過測試方法對設備的故障進行診斷和定位，并在辨識出故障元件的故障模式后對故障元件進行檢修和更換，減少損失。模擬電路故障診斷的主要任務是在己知電路拓撲結構的基礎上，對電路施加激勵，通過測試故障電路的響應來確定故障元件的位置和參數。

目前，電子系統按照大的類型，可以劃分為模擬系統和數字系統兩大類，在電子系統中，模擬元件和模擬電路是必不可少的，兩者在應用中所占比例比較懸殊。據統計，模擬電路僅占整個電路系統的20%，但是20%的模擬電路，會引起80%以上的電路系統故障，其測試成本占到整個測試費用的95%。所以，在電路系統中，雖然模擬電路所占比例很少，但其可靠性對于全系統可靠性具有重要的意義。另外，模擬電路的測試時間也遠遠高于數字電路，模擬電路部分的測試時間要占到整體測試時間的80%左右。因此，模擬電路的測試和診斷技術己經成為業內發展的重要問題，如何降低其測試成本、如何快速、準確、經濟的實現模擬電路的故障診斷，己經成為電路測試和診斷領域的熱點研究問題。

隨著集成電路技術的迅猛發展和廣泛應用，模擬電路故障的診斷問題變得更為重要與復雜，其表現主要有四個方面：

(1) 隨著數字系統和IC的集成度不斷提高及運行速度的迅速提高，脈沖的上升沿和下降邊沿的診斷己屬于模擬信號的診斷范疇。

(2) 盡管數字IC的發展迅速，但在一個完整的系統中，模擬電路不可能完全被替代。據統計，系統中的模擬電路與數字電路的比例變化不大，大約為3:7。

(3) 隨著超大規模模擬電路(Analog VLSI)的發展，在其研制與生產過程中的三個階段對模擬電路故障的診斷提出了迫切的需求。首先在IC的實驗研制階段，為使實驗樣品滿足預定的設計指標，需要對它作不斷的修改和完善，則必須對樣品作全面診斷，以定位其中不合適的或不合格的“器件”，分析原因，改進工藝。其次是在生產過程中，加強測試環節以提高成品率。最后一個階段是IC的成品測試，由于現在有些模擬IC是較大規模的，測試的參數相當多，依賴常規的設計和測試診斷設備是難以勝任的，不僅測試速度低，而且有的參數不易測。因此需要研究新的測試與診斷方法問題。換句話說，要發展模擬電路的VLSI，模擬系統的測試和診斷是不可回避的課題。

(4) 隨著電子工業的發展，電子設備的復雜性越來越高，且其中的模擬器件和電路不可缺少（多數故障也出現在模擬器件上），對這種設備的維修和保養十分復雜，耗費精力和財力，但為保證系統正常運行是不可缺少的。據用戶反映，對這類設備的維修和保養所投入的經費已超過了原先購置這些設備的投資。因此在工業部門，尤其是軍事工業部門，對這種復雜設備的維修已提出了十分迫切的要求，需要增加故障診斷的附加設備。

但是，模擬電路測試和診斷存在以下五個方面的困難：