航空電子設(shè)備故障診斷技術(shù)分析
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摘要：當(dāng)前在航空飛行器中，航空電子技術(shù)的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣泛，而正是航空電子設(shè)備的復(fù)雜性結(jié)構(gòu)讓航空電子設(shè)備故障的維修與保養(yǎng)的難度性加大。本文通過(guò)闡述航空電子設(shè)備的故障類型，并根據(jù)實(shí)際情況提出航空電子設(shè)備故障的診斷技術(shù)，為航空電子設(shè)備的正常應(yīng)用提供技術(shù)支撐。
關(guān)鍵詞：航空；電子設(shè)備；故障診斷
1航空電子設(shè)備故障類型
航空電子設(shè)備故障類型主要包括自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備的故障、航空電源設(shè)備故障、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)故障。一是自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備的故障。自動(dòng)測(cè)試裝置是整個(gè)航空電子結(jié)構(gòu)的一個(gè)非常重要的組成部分。如果這種自動(dòng)測(cè)試設(shè)備以板卡形式呈現(xiàn)出來(lái)時(shí)，那么很容易造成板卡連接失敗或者出現(xiàn)錯(cuò)誤接觸的情況。通常航空電子設(shè)備采取的是封裝式的處理方法，因此當(dāng)設(shè)備的自動(dòng)檢測(cè)模塊發(fā)生破壞性錯(cuò)誤時(shí)，則無(wú)法對(duì)故障發(fā)生的元件進(jìn)行準(zhǔn)確判斷。通過(guò)將主板中需要局部焊接的孔連接起來(lái)，但由于受到液體腐蝕、濕環(huán)境、高溫和高壓的影響，則很容易發(fā)生銹蝕的情況，甚至難以更好的接觸起來(lái)。二是航空電源設(shè)備故障。由于所有航空設(shè)備的每個(gè)模塊都有電氣部件，所以電氣故障已經(jīng)成為航空設(shè)備中常見(jiàn)的故障。電源主要用于為航空提供能量，而故障發(fā)生時(shí)主要是電源順時(shí)過(guò)載或者電源燒毀所出現(xiàn)的短路情況。穩(wěn)壓芯片在穩(wěn)壓電源中發(fā)揮著重要的作用，所以在進(jìn)行這種故障檢測(cè)時(shí)，我們必須側(cè)重于檢測(cè)調(diào)節(jié)電壓芯片，然后再檢測(cè)其它元件，如圖1所示。三是計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)故障。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的一個(gè)非常重要的組成部分。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的錯(cuò)誤主要與隨機(jī)代碼、亂碼等有關(guān)。隨機(jī)代碼是計(jì)算機(jī)信號(hào)處理系統(tǒng)的失敗情況；內(nèi)容錯(cuò)誤是顯示控制系統(tǒng)的失敗。這使得通常難以安裝和替換數(shù)字和模態(tài)信號(hào)，并且顯示處理器通過(guò)檢測(cè)內(nèi)容誤差而被視為重要的檢測(cè)中心，并且根據(jù)處理器的檢測(cè)狀態(tài)來(lái)評(píng)估裝置的誤差；亂碼則是通過(guò)檢測(cè)DA裝置來(lái)保證航空電子設(shè)備正常運(yùn)行，并檢查好線路是否通暢，及時(shí)做好航空電子設(shè)備維修工作。
2.1電子電路故障診斷
電子電路故障診斷技術(shù)主要涉及到數(shù)字電路故障診斷和模擬電路故障診斷兩種類型。
2.1.1數(shù)字電路故障診斷方法在數(shù)字電路設(shè)備的運(yùn)行過(guò)程中，各個(gè)電路、設(shè)備和元器件常常會(huì)出現(xiàn)多樣化的故障，所以為了能夠準(zhǔn)確的對(duì)電路所發(fā)生故障的位置進(jìn)行診斷，則需要對(duì)發(fā)生的故障進(jìn)行合理分類，也就是故障的模型化。在數(shù)字電路設(shè)備中較為常見(jiàn)的模型化故障主要包括橋接故障、固定型故障和暫態(tài)故障。因此，針對(duì)這些模型化的故障可采取偽窮舉測(cè)試法、測(cè)試碼生成法。偽窮舉測(cè)試法則是立足于偽舉測(cè)試法的基礎(chǔ)上合理的進(jìn)行電路劃分，讓每一個(gè)被劃分的電路再進(jìn)行窮舉測(cè)試，這樣能夠在一定程度上減少測(cè)試數(shù)，這樣便能夠保證數(shù)字電路設(shè)備正常運(yùn)行；測(cè)試碼生成法在應(yīng)用的過(guò)程中主要就是對(duì)電路中存在的故障進(jìn)行全方面檢測(cè)，并充分利用D算法和布爾差分法生成測(cè)試碼，以此保證故障定位的準(zhǔn)確性和科學(xué)性。
2.1.2模擬電路故障診斷當(dāng)前非線性系統(tǒng)理論在不斷發(fā)展中推動(dòng)了模擬電路故障診斷技術(shù)的進(jìn)步，所采取的方法主要包括：測(cè)前模擬診斷和測(cè)后模擬診斷。①測(cè)前模擬法。測(cè)前模擬法在應(yīng)用過(guò)程中的一種典型的方法就是故障字典法，常常被應(yīng)用于模擬電路的故障診斷中。通常響應(yīng)的方法主要是利用計(jì)算機(jī)平臺(tái)采取仿真措施，而且還能夠在實(shí)際的電路上進(jìn)行仿真。通常在獲取了被測(cè)電路施加和測(cè)前模擬時(shí)的相應(yīng)特征之后，再根據(jù)這個(gè)特征進(jìn)行故障查找。②測(cè)后模擬法。測(cè)試后模擬法稱為故障分析方法。主要特征是根據(jù)測(cè)量信息模擬電路，所以在測(cè)試之后可采取參數(shù)識(shí)別技術(shù)和故障證實(shí)技術(shù)兩種方法。其中，一是參數(shù)識(shí)別技術(shù)：根據(jù)拓?fù)潢P(guān)系，與輸入激勵(lì)和外圍網(wǎng)絡(luò)的輸出響應(yīng)它可以識(shí)別網(wǎng)絡(luò)的所有參數(shù)（或額定值的參數(shù)偏移），并最終根據(jù)檢索參數(shù)的公差來(lái)識(shí)別網(wǎng)絡(luò)中的參數(shù)，然后再查找參數(shù)公差邊界一起識(shí)別網(wǎng)絡(luò)的錯(cuò)誤元素。參數(shù)識(shí)別也被稱為組成值的溶解性問(wèn)題。二是故障證實(shí)技術(shù)：故障證實(shí)技術(shù)的基本構(gòu)想是預(yù)先猜測(cè)電路中的誤差，并根據(jù)測(cè)量的數(shù)據(jù)確定該構(gòu)想是否正確。如果兩者都匹配假設(shè)是正確的，錯(cuò)誤位置被切斷，如果電路中有多種類型的缺陷，且各種缺陷的組合數(shù)量很大，所以測(cè)試和驗(yàn)證每個(gè)假設(shè)的負(fù)擔(dān)則必須更大。為了減少工作量并考慮到模擬電路的公差，通常使用網(wǎng)絡(luò)分離方法（也稱為電路切割法）。通常這種分級(jí)診斷的方法能夠切實(shí)提升診斷的效率。
2.2電子設(shè)備故障診斷
故障診斷是一種應(yīng)用過(guò)程中的識(shí)別和分類問(wèn)題，所以當(dāng)前所采取的錯(cuò)誤診斷方法主要包括信號(hào)處理方法、基于模型的分析方法和基于知識(shí)的故障診斷方法。（1）基于信號(hào)處理的方法。信號(hào)處理方法包括使用信號(hào)模型，例如頻譜變化、函數(shù)和波形，分析可測(cè)量的信號(hào)，區(qū)分頻率變化的特征值和檢測(cè)誤差。（2）基于解析模型的方法。根據(jù)診斷對(duì)象的數(shù)學(xué)模型，測(cè)量的信息必須按照適當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行處理和診斷。比較測(cè)試對(duì)象的精確數(shù)學(xué)模型，側(cè)重于比較測(cè)試對(duì)象的可測(cè)量信息與模型表示的信息，并通過(guò)進(jìn)一步的分析和處理進(jìn)行錯(cuò)誤診斷。（3）基于知識(shí)故障診斷。針對(duì)知識(shí)故障診斷方法可不用設(shè)計(jì)精確的數(shù)學(xué)模型，而主要采取模糊故障診斷、專家系統(tǒng)故障診斷。專家系統(tǒng)故障診斷方法。這種方法主要是在計(jì)算機(jī)收集了被診斷對(duì)象的信息之后，使用不同的原則（專家經(jīng)驗(yàn)）進(jìn)行一系列推理，隨時(shí)調(diào)用各種應(yīng)用程序，并在這種程序應(yīng)用的過(guò)程中向廣大用戶索取一定的信息，這樣便能夠很快速的找到最終錯(cuò)誤或最可能存在的錯(cuò)誤，然后由用戶確認(rèn)。通常專家系統(tǒng)故障診斷方法的組成內(nèi)容如圖2所示。數(shù)據(jù)庫(kù)：整個(gè)網(wǎng)絡(luò)診斷系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)容必須是一種實(shí)時(shí)狀態(tài)的數(shù)據(jù)，所以在進(jìn)行離線診斷的過(guò)程中，即通過(guò)存儲(chǔ)由該成員檢測(cè)到的錯(cuò)誤或某些特性數(shù)據(jù)，如圖3所示。知識(shí)規(guī)則庫(kù)：系統(tǒng)的工作環(huán)境和系統(tǒng)知識(shí)均可作為重要的保留知識(shí)點(diǎn)，而該系統(tǒng)應(yīng)用的原則基礎(chǔ)是一套反映系統(tǒng)因果關(guān)系的原則，其主要是應(yīng)用于故障推理，所以知識(shí)庫(kù)是專家領(lǐng)域知識(shí)點(diǎn)的重要集合。人機(jī)接口：人機(jī)信息的重要交接點(diǎn)主要指的是人類系統(tǒng)與專家系統(tǒng)。推理機(jī)：根據(jù)所獲得的信息，不同的規(guī)則被用于診斷錯(cuò)誤和結(jié)果，是屬于診斷專家控制系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)。專家系統(tǒng)故障診斷的主要目的是利用診斷專家的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，有效地應(yīng)用于機(jī)械系統(tǒng)、設(shè)備和電子化學(xué)設(shè)備中的故障診斷。同時(shí)，這種方法在應(yīng)用的過(guò)程中也會(huì)受到自適應(yīng)能力、學(xué)習(xí)能力和實(shí)時(shí)性方面的限制。
3結(jié)束語(yǔ)
航空電子是航空飛行器的重要組成部分，是很容易發(fā)生故障的一個(gè)部件。通過(guò)在航空電子設(shè)備中采取故障診斷技術(shù)，合理采用電子預(yù)測(cè)技術(shù)和嵌入式智能傳感器等高速的數(shù)據(jù)處理技術(shù)，構(gòu)建起高智能化的航空電子設(shè)備故障診斷平臺(tái)，有效提升航空電子設(shè)備的診斷效率，保證航空電子設(shè)備的正常應(yīng)用。
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作者：張曉敏 單位：海軍裝備部
