自動測試技術在故障診斷中的應用探討

殷麗娟

【摘 要】自動測試技術在故障診斷中的支撐作用越來越明顯，尤其以電子科學技術為基礎的故障診斷技術，在通信設備等信息化行業已經成為其能效發揮的關鍵因素。因此，自動測試技術應用于故障診斷受到前所未有的重視。下文就對此問題進行探析。

【關鍵詞】自動測試技術；故障診斷；探析

【中圖分類號】TM407 【文獻標識碼】A 【文章編號】1672-5158（2013）03-0164-01

隨著我國電子科學技術水平不斷提高，傳統的測試技術裝備已不能滿足其迅速發展的客觀要求，大力發展電子裝備自動測試系統勢在必然。開展小型化、智能化、綜合化、信息化，實用、可靠、先進、經濟的電子裝備自動測試系統并將其應用于故障診斷中，已成為當前研究的熱點。

一、當前自動測試技術故障診斷概述

所謂自動測試，就是被測對象的整個測試過程，包括數據采集、數據分析處理及測試結果的輸出顯示，都在計算機的統一控制下自動完成測試的目的，從而實現故障診斷，實行故障的定位和隔離。將自動測試技術應用到故障診斷的過程中，既可以提高故障診斷的效率，更能提高故障診斷的準確度。

電子裝備作為一門應用型的多學科交叉的邊緣學科，已有40多年的發展史。任何電子裝備發生故障是難免的，及時解決裝備發生的故障，保證裝備的正常運行是一個重要問題。自動測試下的故障診斷技術就是為了解決這個問題而逐漸發展起來的。從本質上講，故障診斷技術是個模式分類的問題，即把系統運行狀態分為正常和不正常兩類。而故障定位技術是個故障點定位問題。原始的故障診斷方法是手摸、耳聽、眼看，在故障診斷技術出現后，這種情況得到了根本性的改善。

然而，近年來計算機技術和微電子技術的飛速發展使得電子裝備日益復雜，這給故障診斷帶來了新的難度。復雜系統在構造上有多個子系統作為元素組合而成，這種組合是多層次的，在子系統內，層次之間的聯系可能是不確定的。在功能上，系統的輸入與輸出之間，存在著由構造所決定的一般并非嚴格的定量的或邏輯的因果關系，因而其故障與征兆之間不存在一一對應的簡單關系，使故障診斷問題復雜化。不僅如此，系統復雜性的提高給故障診斷帶來了難題。以前的人工診斷定位或簡單的計算機診斷定位方法已經不能滿足電子裝備的需要，面對挑戰，模糊理論、神經網絡、專家系統、遺傳算法和小波變換等最新的理論都先后被應用到故障診斷領域里來，并且取得了很有價值的成果，如模糊故障樹、模糊神經網絡、基于模糊規則的專家系統、基于遺傳算法的診斷方法等。針對復雜系統故障診斷的特點，各種診斷策略、診斷方法及理論也得到了深入的研究。

二、常見自動測試技術故障診斷問題

據知，投入實際應用的自動測試系統，其故障診斷方法和診斷程序開發仍有待改進，主要問題如下：

1.目前，采用的故障診斷技術主要有故障字典、故障樹和實物仿真，其他技術還沒有得到充分應用。診斷軟件是以預定義的故障字典或故障樹為依據的，被測對象的內置測試數據、維修人員的經驗、維修履歷資料、被測對象的設計知識等相關測試診斷信息與知識無法得到充分的利用，測試控制計算機強大的計算和存儲能力也遠未得到充分的發揮。這不僅不能適應復雜故障的診斷需要，而且測試診斷的效率較低。簡單的數字電路板、模擬電路板和數?；旌想娐钒宓墓收显\斷效果較好，而帶CPU的復雜電路板和微波電路板的故障診斷效果不理想。

上面談到的故障字典法，是模擬電路故障診斷最典型也是最有實用價值的方法。它的基本思想是：首先提取電路系統在各種故障狀態下的電路特征，如測試點的直流電位向量、網絡的幅頻特性等，然后將特征與故障的一一對應關系列成一個字典。在實際診斷時，只要獲取電路系統的實時特征，就可以從故障字典中查出此時對應的故障。但是考慮到測前模擬的現實工作量和字典容量的限度，以及實際電路的容差、噪聲，字典法一般只作硬故障的診斷。

而所說的故障樹，許多系統的故障診斷常?？梢詺w納為幾個大的頂級故障事件，針對每個頂級故障事件，逐級去查找故障位置，經逐一排除后最終確定故障原因。故障樹分析法就是這樣一種診斷方法，它從系統的頂級故障開始，沿著故障樹不斷提問現象出現的原因，而逐級構成一個遞階故障樹，通過對此故障樹的啟發式搜索，最終找到故障的根本原因。目前，許多系統的故障診斷系統都是這種診斷方法?；诠收蠘涞脑\斷方法類似于人類的思維方式，易于被接受和理解。

2.自動檢測技術在故障診斷中存在這一問題，就是程序開發過程繁瑣、周期長、效率低。在擁有電路板圖的技術資料的前提下，進行故障診斷程序開發：分析電路板，建立故障模型，選擇故障診斷方法，確定故障診斷流程，編寫故障診斷程序，聯機調試，整理文檔等，過程十分繁瑣。每個電路板均需要開發對應的故障診斷程序，兩人開發1個電路板故障診斷程序往往需要 10～15 天時間，周期長；針對上萬種電路板，每個故障診斷程序開發都經過相同的開發過程，工作量大且重復，效率低。

3.對TP開發人員的要求高。TP 開發人員應了解被測對象、測試設備、測試診斷方法，具有測試診斷分析能力；熟練掌握測試語言，具有良好的編程能力。通常自動測試系統由地方工業部門完成研制交付使用單位后，仍需要進行二次開發，即大量的故障診斷程序有待不斷開發，這對使用單位的TP開發人員提出了高要求。針對上述問題。需要研究新的故障診斷技術，提高故障診斷的實際效果，建立圖形化的或無需編程的故障診斷程序開發環境，提高故障診斷程序開發效率。

三、自動測試技術在故障診斷中的應用

故障診斷能根據故障征兆信息確定系統故障原因并指出故障點的過程，從廣意上講故障診斷是故障檢測、分離和辨識的統稱。

1.診斷前提

根據故障診斷的原理和過程，信號采集是故障診斷的前提，自動測試技術的賀信實際上就是信號采集的過程。通過各種測試資源，將設備不同工作狀態的各個參數測量輸出，并且利用自動測試技術，不但能夠測量出對應的靜態性能指標 而且利用連續測量及儀器的記憶功能，測量記錄動態的數據。

2.向量處理分析

信號采集之后，相應的儀器設備可以對數據性能進行簡單分析，比如可以利用頻譜分析儀對調制信號的頻譜進行分析和處理，從而判斷調制信號的質量好壞。利用脈沖功率計測量出信號的瞬時功率，從而得出瞬時脈沖。當然，進一步提取特征向量則是要通過一定的算法來實現，而且這些算法也可以自動測試系統的工控機來實現。

3.建立特征庫

對于故障識別，可以利用模式識別中的經典算法，比如分支界定算法實現故障個例，對于統計數據，則可以利用核Fisher算法尋找相應的閾值，特征庫的建立，可以運用專家系統核人工智能技術 將采集到的，大量數據以及相應的分析保存，然后作為故障識別時的基準，故障庫可以實時更新，在建立初步的故障庫之后，可以通過學習機，不斷的積累識別經驗，將人工經驗核最新故障特征定期保存到特征庫中。

隨著電子科學技術的發展，其裝備自動測試的診斷技術也提出新需求，以通用化、系列化和組合化為原則，以小型化、智能化、綜合化、信息化為方向，大力發展實用、可靠、先進、經濟的自動測試系統勢在必然。

結束語：

上文主要以電子通信方面為例，從當前自動測試技術在故障診斷中的發展趨勢、常見問題和具體應用方面進行了簡單的探析，得出自動測試技術在故障診斷中必須要加大力度發展勢在必行，因此，希望今后在這一方面的技術，能有新的突破。

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