某型發控設備板級故障分析和定位方法研究

熊華　景建方

摘 要：部隊維修人員在對航空裝備進行故障排除的時候，把故障樹分析法引入到電路板的故障分析和排除中，提出了板級故障樹分析法。該方法以故障樹的形式將導致電路板故障發生的因素層層分解，尋找引起故障現象發生的最小故障單元。以某型發射控制電路盒故障電路板為例，使用該方法進行故障分析和故障定位，順利找到了故障原因并且成功排故。

關鍵詞：故障樹分析法；板級；事件

中圖分類號：TN06 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）16-0115-03

Abstract： In the process of troubleshooting the aeronautical equipment， the fault tree analysis method is introduced into the fault analysis and troubleshooting of the circuit board， and the board level fault tree analysis method is put forward. In the form of fault tree， this method decomposes the factors that lead to the fault of circuit board， and finds the minimum fault unit that causes the fault. Taking the fault circuit board of a certain emission control circuit box as an example， the fault analysis and fault location are carried out by using this method， and the fault cause is found successfully and the fault is successfully eliminated.

Keywords： fault tree analysis； board level； event

1 概述

隨著科技技術的日新月異，部隊的裝備發展也越來越快。以武器裝備相關的電子電路模塊為例，老式裝備的電路模塊功能單一，故障率高，為了實現某一功能，往往需要使用大量的分立元器件。新式裝備的電路模塊功能強大、集成度高，故障發生的概率明顯降低，但是故障分析定位的難度卻越來越大。故障武器裝備送至部隊維修單位，如何快速高效地完成修理工作對于基層部隊能否正常開展軍事訓練的影響十分重大[1]。因此，一套合理高效的故障分析方法對于部隊維修單位至關重要。板級故障樹分析法在航空武器裝備電路板維修過程中的使用頻次很高，本文以某型發射控制電路盒（以下簡稱發控盒）的一塊功能電路板為研究對象，介紹如何進行故障分析和定位，對于其它武器裝備的電路板修理也有一定的參考價值。

2 板級故障樹分析法

2.1 板級故障樹分析法的基本概念

故障樹分析法是分析系統可靠性的重要方法之一，近年來，部隊技術人員將其應用到裝備維修的具體工作中，并且取得了比較好的實際效果[2-3]。該方法是一種邏輯分析方法，把裝備的故障現象定義為頂事件，最基本的故障原因定義為底事件，把頂事件到底事件的邏輯傳遞定義為中間事件，按照頂事件→中間事件→底事件的邏輯關系建立起樹形網絡圖，各層事件之間通過“與”、“或”“非”、“異或”等邏輯關系相關聯[4-5]。

板級故障樹分析法是將應用領域縮小到電路板級別，同樣是按照故障分析法的一般步驟，將電路板故障頂事件按照上述方法，層層往下分解，直到將電路板故障最終定位到不能繼續分解的最小故障單元，建立起故障樹模型。

2.2 建立板級故障樹的基本步驟

（1）確立頂事件。頂事件是故障樹的源頭，對于整個故障樹的建立是非常關鍵的，在航空裝備電路板修理過程中一般將故障現象定為頂事件。

（2）分析頂事件，確立中間事件和底事件，建立故障樹。頂事件的發生可能是由諸多因素造成的，明確這些因素后就可以把這些故障因素看成下一級事件，把頂事件分解成若干下一級事件。如果這些下一級事件還能繼續分解，就按照事件發生的原因繼續分解，直到事件不能分解為止，將這些不能分解的事件確立為底事件。頂事件和底事件之間的事件確立為中間事件，根據電路的邏輯關系把這些事件用恰當的邏輯門聯系起來，就建成了一顆板級故障樹。

（3）對所有的底事件進行分析，查找并解決導致頂事件發生的底事件。

3 板級故障樹分析法的具體應用

3.1 故障現象

在發控盒測試過程中，音響信號總是出不來，通過測試電路盒內部電路板的輸入和輸出信號，發現信號板的輸入信號正常，輸出信號有故障，經分析確認，該信號板發生故障。

3.2 信號板功能組成簡介

發控盒的信號板主要完成對目標信號的截獲、坐標電路的轉換、位標器離軸角信號的測定等功能。電路板主要由電源穩壓電路、單限電壓比較電路、繼電器電路、音響信號控制電路、渦輪電機轉換電壓電路、移相電路、坐標轉換電路、限角電路組成。信號板的原理框圖如圖1所示。

3.3 板級故障樹的建立

通過對信號板進行故障分析，故障現象為音響信號出不來，根據板級故障樹建立步驟，把音響信號故障定為頂事件。導致音響信號故障的因素有：（1）穩壓電源±15V故障；（2）繼電器控制信號故障；（3）音響信號控制電路故障。把這三個因素看成頂事件的下一級事件建立故障樹如圖2所示。

測量穩壓電源電壓值和繼電器控制信號，發現穩壓電源和繼電器控制信號正常，可以確定導致頂事件發生的下一級事件為D3。為了找到導致頂事件發生的底事件，下面對D3進一步分解。

首先對音響信號控制電路進行分析，該電路的原理框圖如圖3所示。該電路的功能是：（1）輸入正弦信號進入信號處理器Q5S1502，經處理進入跟蹤濾波器，同時為跟蹤濾波器提供兩路頻率與幅值相同、相位相差90°基準信號。若輸入信號頻率在跟蹤濾波器的中心頻率帶寬范圍內（中心頻率即基準信號頻率）且輸入信號幅值高于特定值，跟蹤濾波器將輸出7V電平，此電平通過繼電器，進入單限電壓比較電路中運算放大器的正向輸入端，因大于負向輸入端的5.5V恒定電壓，故運算放大器輸出電壓接近運算放大器的正端供電電壓。反之，若輸入信號頻率不在跟蹤濾波器的中心頻率帶寬范圍內或輸入信號幅值低于特定值，運算放大器輸出電壓接近運算放大器負端供電電壓。（2）輸入調幅信號進入信號處理器，經處理后進入跟蹤濾波器，同時為跟蹤濾波器提供兩路頻率與幅值相同、相位相差90°基準信號。若調幅信號中的調制信號頻率在跟蹤濾波器的中心頻率帶寬范圍內（中心頻率即基準信號頻率）且調制信號的幅值高于特定值，跟蹤濾波器將輸出7V電平，此電平通過繼電器，進入單限電壓比較電路中運算放大器的正向輸入端，因大于負向輸入端的5.5V恒定電壓，故運算放大器輸出電壓接近運算放大器的正端供電電壓。反之，若調制信號中的調制信號頻率不在跟蹤濾波器的中心頻率帶寬范圍內或輸入信號幅值低于特定值，運算放大器輸出電壓接近運算放大器負端供電電壓。

音響信號控制電路如圖4所示，由上述測試可知，N3A運放和V8三極管組成的繼電器控制電路正常，按照音響信號控制電路的故障因素進一步對故障樹的D3進行分解，得出可能導致音響信號XS1-20故障的因素有：（1）N3B-12信號故障；（2）K1-2信號故障；（3）N2-16信號故障；（4）N3B運放電路故障。對這三路信號進行測試，發現N2-16信號和K1-2信號正常，N3B-12信號故障。因此，可以將故障因素定位到K1繼電器電路，對K1繼電器電路繼續進行故障分解，得出可能導致K1繼電器電路故障的因素有：（1）繼電器K1故障；（2）二極管V6故障；（3）板上線路故障。根據上述故障分解，可以得出板級故障樹如圖5所示。

3.4 故障定位及解決措施

根據上述分析對二極管V6和相關線路進行測試，沒有發現故障，對繼電器K1進行測試，發現有斷路現象。更換繼電器K1，繼續對音響信號XS1-20進行測試，發現音響信號正常，故障順利排除。

4 結束語

板級故障樹分析法是一種基于故障樹的邏輯分析方法，它能夠直觀地反映出電路板故障發生的原因和故障傳遞過程，使得電路內部的邏輯關系更加清晰，是一種值得部隊維修單位借鑒的方法。技術人員根據具體型號的裝備，對其中的可維修電路板建立板級故障樹，這些故障樹應該盡可能包含更多的故障現象。故障樹建成后，部隊的維修人員應該結合這些故障樹，加深對電路原理和故障原因的理解，切切實實提高修理能力。板級故障樹分析法為部隊進行電路板維修提供了一個方向，能夠提升部隊的維修保障能力，具有廣闊的應用前景。

參考文獻：

[1]馬世寧.裝備戰場應急維修技術[M].北京：國防工業出版社，2009.

[2]胡隆基.基于故障樹分析法的某型高炮隨動系統故障診斷[J].四川兵工學報，2011（4）：40-43.

[3]朱芳儀.故障樹分析法在工控故障診斷中的應用[J].現代電子技術，2012（8）：104-106.

[4]朱繼洲.故障樹原理和應用[M].西安：西安交通大學出版社，1989.

[5]冒天誠.故障樹與自動控制系統的故障診斷[M].大連：大連海事大學出版社，2000.