電路故障預測與診斷簡析

馬萌 韓亮 張煒

西安航空計算技術研究所 陜西 西安 710065

引言

隨著科學技術的持續性發展，當代電子系統的規模不斷擴大，結構越發復雜，導致系統故障發生率以及功能失效的發生率也在隨之提升。電子電路作為電子系統非常重要的構成要素，促使其廣泛應用在各種電子產品及其系統中，但是失效后會導致電子產品以及系統故障風險，從而導致重大傷害以及損失問題的發生。為了更好地保障電子系統始終維持良好運行裝填，設備維護人員需要及時做好對設備短時間故障的預測，并做出正確的預防與處理，從而促使電子電路可以高質量、可靠運行。對此，探討電子電路故障診斷與預測技術具備顯著實踐性價值。

1 電子電路故障的診斷技術

電子電路的故障發生本身存在不可控、難以預測的特征，電子電路相對于模擬電路以及數字電路而言過載量相對比較小，很容易在短時間內受損，這也為故障預測以及排查提出了較高的要求。從理論上來看，及時做好故障診斷技術非常重要，是保障電子電路故障負面危害最小化的根本，同時也是提高電子電路應用價值的重要途徑。

1.1 直觀法

直觀的檢測與維修方式主要是應用功能多種基礎性檢修方式實現對電子電路故障的判斷，這一種檢測與維修方式具備快速、操作簡單等多方面優勢[1]。在電子電路故障處理方面，并不是所有的故障問題都可以借助技術裝備達到解決目的，此時便需要經驗豐富的人員對檢修工作進行處理，并對電子電路故障進行對應的處理。檢修人員可以借助對電子電路元器件外觀的檢查判斷，觀察元器件的外表從而實現對故障的處理，例如高溫而導致的顏色改變以及局部短路問題，在觀察時如果存在燒焦氣味或者是明顯的結構改變，可以借助肉眼直接觀察的方式實現對電子電路故障的位置評價與判斷。

1.2 短接法

短接法主要是對電子電路元器件的故障最為常用的檢測技術方式，通過對所檢測弱電系統線路是否存在的連接點異常表現實現有效的判斷。檢測人員可以在檢測元器件的兩端金屬線進行檢測，在連接后以連通斷流并檢測電流的具體數值。假設元器件可以正常運行則證明所連接的線路無故障，故障點屬于被短接線路以外，之后再對其他的元器件進行短接處理，借助短接處理方式可以實現對范圍縮小與控制，從而明確故障的具體發生未知。

1.3 排除法

排除檢修方式和短接檢測方式具備較高的相似性，其主要是應用在弱電系統回路的故障點進行檢修維護，其可以達到快速且準確的故障點檢查，檢修人員也可以將弱電系統當中不同的并聯電路進行拆除，并將線路基于原本的順序對拆除下來的元器件以二次回路的方式安裝。在接通電流之后，可以觀察二次回路的具體運行情況，假設二次回路存在故障，則可以借助判斷回路當中某一個元器件或者是設備實現對故障問題的檢測。檢測人員可以設備拆分之后借助直觀檢測維修的方式實現對故障的合理處理。

1.4 替換法

替換檢測方式的應用優勢與缺陷比較突出，這一種方式的檢測效果雖然好但是效率并不高，在工作期間的工作量相對比較大，一般不會應用。在電子電路故障發生的同時，檢測人員需要預先做好對故障位置的判斷，并將故障點逐漸明確在某一個元器件或者是元器件當中[2]。檢修人員需要按照疑似的故障元器件，準備相同型號的元器件設備，并拆除掉疑似元器件替換準備好的無故障元器件，假設弱電系統可以正常運行，則證明原本系統元器件存在故障，假設弱電系統仍然無法正常運轉，則需要對其他疑似的元器件進行替換并檢測，指導明確故障元器件為止。

1.5 對照法

對照檢測方式屬于弱電系統中電子電路元器件比較常用的一種檢修技術方案，對照檢修方式主要是對弱電系統當中的相關元器件應用參數進行對照，檢修人員可以對發生故障線路進行測量，并對正常運行的數據進行對照。借助直觀數據的對比方式可以及時明確故障范圍，但是并不是所有的數據不一致都可以定義成為故障線路，假設對照的數據與測量數據之間的差異比較大，則可以借助更換規格型號相同元器件進行數據對比，如果數據仍然存在異常則證明存在故障。

2 電子電路的故障預測技術

2.1 預測關鍵

電子電路的故障具備不確定以及非線性的特征，其會一定程度的提升故障診斷以及預測的難度，電子故障大多數是因為元器件失效所導致的，借助研究元器件的方式可以構建電子電路失效的機理以及退化的模型，從而實現對電路壽命以及未來故障發生風險的預測。但是因為當代電子產品的類型不斷增多以及元器件的失效模型過于復雜，同一個元器件在不同環境之下的工作性能也會發生改變，此時性能退化的機理不同、物理模型的不同，導致無法對電子電路以及元器件的失效機理形成準確的判斷。對于不同的電路失效定義本身也存在一定的差異，當前電子電路領域并沒有形成判斷電子電路健康的標準，這也為電子電路監測以及評價工作形成較大的障礙，在應用中需要按照電子電路的檢修人員經驗進行判斷[3]。

2.2 預測技術

首先，采用神經網絡模型進行預測。神經網絡模型需要基于大腦神經網絡思維模型，并借助大量的節點基于不同連接方式構建一個完善的網絡，并構建神經網絡模型，促使每一個節點均可以代表一個輸出函數，以兩個節點連接一個信號加權值。借助采集相應的樣本數據進行訓練，將其達到電子電路故障的非線性與不確定性特征，從而獲得和電子電路故障診斷的一致性模型，借助神經網絡模型，可以及時構建一個電子電路故障模型，從而為電子電路的故障形成有效的預測。其次，應用混沌理論實現對預測模型的改進[4]。混沌理論屬于一種質性思考與量化分析的結合方式，其主要是應用在動態系統的分析方面，無法應用于單一數據的分析，需要借助連續且完整的數據關系進行行為的解釋與預測。混沌理論本身可以應用在一些預測難度高、相對復雜的系統當中，因為電子電路系統孤戰的非線性與不確定性特征，可以借助混沌相空間重構理論嵌入到神經網絡模型并對數據進行重構，之后再將獲得的數據矩陣應用神經網絡模型進行訓練與預測，從而獲得神經網絡模型的結果預測，提升電子電路的故障預測準確性。

3 電子電路故障的維修技術

3.1 斷裂故障

電子電路元器件如果存在損壞，則可能會發生短路。在維修過程中需要對元器件的運行狀態進行檢查，對于線路斷裂進行針對性處理。在線路維修方面，需要定時對線路中比較容易發生故障的元器件進行檢查，觀察元器件的變形表現，及時檢修電子電路的引線，預防拉力異常而導致故障損壞。

3.2 開關過熱

電子電路元器件在變電所中具備非常廣泛的應用，數量也比較多。電子電路元器件在導電結構方面的連接點以及傳動結構比較多，動觸頭的行程距離相對比較大，再加上觸頭的長時間暴露，很容易導致金屬氧化和塵埃污染等問題從而引發熱故障。目前來看，可以對電子電路元器件的接觸表面進行處理，可以應用相應周期進行氧化層的定期處理，并應用二硫化鉬潤滑劑實現養護處理，其可以形成保護膜并達到隔水處理效果，同時可以應用填平補平的處理，對于接觸面的磨損情況可以提供補償，對于接頭應當嚴格進行檢查，更換導電膏規避檢修效果下降問題。

3.3 短路故障

電子電路元器件故障中短路故障的發生率相對較高，同時短路也是比較常見的一種基礎故障。在電子電路元器件維修過程中，需要注重對短路的保護并做好詳細的檢查，同時在電子電路元器件的保護方面保持合理的設計，及時做好缺相故障的處理。在電路容量方面，可以設計相對獨立的熔斷器，并確保其維持單路控制，確保電子電路可以正常運行。在檢查期間可以應用接觸器實現對回路的控制，可以達到過流的保護。

4 結束語

綜上所述，電路運行過程中是否可以正常運行很大程度決定于電子電路，所以在具體運行過程中需要高度重視電子電路的故障維修與管理工作，盡可能合采用合理的技術方案實現對電子電路故障的及時判斷并采取有效的防控措施保障電子電路系統運行穩定性，盡可能保障電路的運行穩定性，提高電子電路綜合效果，為電子電路系統的安全穩定運行提供支持。