基于隨機振動的軍用電子元器件多余物檢測技術的研究

石蕊，荊曉瑩

（陜西省電子技術研究所，陜西西安，712000）

0 引言

我國國防電子系統隨著技術的不斷革新穩步升級，其中，電子元器件作為其基礎性的元部件是整個系統的關鍵組成部分，其質量的可靠性與國防電子系統質量可靠性直接相關。為保證軍用電子元器件質量，需要針對軍用電子元器件中影響其質量可靠性的多余物進行檢測。結合以往針對此方面的研究中，主要采用PIND，根據軍用電子元器件多余物檢測波形幅值，與標準軍用電子元器件，得到其對應的檢測結果。但傳統檢測技術在檢測過程中，對于未知變量的處理能力差，因此其軍用電子元器件多余物檢測結果存在精確度低的問題。隨機振動能夠通過離線頻譜均衡的方式表達檢測波形頻率，進而得到其精準解[1]。由此可見，隨機振動在軍用電子元器件多余物檢測中具有一定的適用性，基于此，本文提出下述研究，致力于通過隨機振動極大程度上提高檢測精確度，為保證軍用電子元器件質量可靠性提供相應的技術支持。

1 隨機振動

隨機振動的生成原因是由于結構受到了載荷壓迫，其振幅在時間上的特點表示為雜亂沒有順序，無法通過數學表達式表達其波動變化過程[2]。隨機振動的發生伴隨著極高的不確定性，因此對其進行預測具有很高的難度。隨機振動從不以固有頻率的形式發生，一般情況下只能夠使用統計學的方式以概率判斷其結構響應。隨機振動中的形成基礎主要是隨機過程理論表達，而隨機變量則采用振動激勵幅值表示，其示意圖，如圖1所示。

圖1 隨機振動過程示意圖

在圖1中，t指的是過程時間；x(t)指的是隨機振動激勵。通過圖1所示可知，在隨機振動發生的過程中，無法確定其變化結果，只能夠通過概率密度函數預測其波形下一次波動范圍。隨機振動可分為時域以及頻域兩種統計量，因此，在本文基于隨機振動設計的軍用電子元器件多余物檢測技術中，也將綜合考慮到軍用電子元器件多余物檢測時域以及頻域的波形統計結果。

2 基于隨機振動的軍用電子元器件多余物檢測技術

基于隨機振動的軍用電子元器件多余物檢測技術流程圖，如圖2所示。

圖2 基于隨機振動軍用電子元器件多余物檢測技術流程

結合圖2所示，本文設計檢測技術的亮點之處在于將隨機振動應用在軍用電子元器件多余物檢測中，通過此種方式生成多余物檢測激勵信號。針對其具體研究內容，如下文所述。

2.1 同步采集、處理多余物檢測波形數據

在針對軍用電子元器件多余物檢測過程中，需要初始化全局變量，本文采用四通道同步高速數據采集卡，通過指令解析，設置采集通道IO口，采樣率，選擇不同的分頻量級，使能輸出IO口，得到軍用電子元器件多余物檢測波形，并執行檢測波形數據同步采集指令。在此基礎上，初始化數據緩沖區，向下位機發送軍用電子元器件多余物檢測波形參數，通過USB命令解析，解析軍用電子元器件多余物檢測波形數據，利用消息循環的方式，顯示軍用電子元器件多余物檢測動態波形數據[3]。考慮到多余物檢測動態波形數據中包含大量噪聲干擾，因此，還需要通過小波包消噪的方式，提高數據采集精度。設小波包消噪的表達式為c，則其公式如公式（1）所示。

在公式（1）中，i指的是非負閾值；g指的是頻譜分量；p指的是直流偏流量；u指的是采集時間。通過公式（1），得到小波包消噪后的軍用電子元器件多余物檢測波形數據。在經過處理后的數據中提取脈沖并進行匹配，實現多采集通道的脈沖融合。

2.2 基于隨機振動生成多余物檢測激勵信號

在完成同步采集、處理多余物檢測波形數據的基礎上，為提高檢測的精準度，本文基于隨機振動逆傳遞函數頻譜均衡生成多余物檢測激勵信號。基于隨機振動的軍用電子元器件多余物檢測條件，如表1所示。

表1 基于隨機振動的軍用電子元器件多余物檢測條件

結合表1所示，為軍用電子元器件多余物檢測條件。在此過程中，設其隨機振動激勵與過程時間的概率密度函數表達式為ASD，則有公式（2）。

在公式（2）中，f指的是軍用電子元器件多余物檢測離散頻率；m指的是隨機振動激勵下譜線斜率。通過公式（2），得到隨機振動激勵與過程時間的概率密度函數，并將其導入Matalb系統，設定隨機信號頻率范圍為20-250Hz，獲取生成多余物檢測激勵信號時域以及頻域波形。

2.3 實現軍用電子元器件多余物檢測

依據上文基于隨機振動生成的多余物檢測激勵信號，檢測軍用電子元器件多余物[4-5]。首先，打開串口，進行系統初始設置，設置的具體參數包括：Slave數以及輪詢時間；再通過發送獲取多余物檢測激勵信號，進行數據包解析，具體解析內容包括：Slave狀態參數、Slave開啟工作應答包；將檢測到的數據包異常顯示參數以及顯示狀態進行實時顯示；最后，將檢測到的正確數據以及多余物異常數據分別存入數據庫。完成以上步驟后，可以開始利用數據庫啟動軍用電子元器件多余物檢測任務[6]。在啟動之前需要對數據庫進行一些設置，從而提高軍用電子元器件多余物檢測的準確性以及成功率。

3 實驗

3.1 前期準備

構建實驗，選取某軍用電子元器件作為實驗對象，實驗目的為測試基于隨機振動的軍用電子元器件多余物檢測技術的精準性。首先，使用本文設計技術基于隨機振動進行軍用電子元器件多余物檢測，通過Tchart控件記錄檢測準確度，設置為實驗組；再使用傳統技術1、2分別進行軍用電子元器件多余物檢測，同樣通過Tchart控件記錄檢測準確度，設置為對照組。本文實驗中，選取的對比指標為兩種檢測技術下測得的檢測準確度，測得的檢測準確度越高，證明該技術針對軍用電子元器件多余物檢測精準性越高。設定實驗次數為10次，記錄實驗結果。

3.2 實驗結果與分析

檢測準確度測試結果對比表，如表2所示。

表2 檢測準確度測試結果對比表

由表2中實驗結果可以看出，本文設計技術的檢測準確度明顯高于傳統技術1、2。因此，通過實驗證明，本文設計基于隨機振動的軍用電子元器件多余物檢測技術能夠提高檢測精度。

4 結束語

本文對該檢測技術進行了研究，在完成對本文研究成果的分析后可知，隨機振動的運用能夠極大程度上提高軍用電子元器件多余物檢測精度。因此，可以證明隨機振動在該領域中的適用性。總之，要提高軍用電子元器件多余物檢測精度，保證其質量，還需要深入到對檢測技術的研究中，從而排除一切對檢測結果精度可能產生不良影響的隨機因素。