[发明专利]一种模拟电路故障诊断方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种故障诊断方法，具体来讲，涉及一种通过建立故障模型来 对模拟电路故障进行诊断的方法。

背景技术

对于模拟电路故障诊断问题，故障建模是一项重要内容，是研究的热点也 是难点问题。在现有技术中，模拟电路故障诊断过程中，故障模型有以下几种：

(1)、开路和短路故障模型

数字电路故障模型发展较早也较为成熟，采用较多的故障模型是固定1型 和固定0型故障，因此，模拟电路故障建模领域一开始也借鉴了这一思想，采 用的是开路和短路故障模型，这类故障模型也被称为结构故障模型。开路和短 路故障模型建模简单，但开路和短路都属于硬故障，这种方式不能对模拟电路 中常见的参数故障，即软故障进行建模，其应用范围受到局限。

(2)、故障分段模型

故障分段模型能处理线性电路发生参数故障的情况，但是该模型只能模拟 元件参数在某一区间发生变化的情况。众所周知，模拟元件发生参数故障时， 其参数值是在0到无穷大之间变化的，所以该建模方法同样有较大局限性。

(3)、参数故障模型

参数故障模型，又称灵敏度方法故障模型使得参数故障能在电路无容差时 被检测，但它对元件容差问题处理不够理想，且故障诊断效果不佳：故障隔离 率不高，不能很好地定位出故障的元件。

(4)、系统函数模型

系统函数模型理论上能诊断网络中的软故障。但由于需要写出系统函数以 进行故障诊断，所以其缺点是需要测点较多，对于复杂电路不易写出传输函数， 且元件容差可能覆盖故障信号。

(5)、信号模型

信号模型是对电路按功能进行分块，然后通过灵敏度分析获得并画出测试 量与电路元件的双向依赖图，以选择测试点和测试激励。该模型有利于对电路 进行测试性分析，但是我们最终目的还是要对故障进行诊断，定位出故障的元 件，而该模型不能提供详细的故障诊断结果，只能进行故障检测，并且检测灵 敏度随电路的复杂程度增高而降低。

上述故障检测和诊断中常用测量参数是输出电压V_o，它由输入电压V_i、各元 件(或模块)参数x_j和电路函数f确定：

V_o＝V_i×f(x₁，x₂，…，x_n)    (1)

由于实际模拟电路中元件参数的连续性，可能存在多个元件分别发生不同 参数故障时得到的输出电压是相同的。

在公式(1)中，如果j、k两个不同的元件发生参数故障，但其导致的输 出电压是相同的，即V_o1＝V_i×f(x₁，…x_j′…x_n)＝V_o2＝V_i×f(x₁，…x_k′…x_n)，此时我们称j、 k元件测参数故障是不可区分的。如图1所示的比例放大电路，输出电压V_out为 被测量，V_in是输入电压，则：

Vout=-R2R1Vin---(2)]]>

考虑最简单的电阻R₁和R₂参数故障，现有的建模方法均无法完全将电阻R₁和R₂的参数故障分开。比如电阻R₁减小50％和电阻R₂增加100％时的输出电压是 一样的，用传统方法就不可区分这两种故障。

发明内容