自动测试技术在故障诊断中的应用探讨

殷丽娟

【摘 要】自动测试技术在故障诊断中的支撑作用越来越明显，尤其以电子科学技术为基础的故障诊断技术，在通信设备等信息化行业已经成为其能效发挥的关键因素。因此，自动测试技术应用于故障诊断受到前所未有的重视。下文就对此问题进行探析。

【关键词】自动测试技术；故障诊断；探析

【中图分类号】TM407 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2013）03-0164-01

随着我国电子科学技术水平不断提高，传统的测试技术装备已不能满足其迅速发展的客观要求，大力发展电子装备自动测试系统势在必然。开展小型化、智能化、综合化、信息化，实用、可靠、先进、经济的电子装备自动测试系统并将其应用于故障诊断中，已成为当前研究的热点。

一、当前自动测试技术故障诊断概述

所谓自动测试，就是被测对象的整个测试过程，包括数据采集、数据分析处理及测试结果的输出显示，都在计算机的统一控制下自动完成测试的目的，从而实现故障诊断，实行故障的定位和隔离。将自动测试技术应用到故障诊断的过程中，既可以提高故障诊断的效率，更能提高故障诊断的准确度。

电子装备作为一门应用型的多学科交叉的边缘学科，已有40多年的发展史。任何电子装备发生故障是难免的，及时解决装备发生的故障，保证装备的正常运行是一个重要问题。自动测试下的故障诊断技术就是为了解决这个问题而逐渐发展起来的。从本质上讲，故障诊断技术是个模式分类的问题，即把系统运行状态分为正常和不正常两类。而故障定位技术是个故障点定位问题。原始的故障诊断方法是手摸、耳听、眼看，在故障诊断技术出现后，这种情况得到了根本性的改善。

然而，近年来计算机技术和微电子技术的飞速发展使得电子装备日益复杂，这给故障诊断带来了新的难度。复杂系统在构造上有多个子系统作为元素组合而成，这种组合是多层次的，在子系统内，层次之间的联系可能是不确定的。在功能上，系统的输入与输出之间，存在着由构造所决定的一般并非严格的定量的或逻辑的因果关系，因而其故障与征兆之间不存在一一对应的简单关系，使故障诊断问题复杂化。不仅如此，系统复杂性的提高给故障诊断带来了难题。以前的人工诊断定位或简单的计算机诊断定位方法已经不能满足电子装备的需要，面对挑战，模糊理论、神经网络、专家系统、遗传算法和小波变换等最新的理论都先后被应用到故障诊断领域里来，并且取得了很有价值的成果，如模糊故障树、模糊神经网络、基于模糊规则的专家系统、基于遗传算法的诊断方法等。针对复杂系统故障诊断的特点，各种诊断策略、诊断方法及理论也得到了深入的研究。

二、常见自动测试技术故障诊断问题

据知，投入实际应用的自动测试系统，其故障诊断方法和诊断程序开发仍有待改进，主要问题如下：

1.目前，采用的故障诊断技术主要有故障字典、故障树和实物仿真，其他技术还没有得到充分应用。诊断软件是以预定义的故障字典或故障树为依据的，被测对象的内置测试数据、维修人员的经验、维修履历资料、被测对象的设计知识等相关测试诊断信息与知识无法得到充分的利用，测试控制计算机强大的计算和存储能力也远未得到充分的发挥。这不仅不能适应复杂故障的诊断需要，而且测试诊断的效率较低。简单的数字电路板、模拟电路板和数模混合电路板的故障诊断效果较好，而带CPU的复杂电路板和微波电路板的故障诊断效果不理想。

上面谈到的故障字典法，是模拟电路故障诊断最典型也是最有实用价值的方法。它的基本思想是：首先提取电路系统在各种故障状态下的电路特征，如测试点的直流电位向量、网络的幅频特性等，然后将特征与故障的一一对应关系列成一个字典。在实际诊断时，只要获取电路系统的实时特征，就可以从故障字典中查出此时对应的故障。但是考虑到测前模拟的现实工作量和字典容量的限度，以及实际电路的容差、噪声，字典法一般只作硬故障的诊断。

而所说的故障树，许多系统的故障诊断常常可以归纳为几个大的顶级故障事件，针对每个顶级故障事件，逐级去查找故障位置，经逐一排除后最终确定故障原因。故障树分析法就是这样一种诊断方法，它从系统的顶级故障开始，沿着故障树不断提问现象出现的原因，而逐级构成一个递阶故障树，通过对此故障树的启发式搜索，最终找到故障的根本原因。目前，许多系统的故障诊断系统都是这种诊断方法。基于故障树的诊断方法类似于人类的思维方式，易于被接受和理解。

2.自动检测技术在故障诊断中存在这一问题，就是程序开发过程繁琐、周期长、效率低。在拥有电路板图的技术资料的前提下，进行故障诊断程序开发：分析电路板，建立故障模型，选择故障诊断方法，确定故障诊断流程，编写故障诊断程序，联机调试，整理文档等，过程十分繁琐。每个电路板均需要开发对应的故障诊断程序，两人开发1个电路板故障诊断程序往往需要 10～15 天时间，周期长；针对上万种电路板，每个故障诊断程序开发都经过相同的开发过程，工作量大且重复，效率低。

3.对TP开发人员的要求高。TP 开发人员应了解被测对象、测试设备、测试诊断方法，具有测试诊断分析能力；熟练掌握测试语言，具有良好的编程能力。通常自动测试系统由地方工业部门完成研制交付使用单位后，仍需要进行二次开发，即大量的故障诊断程序有待不断开发，这对使用单位的TP开发人员提出了高要求。针对上述问题。需要研究新的故障诊断技术，提高故障诊断的实际效果，建立图形化的或无需编程的故障诊断程序开发环境，提高故障诊断程序开发效率。

三、自动测试技术在故障诊断中的应用

故障诊断能根据故障征兆信息确定系统故障原因并指出故障点的过程，从广意上讲故障诊断是故障检测、分离和辨识的统称。

1.诊断前提

根据故障诊断的原理和过程，信号采集是故障诊断的前提，自动测试技术的贺信实际上就是信号采集的过程。通过各种测试资源，将设备不同工作状态的各个参数测量输出，并且利用自动测试技术，不但能够测量出对应的静态性能指标 而且利用连续测量及仪器的记忆功能，测量记录动态的数据。

2.向量处理分析

信号采集之后，相应的仪器设备可以对数据性能进行简单分析，比如可以利用频谱分析仪对调制信号的频谱进行分析和处理，从而判断调制信号的质量好坏。利用脉冲功率计测量出信号的瞬时功率，从而得出瞬时脉冲。当然，进一步提取特征向量则是要通过一定的算法来实现，而且这些算法也可以自动测试系统的工控机来实现。

3.建立特征库

对于故障识别，可以利用模式识别中的经典算法，比如分支界定算法实现故障个例，对于统计数据，则可以利用核Fisher算法寻找相应的阈值，特征库的建立，可以运用专家系统核人工智能技术 将采集到的，大量数据以及相应的分析保存，然后作为故障识别时的基准，故障库可以实时更新，在建立初步的故障库之后，可以通过学习机，不断的积累识别经验，将人工经验核最新故障特征定期保存到特征库中。

随着电子科学技术的发展，其装备自动测试的诊断技术也提出新需求，以通用化、系列化和组合化为原则，以小型化、智能化、综合化、信息化为方向，大力发展实用、可靠、先进、经济的自动测试系统势在必然。

结束语：

上文主要以电子通信方面为例，从当前自动测试技术在故障诊断中的发展趋势、常见问题和具体应用方面进行了简单的探析，得出自动测试技术在故障诊断中必须要加大力度发展势在必行，因此，希望今后在这一方面的技术，能有新的突破。

参考文献：

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