面向电子电路的间歇故障诊断方法研究

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随着电子工程技术在各领域中的极大发展,电路在电子设备中起着至关重要的作用。随着故障检测和诊断技术的提高,系统运行中出现了一种特殊的故障——间歇故障,其持续时间短,易被隐藏,因而是电子电路系统中的潜在危险源。间歇故障是指在系统的运行过程中,由于元件自身的时间退化效应或者受到突变的外部应力作用而产生间歇性的失效,并且未经处理系统由故障状态自动恢复到正常状态。电子电路中的间歇故障主要表现为随机性强、信号奇异性强、特征多变以及持续时间短等特点。针对其特性,目前间歇故障研究的难点问题主要包括缺乏间歇故障机理模型的研究、间歇故障数据获取、检测、定位以及缺乏针对间歇故障特性提出的诊断方法。针对这些难点以及研究中存在的问题,本文工作主要包含以下内容。针对目前电子电路间歇故障的机理不甚明晰的现状,本文结合间歇故障的特点和演化规律分别对由环境应力和电路元件退化诱发间歇故障的机理进行分析。然后建立了电子电路间歇故障的奇点信号模型,将系统的不确定性波动等间歇性失效用奇点信号表示,把对间歇故障信号的检测转换为奇点信号的检测,并通过小波变换模极大值法实现了电路中产生的间歇故障的检测。针对间歇故障的动态非平稳性、随机性、奇异性以及稀疏性等特性,结合间歇故障中奇点信号的特点通过LMD多尺度熵提取信号中被细化的不变特征。基于DHMM的诊断能够考虑到时间序列上状态间的转移关系以及能够识别动态非平稳信号;基于SRC的诊断能够对数据的细节特征进行深层次的挖掘并对数据稀疏化,通过较少的稀疏系数能够重构原数据的有效信息。因此,结合两者的优点提出基于DHMM-SRC联合决策的间歇故障诊断方法,并实验验证了该方法的有效性。针对电路中间歇故障难以定位的问题,论文通过采集不同故障点的各个状态的数据,通过诊断算法能够识别到具体哪个故障点产生了间歇故障,从而实现了间歇故障在电路上的线路定位。最后,以四运放带通滤波电路为对象,通过搭建电路间歇故障诊断平台,从电路搭建、间歇故障模拟、数据采集到算法验证,通过采集得到的测试数据集能够有效的验证本文所提出的方法。通过与其他方法比较也论证了论文所提出的面向电子电路间歇故障诊断算法的有效性。
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