[发明专利]一种非线性滤波模拟电路智能故障诊断方法

说明书

本发明公开了一种非线性滤波模拟电路智能故障诊断方法，包含以下步骤：A、详细分析模拟电路故障产生的原因及分类，分析比较模拟电路故障诊断的传统方法和现代化新技术；B、研究故障特征向量的提取方法，并对待测电路进行诊断；C、对模拟电路故障诊断方法进行分析，并对神经网络进行研究，分析故障特征提取方法，利用MATLAB软件对电路仿真，建立神经网络模型判断故障类型。本发明以滤波模拟电路故障诊断为研究对象，以兼顾故障诊断分辨率与故障诊断正确率为前提，针对模拟电路故障诊断的神经网络方法中存在的问题，提出相应的改进措施以及搭建自动测试与诊断系统，从而提高故障诊断正确率。

技术领域

本发明涉及模拟电路技术领域，具体是一种非线性滤波模拟电路智能故障诊断方法。

背景技术

随着电子技术的飞速发展，电子设备在航空航天、智能交通、工业控制、医疗卫生等军用民用领域中被广泛应用，电子设备己在人们的生活生产中扮演了重要的角色。而电子设备通常会在复杂多样的环境中工作，甚至在很多的极端环境，如高磁场、核辐射、高湿度、超高温、超低温等情况；而在某些关键领域，如军事航天领域、高技术领域和医疗部门中，对电子设备的可靠性需求更高。为了提高电子系统的可靠性，减少维护费用，促使人们研究新的技术和方法，需要通过测试方法对设备的故障进行诊断和定位，并在辨识出故障元件的故障模式后对故障元件进行检修和更换，减少损失。模拟电路故障诊断的主要任务是在己知电路拓扑结构的基础上，对电路施加激励，通过测试故障电路的响应来确定故障元件的位置和参数。

目前，电子系统按照大的类型，可以划分为模拟系统和数字系统两大类，在电子系统中，模拟元件和模拟电路是必不可少的，两者在应用中所占比例比较悬殊。据统计，模拟电路仅占整个电路系统的20%，但是20%的模拟电路，会引起80%以上的电路系统故障，其测试成本占到整个测试费用的95%。所以，在电路系统中，虽然模拟电路所占比例很少，但其可靠性对于全系统可靠性具有重要的意义。另外，模拟电路的测试时间也远远高于数字电路，模拟电路部分的测试时间要占到整体测试时间的80%左右。因此，模拟电路的测试和诊断技术己经成为业内发展的重要问题，如何降低其测试成本、如何快速、准确、经济的实现模拟电路的故障诊断，己经成为电路测试和诊断领域的热点研究问题。

随着集成电路技术的迅猛发展和广泛应用，模拟电路故障的诊断问题变得更为重要与复杂，其表现主要有四个方面：

(1) 随着数字系统和IC的集成度不断提高及运行速度的迅速提高，脉冲的上升沿和下降边沿的诊断己属于模拟信号的诊断范畴。

(2) 尽管数字IC的发展迅速，但在一个完整的系统中，模拟电路不可能完全被替代。据统计，系统中的模拟电路与数字电路的比例变化不大，大约为3:7。

(3) 随着超大规模模拟电路(Analog VLSI)的发展，在其研制与生产过程中的三个阶段对模拟电路故障的诊断提出了迫切的需求。首先在IC的实验研制阶段，为使实验样品满足预定的设计指标，需要对它作不断的修改和完善，则必须对样品作全面诊断，以定位其中不合适的或不合格的“器件”，分析原因，改进工艺。其次是在生产过程中，加强测试环节以提高成品率。最后一个阶段是IC的成品测试，由于现在有些模拟IC是较大规模的，测试的参数相当多，依赖常规的设计和测试诊断设备是难以胜任的，不仅测试速度低，而且有的参数不易测。因此需要研究新的测试与诊断方法问题。换句话说，要发展模拟电路的VLSI，模拟系统的测试和诊断是不可回避的课题。

(4) 随着电子工业的发展，电子设备的复杂性越来越高，且其中的模拟器件和电路不可缺少（多数故障也出现在模拟器件上），对这种设备的维修和保养十分复杂，耗费精力和财力，但为保证系统正常运行是不可缺少的。据用户反映，对这类设备的维修和保养所投入的经费已超过了原先购置这些设备的投资。因此在工业部门，尤其是军事工业部门，对这种复杂设备的维修已提出了十分迫切的要求，需要增加故障诊断的附加设备。

但是，模拟电路测试和诊断存在以下五个方面的困难：