电路故障预测与诊断简析

马萌 韩亮 张炜

西安航空计算技术研究所 陕西 西安 710065

引言

随着科学技术的持续性发展，当代电子系统的规模不断扩大，结构越发复杂，导致系统故障发生率以及功能失效的发生率也在随之提升。电子电路作为电子系统非常重要的构成要素，促使其广泛应用在各种电子产品及其系统中，但是失效后会导致电子产品以及系统故障风险，从而导致重大伤害以及损失问题的发生。为了更好地保障电子系统始终维持良好运行装填，设备维护人员需要及时做好对设备短时间故障的预测，并做出正确的预防与处理，从而促使电子电路可以高质量、可靠运行。对此，探讨电子电路故障诊断与预测技术具备显著实践性价值。

1 电子电路故障的诊断技术

电子电路的故障发生本身存在不可控、难以预测的特征，电子电路相对于模拟电路以及数字电路而言过载量相对比较小，很容易在短时间内受损，这也为故障预测以及排查提出了较高的要求。从理论上来看，及时做好故障诊断技术非常重要，是保障电子电路故障负面危害最小化的根本，同时也是提高电子电路应用价值的重要途径。

1.1 直观法

直观的检测与维修方式主要是应用功能多种基础性检修方式实现对电子电路故障的判断，这一种检测与维修方式具备快速、操作简单等多方面优势[1]。在电子电路故障处理方面，并不是所有的故障问题都可以借助技术装备达到解决目的，此时便需要经验丰富的人员对检修工作进行处理，并对电子电路故障进行对应的处理。检修人员可以借助对电子电路元器件外观的检查判断，观察元器件的外表从而实现对故障的处理，例如高温而导致的颜色改变以及局部短路问题，在观察时如果存在烧焦气味或者是明显的结构改变，可以借助肉眼直接观察的方式实现对电子电路故障的位置评价与判断。

1.2 短接法

短接法主要是对电子电路元器件的故障最为常用的检测技术方式，通过对所检测弱电系统线路是否存在的连接点异常表现实现有效的判断。检测人员可以在检测元器件的两端金属线进行检测，在连接后以连通断流并检测电流的具体数值。假设元器件可以正常运行则证明所连接的线路无故障，故障点属于被短接线路以外，之后再对其他的元器件进行短接处理，借助短接处理方式可以实现对范围缩小与控制，从而明确故障的具体发生未知。

1.3 排除法

排除检修方式和短接检测方式具备较高的相似性，其主要是应用在弱电系统回路的故障点进行检修维护，其可以达到快速且准确的故障点检查，检修人员也可以将弱电系统当中不同的并联电路进行拆除，并将线路基于原本的顺序对拆除下来的元器件以二次回路的方式安装。在接通电流之后，可以观察二次回路的具体运行情况，假设二次回路存在故障，则可以借助判断回路当中某一个元器件或者是设备实现对故障问题的检测。检测人员可以设备拆分之后借助直观检测维修的方式实现对故障的合理处理。

1.4 替换法

替换检测方式的应用优势与缺陷比较突出，这一种方式的检测效果虽然好但是效率并不高，在工作期间的工作量相对比较大，一般不会应用。在电子电路故障发生的同时，检测人员需要预先做好对故障位置的判断，并将故障点逐渐明确在某一个元器件或者是元器件当中[2]。检修人员需要按照疑似的故障元器件，准备相同型号的元器件设备，并拆除掉疑似元器件替换准备好的无故障元器件，假设弱电系统可以正常运行，则证明原本系统元器件存在故障，假设弱电系统仍然无法正常运转，则需要对其他疑似的元器件进行替换并检测，指导明确故障元器件为止。

1.5 对照法

对照检测方式属于弱电系统中电子电路元器件比较常用的一种检修技术方案，对照检修方式主要是对弱电系统当中的相关元器件应用参数进行对照，检修人员可以对发生故障线路进行测量，并对正常运行的数据进行对照。借助直观数据的对比方式可以及时明确故障范围，但是并不是所有的数据不一致都可以定义成为故障线路，假设对照的数据与测量数据之间的差异比较大，则可以借助更换规格型号相同元器件进行数据对比，如果数据仍然存在异常则证明存在故障。

2 电子电路的故障预测技术

2.1 预测关键

电子电路的故障具备不确定以及非线性的特征，其会一定程度的提升故障诊断以及预测的难度，电子故障大多数是因为元器件失效所导致的，借助研究元器件的方式可以构建电子电路失效的机理以及退化的模型，从而实现对电路寿命以及未来故障发生风险的预测。但是因为当代电子产品的类型不断增多以及元器件的失效模型过于复杂，同一个元器件在不同环境之下的工作性能也会发生改变，此时性能退化的机理不同、物理模型的不同，导致无法对电子电路以及元器件的失效机理形成准确的判断。对于不同的电路失效定义本身也存在一定的差异，当前电子电路领域并没有形成判断电子电路健康的标准，这也为电子电路监测以及评价工作形成较大的障碍，在应用中需要按照电子电路的检修人员经验进行判断[3]。

2.2 预测技术

首先，采用神经网络模型进行预测。神经网络模型需要基于大脑神经网络思维模型，并借助大量的节点基于不同连接方式构建一个完善的网络，并构建神经网络模型，促使每一个节点均可以代表一个输出函数，以两个节点连接一个信号加权值。借助采集相应的样本数据进行训练，将其达到电子电路故障的非线性与不确定性特征，从而获得和电子电路故障诊断的一致性模型，借助神经网络模型，可以及时构建一个电子电路故障模型，从而为电子电路的故障形成有效的预测。其次，应用混沌理论实现对预测模型的改进[4]。混沌理论属于一种质性思考与量化分析的结合方式，其主要是应用在动态系统的分析方面，无法应用于单一数据的分析，需要借助连续且完整的数据关系进行行为的解释与预测。混沌理论本身可以应用在一些预测难度高、相对复杂的系统当中，因为电子电路系统孤战的非线性与不确定性特征，可以借助混沌相空间重构理论嵌入到神经网络模型并对数据进行重构，之后再将获得的数据矩阵应用神经网络模型进行训练与预测，从而获得神经网络模型的结果预测，提升电子电路的故障预测准确性。

3 电子电路故障的维修技术

3.1 断裂故障

电子电路元器件如果存在损坏，则可能会发生短路。在维修过程中需要对元器件的运行状态进行检查，对于线路断裂进行针对性处理。在线路维修方面，需要定时对线路中比较容易发生故障的元器件进行检查，观察元器件的变形表现，及时检修电子电路的引线，预防拉力异常而导致故障损坏。

3.2 开关过热

电子电路元器件在变电所中具备非常广泛的应用，数量也比较多。电子电路元器件在导电结构方面的连接点以及传动结构比较多，动触头的行程距离相对比较大，再加上触头的长时间暴露，很容易导致金属氧化和尘埃污染等问题从而引发热故障。目前来看，可以对电子电路元器件的接触表面进行处理，可以应用相应周期进行氧化层的定期处理，并应用二硫化钼润滑剂实现养护处理，其可以形成保护膜并达到隔水处理效果，同时可以应用填平补平的处理，对于接触面的磨损情况可以提供补偿，对于接头应当严格进行检查，更换导电膏规避检修效果下降问题。

3.3 短路故障

电子电路元器件故障中短路故障的发生率相对较高，同时短路也是比较常见的一种基础故障。在电子电路元器件维修过程中，需要注重对短路的保护并做好详细的检查，同时在电子电路元器件的保护方面保持合理的设计，及时做好缺相故障的处理。在电路容量方面，可以设计相对独立的熔断器，并确保其维持单路控制，确保电子电路可以正常运行。在检查期间可以应用接触器实现对回路的控制，可以达到过流的保护。

4 结束语

综上所述，电路运行过程中是否可以正常运行很大程度决定于电子电路，所以在具体运行过程中需要高度重视电子电路的故障维修与管理工作，尽可能合采用合理的技术方案实现对电子电路故障的及时判断并采取有效的防控措施保障电子电路系统运行稳定性，尽可能保障电路的运行稳定性，提高电子电路综合效果，为电子电路系统的安全稳定运行提供支持。