电路板上电子元器件的故障诊断及判定

时间：2022-09-09 13:20:04 来源：千叶帆本文已影响人

　　[摘要]电路板又称印刷电路板，电路板对于固定电路的批量生产和优化用电器布局起重要作用。电子元器件是电子元件和电小型的机器、仪器的组成部分，常指电器、无线电、仪表等工业的某些零件，如电容、晶体管、游丝、发条等子器件的总称。故障诊断是查找故障的过程。文章从电子元器件的特点出发设定故障诊断特征参数，并进行故障诊断。
　　[关键词]电路板；电子元器件；故障诊断判定
　　中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）13-0074-01
　　前言
　　我们身边的电力产品越来越多，大到航天器、列车，小到手机、智能手表，比比皆是。电力产品从各个方面融入了人们的生活，例如工业上的大型机器，日常生活中使用的电风扇等。随着科技的发展，电力产品影响着人们的生活。如果电力产品出故障，将会产生不可估量的影响：如果飞机的某一电路板上电子元器件出现故障，可能会导致飞机失事；如果手机的电路板上某一电子元器件出现故障，将会导致手机通讯障碍。所以电路板上电子元器件的故障诊断及判定在检测及维修上极为重要。
　　1、故障诊断的复杂性
　　近年来，我国新兴工业技术得到了突飞猛进的发展，伴随着大规模电气设备的发展以及制作工艺水平的提高，由新材料制成的新型器件层出不穷，电子元件的尺寸越来越小，元件密集度和布线密度也是越来越高，对电子元件的稳定性及可靠性的要求也越来越高。然而我国电子元器件的检测过程存在企业缺乏对电子元器件检测的重视、企业缺乏高技能的电子元器件检测人才问题，電子元件中各个部份的精密度极高，导致了电子原件故障现象复杂多变，电子元件参数的变化是随机的、不确定的，只要是在容差范围内才是正常状态，电路板上的电子元件出现故障后，其可测性极其有限，这些原因都给电路板上电子元件的故障诊断技术增加了巨大的困难和挑战，至今在实际工程应用中还有一些难题急需解决。技术需要革新，只有在不断进步中才能找到更完善的解决问题的方法。
　　2、故障诊断参数
　　当电子元件发生故障时，采用传统的方法是无法检测出电子元件发生的故障，这就要借助于现代的故障诊断技术。电路板上电子元器件的问题种类变化万千，但不是每一种问题都成为故障，因为在工业生产的过程中误差的出现是不可避免的，只要把误差控制在一定的范围内就可以正常的投入使用。不同的电子元器件的实用误差范围是有着天差地别，在特别精细的电路板上的电子元器件的误差在几百万分之一。因此，电路板上电子元器件出现故障时通常要先确定电路板上的电子元器件出现了什么故障、故障出现在什么地方。此时，电路板上电子元器件上的参数就起到了极其重要的作用。通过监测出现故障的电路板上的电子元器件的各项数据与正常电路板上电子元器件上的参数相比较，如若两者在某一数据上相差甚大，则可知电路板上电子元器件的故障出现在哪，通过所测得的数据可以推测出这个电路板上电子元器件出现了什么故障。由此可以看出，电路板上电子元器件出现故障时电子元器件所显示的数据显得格外重要。当然，电路板上电子元器件上的参数也起着极其重要的作用。电路板上电子元器件出现故障时参数重要的原因是电子元器件的规格参数是描述电子元器件的特性参数的数量，这一参数并不是一个确定值，它包括标称值、额定值和允许偏差等，这一参数是一平均值。电路板上电子元器件参数故为重要，因此还需要对电路板上电子元器件进行命名与标注。电子元器件的种类、材料、特征、型号、生产序号和区别代号都显示在它的名称里。这一名称能够显示出电路板上电子元器件中主要的参数。电子元器件的名称也是有规律的，它是由字母和数字构成，一般是字母代表它的主称，用数字或其它字母表示其他信息。例如，电子元器件中的稳压二极管在电路中常用的表示方法是“ZD”加数字。稳压二极管的作用主要是在电路电压变化时可以使负载两端的电压基本保持不变。当稳压二极管出现故障时会出现电源电压升高或电源电压变低甚至变为零、输出不稳定，这时通过这些参数我们便可知电源电压升高时其故障表现在开路，电源电压变低或为零、输出不稳定时，故障表现在短路和稳压值不稳定。故障诊断参数对检测一个电子元器件的故障有着很大的帮助。
　　3、故障诊断方法
　　3.1传统故障诊断法
　　传统故障检测法是比较简洁、可靠的一种检测方法，是前人根据自己的经验所总结出的一种对电路板上电子元器件的一种经典的检测方法。在这里将向大家介绍电路板上电子元器件故障的观察法、测量法、比较法这三个检测方法。观察法根据通不通电分为静态观察法和是否有动态观察法。静态观察法主要是以直观和使用万能表来检测短路、断线、接插件松脱等故障。是否有动态观察法就是在通电情况下观察、听声、感触电路看电路是否异常。测量法是故障检测中广泛使用的有效方法，根据检测的电参数特性划分为对确定开关、接插件、导线等故障有效快捷的电阻测量法，通电检测的基本、常用的电压测量法，通过对被检电路正常工作电流进行估算，在比较后进行故障位置判断的电流测量法，交变信号的出现和处理电路，应以示波器观察信号通路各点的波形是直观、有效的检测方法的波形测量法和逻辑状态测量法。这些看似简单易行的方法是多少代人智慧的结晶。
　　3.2D算法
　　D算法是由Roth在1966年提出的，可以认为是拓扑结构测试中最经典的算法，也是最早实现自动化的测试生成算法之一。当电路板上电子元器件出现故障时，根据这一算法，便可以检测非冗余电路中所有可以检测的故障。虽然D算法提出是距现如今已有一段历史而且还被修正过很多次，但是经典永远不会被替代，现在的许多新的测试方法都是在它的基础上发展起来的，可以说D算法就是巨人。D算法是一种用形式化运算求测试码的多路径敏化法，是在立方体理论基础上实现的路径敏化，是首先出现的完全的测试码生成算法。其基本思想就是同单路径敏化法，使故障点的正常值与故障值形成差异，并将它敏化至输出端。同时确定输入向量和其他信号值以确保各信号值的一致性。D算法一直沿用至今主要还是其采用立方体运算，考虑多种途径，使检测结果更加全面。
　　3.3一维通路敏化法
　　一维通路敏化法是在1966年D.B.Armstrong根据Eldred的基本思想提出的，其主要思想是对多级门电路寻找一条从故障点到可及输出端的敏化通路，使在可及端可以观察到故障信号。自从1966年Armstrong提出一维通路敏化法以来，数字电路测试矢量自动生成理论的研究课题经历了一个从雏形到成熟、从理论到应用、从实用到完备的发展历程。敏化通路是对一条通路中所有门电路的一切输入适当赋值，使该通路上的逻辑变化能沿该通路传输到主输出端。通路敏化法的实施步骤是基本中的基本，在算法中对故障赋值的故障表现、具有敏化条件的故障传播（路通敏化，前相跟踪）、对敏化条件能否在主输入端实现起作用的一致性检查（后相跟踪）、和测试函数的寻求等价的测试确定。
　　4、结语
　　不断完善创新电路板上电子元器件的故障诊断的方法，依靠科技优化电力产品，为人们的生活提供便利。
　　参考文献
　　[1]蒋周娜，张玲霞.基于小波神经网络的模拟电路故障诊断方法研究及系统实现[D].西安电子科技大学硕士论文.2010. 5.
　　[2]唐静远，师奕兵.模拟电路故障诊断的特征提取及支持向量机集成方法研究[D].电子科技大学博士论文.2010，5.

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