航天測控電子設(shè)備電路板故障診斷技術(shù)

　　隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，特別是數(shù)字技術(shù)及各種超大規(guī)模集成電路的廣泛應(yīng)用，電子裝備尤其是軍用電子裝備結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，功能越來越完善，自動(dòng)化程度也越來越高。雖然電子系統(tǒng)的性能得到提高，但是對(duì)測試和維修保障也產(chǎn)生了測試流程復(fù)雜、測試時(shí)間長、維修保障困難、維修費(fèi)用高等諸多問題，這些問題嚴(yán)重影響了電子設(shè)備的完好性和壽命周期。

　　電路板故障診斷技術(shù)，可以快速、準(zhǔn)確地對(duì)電子系統(tǒng)是否異常進(jìn)行判斷，對(duì)于出現(xiàn)的故障進(jìn)行快速定位，并將故障隔離到最小可更換單元。在電子設(shè)備維護(hù)保障中應(yīng)用現(xiàn)代故障診斷技術(shù)，可以提高系統(tǒng)的可靠性、有效性，保障設(shè)備發(fā)揮最大設(shè)計(jì)能力，延長使用壽命，降低壽命周期費(fèi)用；通過檢測監(jiān)視、故障統(tǒng)計(jì)分析及性能評(píng)估等，為設(shè)備優(yōu)化設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)和信息，因此研究電子設(shè)備尤其是電路板故障診斷技術(shù)，將研究成果產(chǎn)品化推廣應(yīng)用，具有廣闊的應(yīng)用前景。

　　故障診斷技術(shù)的概況及發(fā)展前景

　　故障診斷是根據(jù)對(duì)被診斷對(duì)象測試所取得的有用信息進(jìn)行分析處理，判斷被診斷對(duì)象的狀態(tài)是否處于異常狀態(tài)或故障狀態(tài)，確定故障的方位，預(yù)示故障的發(fā)生。早期的故障診斷是依據(jù)人對(duì)被診斷對(duì)象的感覺、聽覺、觸覺等感官和以往積累的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)其狀態(tài)特征進(jìn)行分析，判斷某些故障的存在，或預(yù)測故障發(fā)生的時(shí)間。維修是為使設(shè)備保持或恢復(fù)到規(guī)定狀態(tài)所進(jìn)行的全部活動(dòng)，即不僅包括設(shè)備在使用過程中發(fā)生故障（損壞）時(shí)進(jìn)行修復(fù)，以恢復(fù)其規(guī)定狀態(tài)的修復(fù)性維修，而且還包括在故障（損壞）前，預(yù)防故障以保持規(guī)定狀態(tài)所進(jìn)行的預(yù)防性維修活動(dòng)。近年來，數(shù)字技術(shù)和超大規(guī)模集成電路廣泛應(yīng)用于功能電路板的設(shè)計(jì)中，電子設(shè)備的功能和結(jié)構(gòu)也越來越復(fù)雜，因此對(duì)其的測試工作量大，對(duì)檢測的質(zhì)量要求高，一般情況下很難依靠人的感官和經(jīng)驗(yàn)把故障因素檢查出來?，F(xiàn)代故障診斷技術(shù)是近年來隨著電子計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代測試技術(shù)和人工智能技術(shù)的迅速發(fā)展而發(fā)展起來的一種新技術(shù)，是指應(yīng)用現(xiàn)代化儀器設(shè)備和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等高新技術(shù)設(shè)備，通過測試來檢查和識(shí)別設(shè)備及零部件的實(shí)時(shí)技術(shù)狀態(tài)，對(duì)其進(jìn)行科學(xué)的診斷。應(yīng)用故障診斷技術(shù)對(duì)設(shè)備進(jìn)行測試和診斷，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備的故障和預(yù)防惡性事故的發(fā)生，從而避免出現(xiàn)重大損失。

　　美國是對(duì)故障診斷技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)研究最早的國家之一，1961年美國開始執(zhí)行阿波羅計(jì)劃后，出現(xiàn)了一系列設(shè)備故障，促使1967年在美國航天局（NASA）倡導(dǎo)下，由美國海軍研究室（ONR）主持美國機(jī)械故障預(yù)防小組（MFPG），積極從事故障診斷技術(shù)的研究和開發(fā)。美國作為世界頭號(hào)軍事強(qiáng)國，非常重視軍事武器裝備的后勤補(bǔ)給和維護(hù)保障，由于武器系統(tǒng)越來越復(fù)雜，裝備設(shè)計(jì)越來越多地考慮保障問題，以確保維修工作能簡單有效地進(jìn)行，使裝備能時(shí)刻保持可用狀態(tài)，因此各種類型的故障診斷和維修專家系統(tǒng)已用于美國F-15戰(zhàn)斗機(jī)、B-1B轟炸機(jī)、海軍艦艇、陸軍軍械裝置等現(xiàn)役武器裝備的故障診斷和維修中。目前美國在航空、航天、核工業(yè)以及軍事部門中診斷技術(shù)占有領(lǐng)先地位。歐洲一些國家在設(shè)備診斷技術(shù)方面也有很大進(jìn)展，如英國從60年代末70年代初開始診斷技術(shù)的開發(fā)研究，在工業(yè)、核發(fā)電等方面占有某種優(yōu)勢。

　　我國雖然對(duì)故障診斷技術(shù)的研究起步較晚，但近年來得到迅速發(fā)展。在重要系統(tǒng)和裝備的研制中提出了明確的測試性要求，制定了《裝備測試性大綱》（GJB-2547-95）、《測試與診斷術(shù)語》（GJB-3385-98）等國家軍用標(biāo)準(zhǔn)。國內(nèi)軍用測試系統(tǒng)，也隨著軍用設(shè)備對(duì)測試診斷技術(shù)的要求逐步開展研究。目前國內(nèi)對(duì)裝備的故障診斷技術(shù)，尤其是電路板級(jí)故障診斷技術(shù)的研究有了較大的進(jìn)展。

　　北京航天測控技術(shù)開發(fā)公司在自動(dòng)測試、故障診斷技術(shù)研究和相關(guān)產(chǎn)品開發(fā)方面取得了較大的成績，開發(fā)出了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的“華佗電子診所”系列產(chǎn)品，包括HTEDS8000電子設(shè)備電路板維修測試與診斷系統(tǒng)、Fault Doctor故障診斷軟件平臺(tái)等產(chǎn)品，該產(chǎn)品綜合應(yīng)用了先進(jìn)的測試與故障診斷技術(shù)，適于電子設(shè)備尤其是軍用武器電子裝備的板級(jí)維修測試及綜合保障，在海軍、空軍、二炮等軍兵種進(jìn)行了推廣應(yīng)用。

　　電路板故障診斷系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

　　為了實(shí)現(xiàn)電路板測試與診斷，故障診斷系統(tǒng)一般應(yīng)具有電路板功能檢測、激勵(lì)信號(hào)生成、信號(hào)測試與采集、信息管理和數(shù)據(jù)分析等系統(tǒng)功能，可對(duì)各類型電路板進(jìn)行測試診斷，將故障隔離定位到發(fā)生故障的最小可更換單元（如元器件）。

　　北京航天測控技術(shù)開發(fā)公司自主開發(fā)的HTEDS8000 電子設(shè)備電路板維修測試與診斷系統(tǒng)基于VXI總線構(gòu)架，具有開放式、模塊化、易擴(kuò)展的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。系統(tǒng)主要任務(wù)是通過建立的系統(tǒng)硬件平臺(tái)，達(dá)到模擬電路板實(shí)際工作環(huán)境，完成被測板診斷信息獲取，經(jīng)過診斷程序的分析、判斷確定故障位置，完成故障診斷的目的。系統(tǒng)主控計(jì)算機(jī)軟件通過標(biāo)準(zhǔn)接口軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)VXI總線儀器和IEEE488接口儀器的控制，產(chǎn)生仿真測試所需的激勵(lì)，通過通用信號(hào)轉(zhuǎn)接箱和專用適配器加載至被測板邊緣連接器的相應(yīng)端子，同時(shí)獲取相應(yīng)的響應(yīng)數(shù)據(jù)，通過診斷軟件的分析、判斷，完成故障定位。