本发明涉及射频电子产品的检测、维保,具体是一种射频电路故障诊断方法及系统。
背景技术:
1、电路级故障诊断的目的是以尽可能少的测试代价将故障精准地定位到电路的最小可更换单元,即元器件。尽管随着电子信息技术的发展,复杂射频电子产品的设计和制造技术取得了显著进步,然而可实用的电路级测试和诊断技术却十分滞后。
2、现有存在一种测前仿真(simulation before test,sbt)的电路级故障诊断方法,首先通过修改电路原理图中元器件参数或改变拓扑结构来模拟注入故障,然后分别对正常和包含故障的电路版本进行仿真分析,收集指定测点处的原始仿真数据,对其进行特征提取后构成训练样本集,用于训练分类器,最后将实测数据输入分类器中对目标故障进行分类辨识,给出潜在故障的建议。
3、在工程实践中经常遇到特定元器件模型缺失或仿真误差较大的情况,不能适用上述sbt定量诊断方法。而传统的基于定性知识的故障树、故障字典和依赖性矩阵等方法,由于缺少量化数据的支撑,故障分辨率低,很难达到精准的电路级故障诊断效果。
技术实现思路
1、为克服现有技术的不足,本发明提供了一种射频电路故障诊断方法及系统,解决现有技术存在的故障分辨率低、很难达到精准的电路级故障诊断效果等问题。
2、本发明解决上述问题所采用的技术方案是:
3、一种射频电路故障诊断方法,包括以下步骤:
4、s1,模型预处理:对电路原理图进行元器件模型预处理;
5、s2,仿真分析:进行模拟故障注入及仿真分析;
6、s3,离散特征矩阵构建:基于仿真数据构建离散特征矩阵;
7、s4,诊断推理:基于离散特征矩阵进行诊断推理。
8、作为一种优选的技术方案,步骤s2中,确定目标故障集f={f0,f1,...,fn2},并注入故障;其中,f0表示电路状态正常,f1-fn2表示在某个元器件ei内部或端口上发生的某种故障,f1-fn2为参数超差、开路或短路;通过修改目标元器件ei的模型参数注入参数超差故障;通过在ei的一个端口上串联一个大电阻注入开路故障;通过在ei的两个端口间并联一个小电阻注入短路故障;大电阻指典型阻值范围为≥1mω的电阻,小电阻指典型阻值范围为≤1kω的电阻。
9、作为一种优选的技术方案,对于注入的每个故障fj∈f,在电路输入端口施加指定频率的正弦波信号,进行瞬态仿真分析,收集指定测点tk∈t={t1,t2,...,tn3}上的原始数据dj,k。
10、作为一种优选的技术方案,dj,k表示一个随时间改变的信号曲线。
11、作为一种优选的技术方案,步骤s3包括以下步骤:
12、s31,从原始数据dj,k中提取信号特征v(dj,k)={v1,v2,...,vn4},对每一个vl∈v(dj,k)进行离散化处理和整数编码:根据信号物理意义设置若干离散区间q={q0,q1,...,qn5},若vl落入qm区间内,则令最终得到离散化后的信号特征其中,q0表示正常值区间,m=0,1,...,n5;
13、s32,构建离散特征矩阵dfm=[v*(dj,k)](n2+1)×n3,其中的行对应目标故障集f,列对应测点t,dfm的每个元素的值即为离散化后的信号特征集合
14、作为一种优选的技术方案,步骤s3中,信号特征为直流分量幅度、交流分量幅度、信号频率中的一种或多种。
15、作为一种优选的技术方案,步骤s4包括以下步骤:
16、s41,对实物电路进行测试,在选定的测点处测量相应信号的全部或部分特征值对x(t*)中包含的特征值进行离散化处理,得到
17、s42,将dfm中每一行在对应的测点和特征上与实测结果x*(t*)中的数据进行匹配,将t*中每个测点上的匹配值相加,得到当前故障的匹配值针对每个fj∈f,分别计算匹配值,选择最大者为诊断结果。
18、作为一种优选的技术方案,步骤s42中,匹配方法为:针对测点初始化匹配值遍历其下的每个实测特征值对应的dfm元素为若则若但与相容,则若且与不相容,则其中,相容指两个离散特征值相比于正常值而言具有相同的趋势。
19、作为一种优选的技术方案,0<α<1。
20、一种射频电路故障诊断系统,用于实现所述的一种射频电路故障诊断方法,包括依次连接的以下模块:
21、模型预处理模块:用以,对电路原理图进行元器件模型预处理;
22、仿真分析模块:用以,进行模拟故障注入及仿真分析;
23、离散特征矩阵构建模块:用以,基于仿真数据构建离散特征矩阵;
24、诊断推理模块:用以,基于离散特征矩阵进行诊断推理。
25、本发明相比于现有技术,具有以下有益效果:
26、本发明解决了射频电路元器件仿真模型缺失或电路仿真效果不佳导致数据可信度差,难以应用sbt方法进行精确故障诊断的问题,技术方案实用性强,实施效果明显优于传统的故障树、故障字典和依赖性矩阵等经典方法。
1.一种射频电路故障诊断方法,其特征在于,包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的一种射频电路故障诊断方法,其特征在于,步骤s2中,确定目标故障集f={f0,f1,...,fn2},并注入故障;其中,f0表示电路状态正常,f1-fn2表示在某个元器件ei内部或端口上发生的某种故障,f1-fn2为参数超差、开路或短路;通过修改目标元器件ei的模型参数注入参数超差故障;通过在ei的一个端口上串联一个大电阻注入开路故障;通过在ei的两个端口间并联一个小电阻注入短路故障;大电阻指典型阻值范围为≥1mω的电阻,小电阻指典型阻值范围为≤1kω的电阻。
3.根据权利要求2所述的一种射频电路故障诊断方法,其特征在于,对于注入的每个故障fj∈f,在电路输入端口施加指定频率的正弦波信号,进行瞬态仿真分析,收集指定测点tk∈t={t1,t2,...,tn3}上的原始数据dj,k。
4.根据权利要求3所述的一种射频电路故障诊断方法,其特征在于,dj,k表示一个随时间改变的信号曲线。
5.根据权利要求3或4所述的一种射频电路故障诊断方法,其特征在于,步骤s3包括以下步骤:
6.根据权利要求5所述的一种射频电路故障诊断方法,其特征在于,步骤s3中,信号特征为直流分量幅度、交流分量幅度、信号频率中的一种或多种。
7.根据权利要求5所述的一种射频电路故障诊断方法,其特征在于,步骤s4包括以下步骤:
8.根据权利要求7所述的一种射频电路故障诊断方法,其特征在于,步骤s42中,匹配方法为:针对测点初始化匹配值遍历其下的每个实测特征值对应的dfm元素为若则若但与相容,则若且与不相容,则其中,相容指两个离散特征值相比于正常值而言具有相同的趋势。
9.根据权利要求8所述的一种射频电路故障诊断方法,其特征在于,0<α<1。
10.一种射频电路故障诊断系统,其特征在于,用于实现权利要求1至9任一项所述的一种射频电路故障诊断方法,包括依次连接的以下模块: