故障自诊断技术与专家系统故障诊断

5.模拟输出通道的故障自诊断
一般由D/A转换器组成，对模拟输出通道的诊断的目的是为 了确保模拟输出量的准确性。而要判断模拟量是否准确必须 将其转换成数字量，这样CPU才能对模拟输出通道进行判断。 因此，模拟输出通道的自诊断还需数据采集环节。
借助多路数据采集通道对D/A进行自诊断电路如图2-5所示。 图中R2、R1组成分压电路，将输出电压分压后返至A/D转 换电路。适当调整分压比，使的D/A－A/D环节增益为1， 即可达到满意的诊断效果。要使诊断准确，数据采集通道必 须正常可靠。
3.RAM的故障自诊断
(1)固定模式测试
固定模式测试是将某数据写入被测试的RAM单元 中，然后再从中读出并与原始数据进行比较，以 此来判断RAM的写入和读出的故障。为检查字节 单元的各个位之间的影响，应将可能出现的每一 种数据组合都进行一次测试，如8位RAM字节所 有的数据组合00为～FFH。实际系统中也常用 0AAH和55H这两个0和1间隔的数进行检查，可 发现最易出现的相邻位关联的故障。这种方法的 缺陷是没有检查RAM单元之间的影响。

机内自检设备简介 微处理器系统的故障自诊断
技术 专家故障诊断系统简介 现代故障诊断方法简介
故障树分析法 神经网络法 电子设备故障诊断的信息融
合技术 机电设备故障诊断的AGENT
技术
一 故障树分析法
故障树分析法是通过建立故障树模型来分析系 统故障产生原因、计算系统各单元的可靠度以 及对整个系统的影响，从而搜寻薄弱环节，以 便在设计中采用相应改进措施，实现系统优化 设计的故障诊断方法。
《电子设备维修技术》
第二章 检查电子设备故障 的基本方法
2.3故障自诊断技术与专家故障 诊断系统
2.4 其他现代故障诊断方法简介
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故障自诊断技术与专家系统故障诊断 故障自诊断技术又称自诊断法。电
子装备内含用于故障自诊断的设备 称为机内自检设备BITE(Built In Test Equipment)
1. 机内自检技术分类 机内自检技术BIT可分为： 余度机内自检技术 环绕机内自检技术 特征分析机内自检技术 机内逻辑块观察技术 参数测试机内自检技术 编码检错技术 智能机内自检技术等
本节仅对余度机内自检技术、智能机内自检技 术进行简介
(1)余度机内自检技术
采用余度机内自检技术原理框图如图所示。在 采用余度机内自检技术的系统内，被测电路设 置成相同的两路，其中一路是被重复设计的余 度单元，余度单元与被测电路输入相同的激励 信号，通过比较这两路的输出来判断电路工作 状态是否正常，若输出值不同且其差值超过某 一阈值，就说明被测电路发生故障。图中差动 放大器用于电路幅值差值的检测，窗口比较器 用来检测超过阈值部分的具体位置，故障闭锁 器用来锁定故障，以便故障的显示或检测。
(2)游动模式测试
游动模式测试是先将所有需测试的RAM单元初始化为全1 或全0，再将一个数据送入一个被测单元，并检查其他单 元是否受到该次写入的影响；然后将该单元的数据读出并 与原始数据比较，以检查该单元自身的情况以及是否受到 其他单元的影响；如果该单元检查无误，则将其恢复为初 始化值，检测其他单元；如此不断进行，直至所有RAM 单元通过检查。
2.ROM的故障自诊断方法
EPROM的窗口未封好，经外界光线较长时间作用会改变其存储信息。 E2PROM的存储信息也可能因受电干扰而发生意外改变。ROM信息的改变 势必使原设计程序发生错误，并以软件故障的形式反映出来，使系统无法正 常运行。
ROM为只读存储器，对其自诊断只需判断从ROM中读出的数据是否正确即 可。具体方法很多，常见的ROM的自诊断的方法有“校验和”、单字节累加 位法、双字节累加位法等。校验和法又称奇/偶检验法，是较常用的自诊断 方法，具体实施步骤如下：
1.CPU的故障自诊断
如CPU出现故障，整个系统不能正常工作，所 以CPU的自诊断是最困难的。
专业性的CPU测试程序是根据CPU的结构特点 编写而成的。由于CPU的故障的发生具有随机 性，须经过足够次数的测试方能查出CPU故障。 一般用户系统的CPU自诊断程序可认为是系统 的测试程序，如系统能正确地运行自检程序， 则可认为CPU自身也是正常的。
合运用各种规则，进行故障诊断，输出诊断结果。
3.专家系统故障诊断的局限性
专家系统的应用的基础是专家的领域知识的获 取。而领域知识的获取较困难，领域知识的获取 被公认为专家系统研究开发的瓶颈。此外，专家 系统在自适应能力、学习能力及实时性方面与其 他现代故障诊断方法相比都存在不同程度的局限 性。在自适应能力、学习能力及实时性方面与其 他现代故障诊断方法相比都存在不同程度的局限 性。
神经网络对外界输入样本具有很强的识别分类能力 和联想记忆功能，可以很好地解决对非线性曲面的 逼近，比传统的分类器具有更好的分类与识别能力。 它对外界输入样本的分类实际上是在样本空间找出 符合要求的分割区域，而每一区域内的样本属于一 类。这就是运用神经网络法进行故障诊断的缘由。
故障树分析法又分为故障树定性分析和定量分 析。
1.故障树模型 2.故障树的符号及其意义 3.故障树的构建步骤 4. 故障树构建示例 5.故障树分析法在电子设备故障诊断中的
应用简介 故障树与流程图的关系
二 神经网络法 1.神经元的结构 2.人工神经网络 3. 人工神经元、人脑、冯诺依曼计算
机之间的异同 4.神经网络在故障诊断中应用的原理
(2)知识规则库 是专家领域知识的集合。其中存放的知识可以是系
统的工作环境、系统知识，所谓系统知识是反映系 统的工作机理及系统的结构知识。规则库存放一组 组规则，反映系统的因果关系，用于故障推理。
(3)人机接口 人机信息的交接点，人与专家系统打交道的桥梁与
窗口。
(4)推理机 是专家系统的组织控制机构。它根据获取的信息综
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专家系统故障诊断结构图如图2-6所示。专家故 障诊断系统由数据库、知识规则库、人机接口、 推理机等组成。
(1)数据库
对于在线监视或故障诊断系统，数据库的内容为 实时检测到的工作状态数据；对于离线诊断，数 据库的内容可以是故障时检测数据的保存，也可 以是人为检测的一些特征数据，即存放推理过程 中所需要的和所产生的各种信息。
在工程实际中，系统在上电或复位时，大都会全 屏闪烁几次、依次显示8或给出提示信息，这就 是系统中设置的自检程序运行的结果。此时操作 者应注意是否有不正常显示状况出现，配合系统 完成显示单元的自检工作，不能因此时无实际操 作而不予理会。
(2)键盘的诊断 键盘常设有键盘操作回复声，诊断时可作为正常操
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微处理器系统的故障自诊断技术是微处理器系统 设备利用软件程序对自身硬件电路进行检查，以 及时发现系统中的故障，根据故障程度采取校正、 切换、重组、或报警等技术措施，或直接显示故 障部位、原因等。
故障自诊断方式有三种：①上电自检。设备上电 后，先对仪器设备进行自检，避免系统带故障运 行。②定时自检。由系统周期性地在线自检，以 及时发现运行中的故障。③键控自检。操作者可 随时通过键盘操作来启动一次自检
将包括专家系统、神经网络、模糊集合理论、信息融合技术 等智能理论应用到机内自检技术的设计、检测、诊断、决策 等方面，以提高机内自检技术综合效能。例如有的雷达在闭 合电源开关后，会自动按模块逐一进行自检，当检测各模块 无故障，按显示屏提示合上启动按键，雷达开始运行，否则， 设备自锁，不能运行。结构图如图2-3所示。
段是否正常来诊断。自检方法之一：是将所有显示 位和符号段全部闪烁点亮几次，亮时不能出现暗段， 暗时不能出现亮段。自检方法之二：轮流点亮一位 显示器的所有段，这种方法不仅可检查该显示器的 状态，还可检查与相邻段的关联情况。
点阵显示器的自检可采取全部闪烁点亮加显示信 息的方法进行自诊断，全屏闪烁可检查失效的点 阵；提示信息除可告诉操作者诸如系统研制者、 系统主要功能、系统时钟等信息外，还可检查点 阵驱动器的可靠性以及是否有故障。
广义地讲，设备故障可理解为设备的异常现象，使设 备表现出不期望的特性。故障诊断的本质是进行模式 的分类和识别，即把设备的运行状态分为正常和异常 两类，判别信号样本正常与否，判别异常信号样本属 于哪种故障，进行模式识别。
电子设备故障检测与诊断是一个十分复杂的模式识别 问题，若为模拟电路的故障诊断还存在广泛的非线性 问题，此外模拟电路还存在大量的反馈回路和容差， 这些均增加了故障模式识别的复杂性。人工神经网络 由于其具有：并行性、自学习、自组织性、联想记忆 及分类功能等信息处理特点，使其能解决传统模式难 以解决的问题。为此，人工神经网经成为电子设备故 障诊断的重要方法之一。
当写入程序代码和数据表格时，在ROM中保留一个单元(通常保留紧接有效 信息后的一个)，用于存放所有有效代码的校验和(加法和或者异或和)，加法 和是有效代码的对应位进行不进位加法的值，应将其取补存放；异或和是有 效代码的异或值，可直接存储。在自诊断时，将有效代码和校验和逐一读出， 同时按写ROM时相应的运算规则计算其校验和。若ROM中的数据正确，则 加法和的值应全为1，而异或和的值应全为0，否则即是ROM的内容已发生 变化。
作的提示随时进行。若按键操作后无回复声，则说 明出现故障。有的系统用指示灯进行操作回复的提 示，则应对每个键相对应的指示灯进行观察。
(3)音响装置的诊断 音响装置在微处理器系统中常用作操作提示和报警。
在自检程序运行过程中，常用作报警输出,当自检没 通过时，除显示报警提示外，还用音响增加报警提 示的效果。有的还可利用音响的长短、间隔等显示 故障类型。
在自诊断时，可选择在D/A输出范围内较典型的值如中值、 准上限值(不能是最大值)、准下限值(不能是最小值)分别进 行自诊断测试。