[发明专利]基于合成偏差的模拟电路测试激励优化方法

说明书

基于合成偏差的模拟电路测试激励优化方法，涉及模拟电路故障检测领域。本发明是为了解决脉冲激励对于特征微弱的潜在故障不能有效激励的问题。本发明采集被测电路中所有元件的敏感频率，并将所有元件的敏感频率构成被测电路的敏感频率集，采用贪婪算法对敏感频率集进行去冗余处理，获得优化后的测试激励。能够更好激发元器件特征微弱的潜在故障特征，在减少测试激励集规模的同时提高了模拟电路潜在故障的检测率。

技术领域

本发明属于模拟电路故障检测领域。

背景技术

在电子系统中大部分电路都是数字电路，但是仍然存在一部分模拟电路，而且系统中大部分的故障都来源于模拟电路。当前由于模拟电路状态连续变化、存在非线性关系和元器件的容差等增加了故障检测和定位的难度。

模拟电路有两种故障状态：一是在电路批量生产阶段，该阶段的电路仍能保持电路工作状态正常，但是针对元器件自身缺陷导致参数微弱偏差和引脚焊点虚焊导致等效电阻增大引起的潜在故障，是无法被检测出来的；二是在电路投入使用后，由于自身因素(电流、电压)和环境因素(温度、湿度、辐射)的影响，随着工作时间的增加元器件的参数发生不可避免的偏差。

模拟电路的故障诊断一般分为四个步骤：测试激励生成、测试节点的选择、故障的特征提取和故障的检测与定位。其中，测试激励生成的含义即为：要诊断或检测的待测电路生成所需的一个或多个测试激励信号，对于所生成的测试激励信号的要求为：在最少的测试信号的激励下，待测电路的故障能够被快速激发出来。因此，测试激励生成虽然是故障诊断的第一个环节，但也是故障诊断的首要任务，因为测试激励的选择直接决定了待测电路的初步故障特征。尤其对于故障特征较为微弱的故障状态，合适的测试激励能够产生更加明显的故障特征，从而更易于进行故障检测。

目前交流信号源中常用的测试激励为脉冲信号，其含有丰富交流频率，能够全面激发电路的故障特征。但是由于各次谐波的幅值分量较小，因此脉冲激励对于对电路影响较大的硬故障和大偏差的软故障比较有效，对于特征微弱的潜在故障不能有效激励。因此，就需要对能够激励出更加明显故障特征的测试激励生成方法进一步进行研究。

发明内容

本发明是为了解决脉冲激励对于特征微弱的潜在故障不能有效激励的问题，现提供基于合成偏差的模拟电路测试激励优化方法。

基于合成偏差的模拟电路测试激励优化方法，采集被测电路中所有元件的敏感频率，并将所有元件的敏感频率构成被测电路的敏感频率集，采用贪婪算法对敏感频率集进行去冗余处理，获得被测电路的最优频率集，将该最优频率集作为被测电路优化后的测试激励；

被测电路中每个元件敏感频率的采集方法均包括以下步骤：

步骤一：采用pspice仿真软件对被测电路元件进行频率扫描分析和N次蒙特卡洛仿真，分别获得N条元件处于正常状态下的幅值频率响应曲线、N条元件处于正常状态下的相位频率响应曲线、N条元件处于故障状态下的幅值频率响应曲线和N条元件处于故障状态下的相位频率响应曲线，分别从正常状态和故障状态下的幅值频率响应曲线和相位频率响应曲线中、获得元件分别处于正常状态和故障状态下、全频带内每个频点的幅值特征和相位特征，N为正整数；

步骤二：利用每个频点的幅值特征和相位特征分别计算元件每个频点的幅值偏差和相位偏差，分别将每个频点的幅值偏差和相位偏差进行叠加，获得每个频点的幅值偏差特征和相位偏差特征，幅值偏差特征和相位偏差特征共同作为特征偏差；

步骤三：分别对每条幅值频率响应曲线和相位频率响应曲线进行插值处理，并分别计算插值处理后每条曲线中每个频点的幅值斜率和相位斜率；

步骤四：分别计算每个频点的幅值斜率和相位斜率的差值，并分别将差值进行叠加，获得每个频点的幅值斜率偏差和相位斜率偏差，幅值斜率偏差和相位斜率偏差共同作为斜率偏差；