一种模拟电路早期故障诊断中的频率选择方法
【专利摘要】本发明公开了一种模拟电路早期故障诊断中的频率选择方法，先得到被测模拟电路的模糊组，确定仿真元件，计算理想夹角，初始化最优标准差δmin和频率f，采用频率f的输入激励来激励被测模拟电路，对各仿真元件进行无故障和两个故障条件下的仿真，根据得到的三个电压值求解圆方程组得到元件对应的特征圆，求取在无故障点处相邻特征圆曲线之间的夹角并计算夹角的标准差，当标准差小于δmin，令f＝2f，重新进行仿真，否则搜索区间{f/4,f}内具有最小夹角标准差的频率，该频率即为最优测试频率。本发明通过评价各元件对应的故障输出电压特征圆曲线在无故障点处的夹角的标准差来判断输入激励频率的优劣性，实现对模拟电路中早期参数漂移故障的测试频率优选。
【专利说明】一种模拟电路早期故障诊断中的频率选择方法
【技术领域】
[0001]本发明属于模拟电路故障诊断【技术领域】，更为具体地讲，涉及一种模拟电路早期故障诊断中的频率选择方法。
【背景技术】
[0002]模拟电路故障是指被测模拟电路中的一个或几个元件偏离其正常值而导致电路失效的行为。模拟故障可分为软故障(又称为参数漂移)和硬故障(如开路短路故障)。模拟电路测试性设计包括测点选择、频率优选、结构设计等。其目的都是为了提高测试性指标，如故障检测率和隔离率。
[0003]频率优选是为故障诊断得到其需要的测试频率，该测试频率必须能激发故障，也就是使故障可探测。相对于数字电路，模拟电路规模小，但却是电路中故障高发部分。因此模拟电路故障诊断中的频率优选具有现实意义。
[0004]图1是测试频率优选的一般方法流程图。如图1所示，测试频率优选的一般流程为:对被测电路进行故障建模，然后进行故障仿真，生成测试频率，对测试频率的测试效果进行评价，优选后得到最优频率。
[0005]针对不同的故障建模、检测和诊断方法，有不同的频率优选算法。如符号分析法(可以归为基于结构的方法)通过建立系统的传输函数，分析其在不同频率下的故障间区分度，使得区分度最大的频率为最优频率。该类方法采用传输函数为技术基础，因此，能够诊断连续参数故障。其缺点在于不是所有系统都能方便获得传输函数，且高阶方程组求解误差较大。此外，还有针对开路、短路和离散参数故障的频率优选方法，这类方法主要针对某一种或几种特定参数故障，选取某些频率的激励信号，使得故障间的电压差值最大化。这些方法的优点是实现简单，但缺点是无法对模拟元件的连续参数漂移故障进行诊断。而这类故障恰恰是模拟电路的常见故障。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种模拟电路早期故障诊断中的频率选择方法，采用模拟电路输出电压的特征圆，实现对模拟电路中早期参数漂移故障的测试频率优选。
[0007]为实现上述发明目的，本发明模拟电路故障诊断方法包括以下步骤:
[0008]S1:对被测模拟电路中的故障源元件进行分析，得到F个模糊组，每个模糊组中选择一个元件作为仿真元件；计算各特征圆曲线的理想夹角θ_= π/F，初始化夹角的最优标准差S min为一个大于2 π的任意实数；设置输入激励频率f = f0, f0为设置的初始频率；
[0009]S2:采用频率为f的输入激励来激励被测模拟电路，仿真获取被测模拟电路每个仿真元件的特征圆，具体步骤包括:
[0010]S2.1:对模拟电路进行无故障仿真，得到测点t的无故障电压&
[0011]S2.2:依次将第i个仿真元件的参数Xi更改为Xil和Xi2分别进行仿真，i的取值范围为i = 1，2，…，F，得到测点t的故障电压，得到的两个输出电压减去^ 分别得到
【权利要求】
1.一种模拟电路早期故障诊断中的频率选择方法，其特征在于包括以下步骤: S1:对被测模拟电路中的故障源元件进行分析，得到F个模糊组，每个模糊组中选择一个元件作为仿真元件；计算各特征圆曲线的理想夹角θ_= π/F，初始化夹角的最优标准差S mi?为一个大于2 π的任意实数；设置输入激励频率f = f0, f0为设置的初始频率； S2:采用频率为f的输入激励(通常为正弦信号)来激励被测模拟电路，仿真获取被测模拟电路每个仿真元件的特征圆: S2.1:对模拟电路进行无故障仿真，得到测点t的无故障电压?λ =Uor + JUoj ； S2.2:依次将第i个仿真元件的参数Xi更改为Xil和Xi2分别进行仿真，i的取值范围为i = 1，2，...，F，得到测点t的故障电压，将得到的两个输出电压减去分别得到
S2.3:如果
，令圆特征参数Wi = 1、Vi = -Ki> T1 = O,否则求解如下方程组得到圆特征参数W1、V1、r1:
53:求取在无故障点处相邻特征圆曲线之间的夹角0d，d的取值范围为d =1，2，…，F; S4:根据下式计算夹角的标准差δ:
S5:如果δ < Smin，令Smin= δ，f = 2f，返回步骤S2，否则搜索区间{f/4，f}内具有最小夹角标准差的频率，该频率即为最优测试频率。
2.根据权利要求1所述的频率选择方法，其特征在于，所述初始频率4为1Hz。
3.根据权利要求1所述的频率选择方法，其特征在于，所述初始频率&为正常工作频率的0.1倍。
4.根据权利要求1所述的频率选择方法，其特征在于，所述步骤S3中夹角ed的计算方法为:计算出两个相邻特征圆曲线在交点处的切线，求取切线间的夹角，即为特征圆曲线在无故障点的夹角Θ d°
5.根据权利要求1所述的频率选择方法，其特征在于，所述步骤S3中夹角ed的计算方法为:计算出无故障点到特征圆的圆心(Wi，vi)的半径的斜率ki，半径之间的夹角即为对应特征圆曲线在无故障点处的夹角0d。
6.根据要得要求I所述的频率选择方法，其特征在于，所述步骤S5中区间{f/4，f}内最优测试频率的搜索方法为:
S5.1:令 fopt = f/2、fstart = f/4、fend = f ； S5.2:分别设置f为频率f_- Λ f和f_+ Δ f，采用步骤S2至步骤S4的方法得到两个频率下的标准差，比较f。#- Δ f、fopt和f。#+ Δ f 二个频率下的标准差δ opt_, δ opt和δ opt+,分以下三种情况: 如果δ opt为三个标准差中的最小值，fopt为最优测试频率，频率选择结束；
如果 S opt- > δ opt > δ opt+，令 fstart = ，进入步骤 S5.3 ；
如果 S opt- < δ opt < δ _+，令 fend = fopt,进入步骤 S5.3 ；
S5.3:令 fopt = (fstart+fend)/2，返回步骤 S5.2。
【文档编号】G01R31/316GK104198922SQ201410404009
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年8月15日 优先权日:2014年8月15日
【发明者】杨成林, 田书林, 刘震, 龙兵 申请人:电子科技大学