航空电子装备故障诊断方法研究

战祥新

（海军航空工程学院青岛校区，山东青岛266041）

故障诊断与维修

航空电子装备故障诊断方法研究

战祥新

（海军航空工程学院青岛校区，山东青岛266041）

随着电子设备规模的增大，故障诊断越来越困难。总结了常用的电子设备故障诊断方法及其使用注意事项和智能故障诊断技术，提出了复杂故障需结合现代智能诊断技术的指导才能高效的排除的建议。

航空电子装备；故障；诊断方法

随着现代微电子技术的发展，航空电子电路集成化程度日益提高，性能及构成更加复杂，导致电子设备的故障诊断越来越困难。传统的电子设备故障诊断方法，基本上是依靠测试仪表，通过跟踪信号逐点寻迹的思路，借助人的逻辑判断来决定设备的故障点所在。这种传统诊断技术很大程度上依赖于维修人员的实践经验和专业技术水平，通过维修人员对电子设备的检查测试来判断故障点。本文系统总结了常用的航空电子设备故障诊断方法，分析智能故障诊断技术的应用，提出了复杂故障诊断需依靠智能诊断技术的指导。

1 传统的故障诊断方法

目前常用的航空电子装备故障诊断方法主要有：

1.1 直接观察法[1]

观察法是通过人的感知（视觉、听觉、嗅觉等）直接判断设备的故障部位。该方法一般不采用任何仪器设备，对电路接线也不做改动，直接观察待查电路设备、器件的表面来发现问题。主要手段有：

（1）用手摸。摸设备安装是否松动；电缆、馈线是否拧紧；变压器、电机、电阻器、电容器和晶体管表面的温度是否正常；继电器、接触器的外壳，在控制开关通断时是否感觉到振动等。

（2）用眼看。看设备外观是否损伤，有关仪表及显示装置指示或显示是否正常；看熔断器是否烧断；看电阻是否烧黑、电解电容器、油质电容器是否漏夜和漏油；看印制板电路、铜线电缆是否烧焦；看接触点有无积碳或烧焦，接触点及电机碳刷的火花是否正常。

（3）用耳听。听电机运转声音、继电器、接触器、电磁阀等设备通断声音是否正常；听耳机中的信号声、噪声、交流声是否正常。

（4）用鼻闻。闻设备工作后有无异常气味，如烧焦时的气味、臭氧气味等。

1.2 参数测试法

参数测试法，就是用测试仪器直接测量故障可疑电路的电阻、电压、电流和波形数据，并将测量结果和标准数据进行比较和分析，从而找出故障的所在部位，一般分为有源测量和无源测量。有源测量是指接通被测设备工作电源后的测量，一般用来测量某点或某一器件的工作电压、电流波形等。无源测量是指断开被测设备工作电源后的测量，一般用于电路的开路和短路测量，元器件在线电阻的测量，以及设备和元器件绝缘强度的测量。测量法比较直观可靠，是各类航空电子装备维修人员常用的测量方法。1.2.1电阻值测量

电阻测量是通过测量电路的电阻，并比较其变化来判断电路状况的一种方法。这种方法一般不拆机件、不拔插销、不卸接线，利用灯座、插座、接线柱、检测点等测量点，依照飞机同阻路的连接特点进行测量。这种测量方法，可以掌握电路电阻的渐变过程，及时发现潜在的故障。用电阻测量方法排除电路故障，可以避免或减少乱拆、乱卸机件的盲目性，提高工作效率，减少人为故障的发生。电阻测量的要点是：

一是选择恰当的测量点。测量点的选择标准是测量便于操作，尽量避免拆卸机件；

二是确定符合实际的临界电阻值和经验电阻值。临界电阻值是保证机件正常工作，允许该电路正常工作的最大电阻值。经验电阻值是根据多次积累的经验而确定的每条电路正常工作的电阻值范围，该值可以作为定期测量、鉴定电阻状况的依据。将每次测得的电路电阻与电路的经验电阻值比较，就可以了解电阻值变化的情况，从而判断电路状况是否正常。

三是掌握合适的测量时机。不失时机的测量有关电路，是及时发现故障的关键。掌握的好，则测量次数不多，但能及时发现潜在故障，获得最佳的预防措施。一般通过三种方法来掌握测量时机：周期性测量、季节性测量和视情测量。

四是保证测量的准确性。只有保证测量的准确性，每次测量得到的数据正确，才能确定被测电阻的实际电阻值，尽量减小仪表误差、视读误差和测量方法误差。具体做法有：定人、定表，保证测量点清洁、表笔接触可靠，尽量减小表笔接触处的电阻。

1.2.2 电压值测量

电压测量，是通过测量电路有关部分的电压，并比较其变化来判断电路状况的一种方法。测量的要点有：一是将测量值与电子装备技术文件中的工作电压数据比较；二是要注意选择适当精度和量程的电压表；三是注意测试点选择，选择一端对地（机壳）或对0V线路（浮动地电路）及电极，而另一端对相应测试点测试。

1.2.3 波形测量

用示波器观察航空电子装备或线路的工作波形，如形状、幅度、频率、周期、脉冲特征（波形、振幅、宽度、前后沿等）等，来判断装备的故障。

1.2.4 装备或线路主要参数测量

装备或线路主要参数测量常指工作频率及带宽、发射功率、接收机灵敏度、调制度、增益、非线性失真等，这些参数需用专门测试仪器进行测试，如频率计、功率计、测量接收机、非线性仪、信号源、噪声系数测试仪、网络分析仪等。

1.3 串件替换法

该法是用同型号或具有相同功能的性能良好的元器件或部件，替换可疑的元器件或部件。替换法排故是当前外场排故的常用方法。采用串件法要注意以下几点：

（1）串件前要对被替换的部件或元器件承受电压、功率等进行分析及测试，确保替换件不被损坏。

（2）确保替换件为功能正常的合格件、无任何故障。

（3）在替换前和替换过程中要切断被测设备和测试仪器电源，严禁带电操作。

（4）原则上使用同型号规格的备件或元器件替换，对某些器件，如滤波、旁路、耦合电容，限流、降压、滤波、分压等电阻，滤波电感，必要时可采用规格相近元件代替。

1.4 同类比较法

维修有故障的航空电子装备时，若有两台电子装备，可以用另一台状态完好的电子装备作比较。分别测量出两台电子装备同一部位的电压、工作波形、对地电阻、元器件参数等来对比，可方便的判断出故障部位。另外，平时建立装备的各种实验数据库，检修时将测得数据与其比较，可较快的判断出故障点所在。

1.5 断路测试法

该法是把可疑部分从整体中断开，再把信号发生器产生的信号加到被测部分的输入端，测量相关点输出信号情况，即可判断电路的性能。采用断路法要注意以下几点：

（1）正确选择断路点，对于闭环系统，环内不宜采用断路法，对于不能空载运行组件或电路，一般不采用断路法，确需采用该法时要接上等效负载；

（2）断路前和断路操作过程中要切断被测设备和测试仪器电源，严禁带电操作。

1.6 信号注入法

该法是把各种标准测试信号从故障装备的适当点注入，根据装备终端负载的输出信号来判断故障点。采用信号注入法要注意以下三点：

（1）应选用合适特性的注入信号，如频率、波形特征、信号幅值及变化范围；

（2）应考虑信号源输出阻抗和被测部件、电路输入阻抗，不能相互产生影响；测试频率较高电路时，测试设备要就近接地，以避免波形畸变；有大功率高频电路与被测部件同时工作时，应注意进行必要屏蔽。

（3）注意被测部分直流电压对信号源的影响，必要时串接隔直电容。

1.7 器件清洗法

该方法是利用清洗液对可疑零部件、元器件进行清洗而排除故障的方法。该方法主要用于一些开关件、电位器和继电器、接触器等电子元器件和一些机械零部件，这些元器件和零部件往往随着工作时间的增长而容易发生接触不良、触点积尘、生锈、转动不良等故障。

1.8 逻辑分析法

该方法是借助逻辑分析器（逻辑探头、逻辑脉冲分析器、电流分析器和逻辑夹等）或逻辑分析仪进行检测以确定故障的方法。该方法特别适用于对带有数字电路、微处理器、计算机控制的航空电子装备故障的检测。

2 智能故障诊断方法

随着计算机人工智能技术的发展，电子设备故障诊断技术也取得了很大进展，已经发展成模仿人类思维的智能故障诊断方法，如航空电源系统的BIT自诊断系统，能够实时监控电子设备的运行状态并给出故障信息定位和排故指导。智能故障诊断方法广泛应用专家系统技术、模糊诊断方法、神经网络诊断方法、多传感器信息融合诊断等方法模拟人类思维和逻辑判断，将故障信息收集建立数据库，通过知识库、推理机等手段，模拟人类排故专家，以灵活的诊断策略对监控对象的故障做出正确判断和决策，从而具有通过自动获取诊断信息对故障进行快速诊断的能力[2-4]。

大型复杂航空电子设备往往表现为复杂性、不确定性，甚至是多故障并发性、随机性，这时采用常用的故障诊断方法排故是很困难的。例如飞机发电机控制装置，内部有微处理器电路、通讯电路、采样电路、调压电路、接口电路等多个电路模块，构成上有多块电路单元板，每个电路模块都是一个大规模集成电路的系统单元，装置内部设计有BIT电路，能够对控制装置进行自检。

在实际应用方面，电子设备智能诊断系统向着集成化、远程网络化方向发展，克服单一智能诊断技术的局限性，与网络技术发展相结合，充分利用现代网络信息资源。目前智能诊断系统应用的不足表现在：（1）系统过于复杂，使用维护繁琐，便携性差；（2）对复杂的大规模非线性系统的故障诊断方法研究还有待进一步探索。

3 结束语

随着电子技术、传感器技术等先进科学技术的发展，故障诊断正在走向自动化和智能化。比如机内自测试技术（BIT）已在航空电子装备中得到大量应用，BIT技术能够通过系统或装备内部提供的自检测、自诊断功能，有效地改善系统的测试性和诊断能力，设备能够自动进行故障隔离，并给出故障处理建议。航空电子装备的故障越来越复杂，专业维修人员对常见故障通过观察法等简单方法就可排除，复杂故障对任何人员都是难题，这时宜通过参数测试法、串件替换法等手段，结合由现代智能诊断技术给出的排故指导，才能高效准确的排除故障。

[1]曾天翔，王勇.电子设备测试性及诊断技术[M].北京：航空工业出版社，1996.

[2]左万里，吴小悦.电子设备智能故障诊断技术发展综述[J].系统工程与电子技术，2003，25（12）：1572-1575.

[3]邓森，景博.基于测试性的电子系统综合诊断与故障预测方法综述[J].控制与决策，2013，28（5）：641-649.

[4]李登，尹亚兰，朱文秀.复杂电子装备智能故障诊断技术研究[J]．舰船电子工程，2013，33（2）：129-131.

Research on Fault Diagnosis Method of Avionics

ZHAN Xiang-Xin
（Naval Aeronautical Engineering Institute Qingdao Branch，Qingdao Shandong 266041，China）

With the increase of the scale of electronic equipment，fault diagnosis becomes more and more difficult. This article summarizes the commonly used electronic equipment fault diagnosis methods and its attention，and analyses the use of intelligent fault diagnosis technology，then put forward the viewpoint of complex fault should be used intelligent fault diagnosis technology.

avionics；fault；diagnosis method

TN709

A

1672-545X（2016）11-0198-03

2016-08-29

战祥新（1973-），男，山东莒南人，硕士，讲师，研究方向为航空电气系统。