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摘 要 文章讨论了数字电路板故障诊断的原理和方法，介绍了自动测试系统在数字电路板测试与故障诊断中的应用，阐述了运用自动测试系统进行电路板故障诊断的结构。
关 键 词 故障诊断；数字电路板；自动测试系统
中图分类号：TN952 文献标识码：A 文章编号：1671—7597（2013）031-091-01
随着武器装备信息化程度的不断加强，数字电路板已经成为电子装备的重要组成部分。其质量直接影响到装备整机的质量。因此，对数字电路板的测试和故障诊断技术进行研究已经成为现代测试技术研究的重要领域。引入自动化测试不仅可以使测试员从枯燥的重复测试操作中解放出来，而且能够确保测试数据的精确性，从而提高数字电路板测试的质量和效率，并在传统检测方法的基础上，将自动测试的原理和方法运用到故障检测中，是故障诊断的新途径，目前己被广泛应用。
1 数字电路板的故障诊断原理
1.1 故障诊断的概念
故障诊断是指在特定的测试和故障判断方法的指导下，对诊断对象进行自动检测，同时它还是发现故障、定位故障的过程，从而为故障修复提供依据。诊断是建立在检测和故障测试的基础之上，又是对现有的检测和故障测试技术的革新与发展。故障诊断的任务，就是要通过检测获得被诊断对象的故障信息，提炼出故障现象和特征，并根据预先设定的规则，对故障信息进行综合分析并得出结论。
1.2 故障诊断的原理
该原理是基于比较的测试方法，即根据系统的实际输出结果与系统原始模型或系统正常工作时的标准值进行比较分析，再由前后两者的差值来判断当前系统的工作状态。如果存在故障，则从检测出的故障信息中解析出故障特征，判断故障原因，准确定位其故障源，以便采取对应的维修措施。
1.3 故障诊断的方法
不同种类的数字电路板实现的功能不同，其故障特点也各不相同，针对它们的故障维修、检测和诊断的方法也不尽相同。例如，部分数字电路板比较适合于采用传统的判断规则进行诊断， 而有些数字电路板则宜采用自动测试技术进行诊断。本文主要介绍基于自动测试系统的数字电路板故障诊断的方法。
2 自动测试系统在数字电路板测试与故障诊断中的应用
自动测试系统是指在人极少参与或不参与的情况下，自动进行测量，处理数据，并以适当方式显示或输出测试结果的系统。它由单个计算机平台集成多种测试（测量）仪器、仪表，组成控制系统，并可通过计算机系统中的软件代码进行编写特定程序来实现对被测试对象的自动激励和响应的采集、分析，从而完成对被测试对象的功能特性和指标参数的研究、分析，以及故障的判断和定位。针对不同的被测数字板类型，在自动测试系统中通过施加不同的测试程序集（TPS）完成测试任务，使用方便灵活，扩展性能好，可靠性高。
自动测试系统的模块化、通用化和可编程性，使其成为搭建测试、检测和诊断平台的最佳选择。目前应用最广泛的自动测试系统是基于GPIB总线的自动测试系统（见图1）。
图1 基于GPIB总线的自动测试系统结构图
采用GPIB总线技术搭建的自动测试系统具有方便灵活、可分可和的特点。一根GPIB专用电缆可将多台测试仪器连接成一个自动测试仪器系统。
3 利用自动测试系统诊断数字电路板的原理
3.1 诊断模型的建立
图2 自动测试系统诊断数字板故障的结构
图中被测数字电路板的输入信号大小由工作时根据指标要求设置，根据数字电路板故障诊断理论，先向被测数字电路板提供输入信号，并利用自动测试系统采集相应的输出信号，再通过计算机程序的分析和处理，实现对测试采集到的故障信号进行判断和定位，最后通过与系统正常工作时的电路板输出信号作比较，查出电路中有故障现象的信号，进而对故障现象的各种可能性原因进行分析、判断和解决。
3.2 利用自动测试系统分析
在进行数字电路板诊断时，首先通过自动测试系统对电路板作整体功能测试，其次将实际测到的输出信号与理论上的输出信号相比较。如果前后两者一致，说明电路板可以实现预设功能，即可判断该电路板工作正常；否则，结果不一致时即可以得到错误信号的输出端，并作为故障诊断的起点。然后通过反向追踪来实现故障隔离，即当电路板的某一节点输出信号的波形显示和预期的不一致时，则检查能够直接影响并导致该节点输出波形不正常的相关前级节点的输出波形，由此从后级节点电路向前级节点电路逐渐推进、检测、诊断，最终查出导致电路板输出错误信号的最前级节点。
一般情况下，导致节点输出信号故障的原因有三个：一是产生该节点信号的器件或集成电路芯片自身存在故障；二是该节点与其它节点短路；三是与该节点相连的器件或集成电路芯片的输人引脚焊接短路。
4 总结
数字电路板诊断理论的不断发展与日趋改进、完善，以及前人在此基础上进行的众多工程研究和实践，已为数字电路板测试与诊断系统的设计提供了可行的思路和方法。本文中的自动测试系统基于功能测试法，以数字电路板的测试和故障诊断方法为根据，并在此基础上充分应用自动测试系统设计技术，以实现数字电路板测试、故障检测和定位的自动化，促使故障定位到元件级，可实现较高的故障检测率。
参考文献
[1]李行善，左毅，孙杰.自动测试系统集成技术[M].北京：电子工业出版社，2004.
[2]杨士元.数字系统的故障诊断与可靠性设计[M].北京：清华大学出版社，2000.
[3]王颖东.基于小波分析的电路故障诊断技术研究[J].华中科技大学学报，2003（5）.
关 键 词 故障诊断；数字电路板；自动测试系统
中图分类号：TN952 文献标识码：A 文章编号：1671—7597（2013）031-091-01
随着武器装备信息化程度的不断加强，数字电路板已经成为电子装备的重要组成部分。其质量直接影响到装备整机的质量。因此，对数字电路板的测试和故障诊断技术进行研究已经成为现代测试技术研究的重要领域。引入自动化测试不仅可以使测试员从枯燥的重复测试操作中解放出来，而且能够确保测试数据的精确性，从而提高数字电路板测试的质量和效率，并在传统检测方法的基础上，将自动测试的原理和方法运用到故障检测中，是故障诊断的新途径，目前己被广泛应用。
1 数字电路板的故障诊断原理
1.1 故障诊断的概念
故障诊断是指在特定的测试和故障判断方法的指导下，对诊断对象进行自动检测，同时它还是发现故障、定位故障的过程，从而为故障修复提供依据。诊断是建立在检测和故障测试的基础之上，又是对现有的检测和故障测试技术的革新与发展。故障诊断的任务，就是要通过检测获得被诊断对象的故障信息，提炼出故障现象和特征，并根据预先设定的规则，对故障信息进行综合分析并得出结论。
1.2 故障诊断的原理
该原理是基于比较的测试方法，即根据系统的实际输出结果与系统原始模型或系统正常工作时的标准值进行比较分析，再由前后两者的差值来判断当前系统的工作状态。如果存在故障，则从检测出的故障信息中解析出故障特征，判断故障原因，准确定位其故障源，以便采取对应的维修措施。
1.3 故障诊断的方法
不同种类的数字电路板实现的功能不同，其故障特点也各不相同，针对它们的故障维修、检测和诊断的方法也不尽相同。例如，部分数字电路板比较适合于采用传统的判断规则进行诊断， 而有些数字电路板则宜采用自动测试技术进行诊断。本文主要介绍基于自动测试系统的数字电路板故障诊断的方法。
2 自动测试系统在数字电路板测试与故障诊断中的应用
自动测试系统是指在人极少参与或不参与的情况下，自动进行测量，处理数据，并以适当方式显示或输出测试结果的系统。它由单个计算机平台集成多种测试（测量）仪器、仪表，组成控制系统，并可通过计算机系统中的软件代码进行编写特定程序来实现对被测试对象的自动激励和响应的采集、分析，从而完成对被测试对象的功能特性和指标参数的研究、分析，以及故障的判断和定位。针对不同的被测数字板类型，在自动测试系统中通过施加不同的测试程序集（TPS）完成测试任务，使用方便灵活，扩展性能好，可靠性高。
自动测试系统的模块化、通用化和可编程性，使其成为搭建测试、检测和诊断平台的最佳选择。目前应用最广泛的自动测试系统是基于GPIB总线的自动测试系统（见图1）。
图1 基于GPIB总线的自动测试系统结构图
采用GPIB总线技术搭建的自动测试系统具有方便灵活、可分可和的特点。一根GPIB专用电缆可将多台测试仪器连接成一个自动测试仪器系统。
3 利用自动测试系统诊断数字电路板的原理
3.1 诊断模型的建立
图2 自动测试系统诊断数字板故障的结构
图中被测数字电路板的输入信号大小由工作时根据指标要求设置，根据数字电路板故障诊断理论，先向被测数字电路板提供输入信号，并利用自动测试系统采集相应的输出信号，再通过计算机程序的分析和处理，实现对测试采集到的故障信号进行判断和定位，最后通过与系统正常工作时的电路板输出信号作比较，查出电路中有故障现象的信号，进而对故障现象的各种可能性原因进行分析、判断和解决。
3.2 利用自动测试系统分析
在进行数字电路板诊断时，首先通过自动测试系统对电路板作整体功能测试，其次将实际测到的输出信号与理论上的输出信号相比较。如果前后两者一致，说明电路板可以实现预设功能，即可判断该电路板工作正常；否则，结果不一致时即可以得到错误信号的输出端，并作为故障诊断的起点。然后通过反向追踪来实现故障隔离，即当电路板的某一节点输出信号的波形显示和预期的不一致时，则检查能够直接影响并导致该节点输出波形不正常的相关前级节点的输出波形，由此从后级节点电路向前级节点电路逐渐推进、检测、诊断，最终查出导致电路板输出错误信号的最前级节点。
一般情况下，导致节点输出信号故障的原因有三个：一是产生该节点信号的器件或集成电路芯片自身存在故障；二是该节点与其它节点短路；三是与该节点相连的器件或集成电路芯片的输人引脚焊接短路。
4 总结
数字电路板诊断理论的不断发展与日趋改进、完善，以及前人在此基础上进行的众多工程研究和实践，已为数字电路板测试与诊断系统的设计提供了可行的思路和方法。本文中的自动测试系统基于功能测试法，以数字电路板的测试和故障诊断方法为根据，并在此基础上充分应用自动测试系统设计技术，以实现数字电路板测试、故障检测和定位的自动化，促使故障定位到元件级，可实现较高的故障检测率。
参考文献
[1]李行善，左毅，孙杰.自动测试系统集成技术[M].北京：电子工业出版社，2004.
[2]杨士元.数字系统的故障诊断与可靠性设计[M].北京：清华大学出版社，2000.
[3]王颖东.基于小波分析的电路故障诊断技术研究[J].华中科技大学学报，2003（5）.