專利名稱：一種儀器內(nèi)部電磁干擾失效診斷方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電子數(shù)據(jù)采集和處理的技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種可進(jìn)行內(nèi)部電磁干擾失效診斷的方法。
背景技術(shù)：
隨著人們對電子產(chǎn)品質(zhì)量要求的不斷增加，電子設(shè)備的可靠性成為一項重要參數(shù)指標(biāo)。失效分析作為保證電子設(shè)備可靠性工作的重要環(huán)節(jié)，目前研究熱點在于電磁干擾而導(dǎo)致電子儀器失效的診斷方法。然而，現(xiàn)有的EMI失效診斷都集中診斷外部電磁干擾對電子元器件的影響，而忽略了一些高集成度的電子儀器內(nèi)部的電磁干擾。同時，已有的失效診斷技術(shù)各有側(cè)重點，其中傅里葉變換失效分析法只能做宏觀診斷，小波變換失效分析法不能處理寬頻率的電磁干擾信號，獨立分量分析法在處理不明確來源的干擾信號時效果較差，不能兼顧儀器電磁干擾失效診斷實時性、可靠性的高要求。另外，各種電磁干擾失效模型有相似之處，可以分類歸納總結(jié)其有用參數(shù)以便日后查詢時使用，提高失效診斷的速度， 而目前并無此類數(shù)據(jù)庫。因此，提供一種能快速、精準(zhǔn)地診斷電子儀器內(nèi)部電磁干擾失效程度的方法成為必要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明基于上述背景，針對儀器內(nèi)部電磁干擾失效診斷不能同時滿足實時性和可靠性要求的問題，提出了一種融合小波變換和獨立分量法分析信號并建模的內(nèi)部電磁干擾失效的診斷方法。該方法根據(jù)電磁干擾信號的不同特性進(jìn)行分類，建立相應(yīng)的失效機(jī)理模型，實現(xiàn)了對電子儀器失效性的快速準(zhǔn)確的診斷。一種通過小波變換和獨立分量建模的儀器內(nèi)部電磁干擾失效的診斷方法，包括以下步驟用計算機(jī)虛擬一臺正常工作的儀器并建立其內(nèi)部電磁干擾失效的仿真模型，觀察受干擾前后儀器內(nèi)部各項參數(shù)的變化情況，確定能檢測儀器失效的關(guān)鍵參數(shù)；在屏蔽環(huán)境中建立儀器內(nèi)部電磁干擾失效模型，分析近場探頭采集的參數(shù)信息，判斷儀器的失效程度； 采用融合小波變換和獨立分量的信號分析法分析儀器內(nèi)部電磁干擾信號，將失效模型按信號特征和失效程度分類，并提取關(guān)鍵參數(shù)形成失效模型的參數(shù)數(shù)據(jù)庫；對所建立的失效模型參數(shù)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行動態(tài)的反饋調(diào)整，持續(xù)改進(jìn)電磁干擾的失效診斷方法。虛擬狀態(tài)下進(jìn)行儀器內(nèi)部電磁干擾失效仿真的方法包括以下步驟采用 Multisim軟件將內(nèi)部電磁干擾失效模型轉(zhuǎn)化為計算機(jī)仿真模型；將可能發(fā)生的各種復(fù)雜電磁環(huán)境，如儀器內(nèi)部集成的電感、電容相互間的電磁干擾等，逐一加載到此模型上進(jìn)行失效機(jī)理分析。建立實際屏蔽環(huán)境的方法為在儀器外部加設(shè)接地的鐵磁金屬罩，使罩內(nèi)只存在儀器自身的內(nèi)部電磁干擾。該采集內(nèi)部電磁干擾信號的近場探頭與被測儀器的探測距離在10厘米以內(nèi)。提高近場探頭精準(zhǔn)度的方法為在探頭前端內(nèi)置低噪音放大器和線路阻抗穩(wěn)定網(wǎng)
分析實際采集到的內(nèi)部電磁干擾信號時采用下列步驟判斷采集到的混疊電磁干擾信號的頻率，若為低頻信號，則直接用不同尺度下的小波變換對各獨立分量進(jìn)行細(xì)化分析，用不同位移因子尋找各分量頻率的發(fā)生時間，以確定是儀器的哪個部件產(chǎn)生了超過標(biāo)準(zhǔn)的電磁干擾導(dǎo)致儀器失效；若信號為高頻信號，則先用獨立分量法進(jìn)行特征提取和模態(tài)分析，直到基本恢復(fù)出信號源可知的原始獨立信號分量，然后再進(jìn)行小波分析。相較于現(xiàn)有技術(shù)，所述的電磁干擾失效的診斷方法的優(yōu)點在于通過結(jié)合小波變換和獨立分量法進(jìn)行信號分析，使該失效診斷方法在信號的低頻和高頻區(qū)域都有較高的分辨率。同時，將儀器內(nèi)部電磁干擾失效模型按干擾信號的特征和儀器的失效程度分類，并提取關(guān)鍵參數(shù)整理形成失效模型的參數(shù)數(shù)據(jù)庫，為以后的失效診斷提供參考數(shù)據(jù)，提高失效程度判斷的實時性。另外，本方法采用內(nèi)置了低噪音放大器和線路阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)的近場探頭， 具有更高的靈敏度，比以往的診斷方法更能實現(xiàn)對近場干擾源的精確定位。


圖1為本發(fā)明實施例的內(nèi)部電磁干擾的失效診斷方法的流程示意圖。圖2為本發(fā)明實施例中通過進(jìn)行虛擬仿真建立實際電磁干擾失效模型的流程示意圖。圖3為圖1所用的測量裝置的示意圖。圖4為本發(fā)明實施例中結(jié)合小波分析和獨立分量法分析實際采集信號的流程示意圖。
具體實施例方式下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。請參閱圖1，本發(fā)明實施例提供的一種基于小波變換和獨立分量法建模的儀器內(nèi)部電磁干擾失效的診斷方法，主要由以下步驟組成。步驟一提供一個正常工作的電子儀器作為被測儀器，并用計算機(jī)模擬出其工作狀態(tài)。本實施例中采用Multisim軟件將電子儀器1的正常工作模型轉(zhuǎn)化為計算機(jī)仿真模型。步驟二 采用Multisim軟件在虛擬環(huán)境下建立儀器1內(nèi)部電磁干擾失效的仿真模型，請參閱圖2，將可能發(fā)生的各種復(fù)雜電磁環(huán)境，如儀器內(nèi)部集成的電感、電容相互間的電磁干擾等，逐一、集成地加載在此模型上，進(jìn)行虛擬環(huán)境下的失效機(jī)理分析。觀察受到電磁干擾前后儀器內(nèi)部各項參數(shù)的變化情況，確定能影響儀器失效程度的關(guān)鍵參數(shù)。步驟三在屏蔽環(huán)境下的構(gòu)建儀器內(nèi)部電磁干擾失效模型請參閱圖3，采用低碳鋼搭建屏蔽罩2，內(nèi)壁貼聚乙烯薄膜3絕緣，用專用導(dǎo)線4連接儀器1導(dǎo)出屏蔽罩2外接地。 將近場探頭5置于屏蔽罩中，在距離儀器十厘米的范圍內(nèi)采集步驟二中的關(guān)鍵參數(shù)信息傳至分析儀6，判斷儀器的失效程度。在本實施例中，為了提高診斷方法的精確度，在近場探頭前端內(nèi)置低噪音放大器 7，提高近場探頭的靈敏度，再將探頭連接線路阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)8，對來自交流電源的輸入功率濾波，防止探頭自身的線路傳導(dǎo)噪聲被誤采集。步驟四在本實施例中，分析儀6結(jié)合儀器失效程度信息，采用融合小波變換和獨立分量的信號分析方法分析儀器內(nèi)部電磁干擾信號，將儀器內(nèi)部電磁干擾的失效模型按干擾信號的特征和儀器失效程度分類，并提取關(guān)鍵參數(shù)形成失效模型的參數(shù)數(shù)據(jù)庫在本實施例中，步驟四進(jìn)一步包括以下步驟判斷采集到的混疊電磁干擾信號的頻率，若為低頻信號，則直接用不同尺度下的小波變換通過在時間和頻率上的伸縮和平移等運算功能對各獨立分量進(jìn)行多尺度細(xì)化分析，用不同位移因子尋找各分量頻率的發(fā)生時間，以確定是儀器的哪個部件產(chǎn)生了超過標(biāo)準(zhǔn)的電磁干擾導(dǎo)致儀器失效；若信號為高頻信號，則先用獨立分量法進(jìn)行特征提取和模態(tài)分析，直到基本恢復(fù)出信號源可知的原始獨立信號分量，然后再進(jìn)行小波分析；分類總結(jié)內(nèi)部電磁干擾失效模型并提取出關(guān)鍵參數(shù)形成數(shù)據(jù)庫，使日后進(jìn)行失效診斷時能快速找到相應(yīng)類型，提高診斷的速度。步驟五失效診斷方法績效評估研究，即對形成的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行動態(tài)的反饋調(diào)整控制，持續(xù)改進(jìn)電磁干擾的失效診斷方法。另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可在本發(fā)明精神內(nèi)做其他變化，當(dāng)然，這些依據(jù)本發(fā)明精神所做的變化，都應(yīng)包含在本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種儀器內(nèi)部電磁干擾失效的診斷方法，其包括以下步驟用計算機(jī)虛擬一臺正常工作的儀器并建立其內(nèi)部電磁干擾失效的仿真模型，觀察受干擾前后儀器內(nèi)部各項參數(shù)的變化情況，確定能檢測儀器失效的關(guān)鍵參數(shù)；在屏蔽環(huán)境中建立儀器內(nèi)部電磁干擾失效模型，分析近場探頭采集的參數(shù)信息，判斷儀器的失效程度；采用融合小波變換和獨立分量的信號分析法分析儀器內(nèi)部電磁干擾信號，將失效模型按信號特征和失效程度分類，并提取關(guān)鍵參數(shù)形成失效模型的參數(shù)數(shù)據(jù)庫；對所建立的失效模型參數(shù)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行動態(tài)的反饋調(diào)整，持續(xù)改進(jìn)電磁干擾的失效診斷方法。
2.如權(quán)利要求1所述的儀器內(nèi)部電磁干擾失效的診斷方法，其特征在于虛擬狀態(tài)下進(jìn)行儀器內(nèi)部電磁干擾失效仿真的方法包括以下步驟采用Multisim軟件將內(nèi)部電磁干擾失效模型轉(zhuǎn)化為計算機(jī)仿真模型；將可能發(fā)生的各種復(fù)雜電磁環(huán)境，如儀器內(nèi)部集成的電感、電容相互間的電磁干擾等， 逐一加載到此模型上進(jìn)行失效機(jī)理分析。
3.如權(quán)利要求1所述的儀器內(nèi)部電磁干擾失效的診斷方法，其特征在于建立實際屏蔽環(huán)境的方法為在儀器外部加設(shè)接地的鐵磁金屬罩，使罩內(nèi)只存在儀器自身的內(nèi)部電磁干擾。
4.如權(quán)利要求1所述的儀器內(nèi)部電磁干擾失效的診斷方法，其特征在于采集內(nèi)部電磁干擾信號的近場探頭與被測儀器的探測距離在10厘米以內(nèi)。
5.如權(quán)利要求書1所述的儀器內(nèi)部電磁干擾失效的診斷方法，其特征在于提高近場探頭精準(zhǔn)度的方法為在探頭前端內(nèi)置低噪音放大器和線路阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)。
6.如權(quán)利要求1所述的儀器內(nèi)部電磁干擾失效的診斷方法，其特征在于分析實際采集到的內(nèi)部電磁干擾信號時采用下列步驟判斷采集到的混疊電磁干擾信號的頻率，若為低頻信號，則直接用不同尺度下的小波變換對各獨立分量進(jìn)行細(xì)化分析，用不同位移因子尋找各分量頻率的發(fā)生時間，以確定是儀器的哪個部件產(chǎn)生了超過標(biāo)準(zhǔn)的電磁干擾導(dǎo)致儀器失效；若信號為高頻信號，則先用獨立分量法進(jìn)行特征提取和模態(tài)分析，直到基本恢復(fù)出信號源可知的原始獨立信號分量，然后再進(jìn)行小波分析。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種儀器內(nèi)部電磁干擾失效的診斷方法，其包括以下步驟用計算機(jī)虛擬一臺正常工作的儀器并建立其內(nèi)部電磁干擾失效的仿真模型，觀察受干擾前后儀器內(nèi)部各項參數(shù)的變化情況，確定能檢測儀器失效的關(guān)鍵參數(shù)；在屏蔽環(huán)境中建立儀器內(nèi)部電磁干擾失效模型，分析近場探頭采集的參數(shù)信息，判斷儀器的失效程度；采用融合小波變換和獨立分量的信號分析法分析儀器內(nèi)部電磁干擾信號，將失效模型按信號特征和失效程度分類，并提取關(guān)鍵參數(shù)形成失效模型的參數(shù)數(shù)據(jù)庫；對所建立的失效模型參數(shù)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行動態(tài)的反饋調(diào)整，持續(xù)改進(jìn)電磁干擾的失效診斷方法。該方法專注于檢測儀器內(nèi)部干擾，同時提高了在信號的低頻和高頻區(qū)域診斷的實時性和精確性。
文檔編號G01R31/00GK102230950SQ20111006583
公開日2011年11月2日 申請日期2011年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月18日
發(fā)明者李波, 趙挽瀾 申請人:電子科技大學(xué)