基于智能方法的模拟电路故障诊断研究

摘要：随着科学技术的迅速发展，电子设备广泛的运用，电子设备中的电路系统有模拟电路以及数字电路两部分组成，由于模拟电路很容易发生一些故障，从而造成整个电路系统的不稳定，因此，要重视模拟电路的诊断。本文主要从三方面对基于智能方法的模拟电路故障诊断进行研究，即模拟电路故障产生的原因、模拟电路故障诊断特点以及模拟电路故障诊断方法。

关键词：模拟电路；人工智能；故障诊断

随着科学技术的迅速发展，电子设备广泛的运用在通信、航空、医疗器械以及自动控制等各个领略，它的运用环境也多种多样，这也包括一些高电磁干扰、高辐射以及高温等恶劣的环境，这就要求电子设备必须要有很高的可靠性和安全性。因此，这就要求我们要不断的研究新技术和新方法，提高电子设备的可靠性，对故障进行及时的检测和诊断，并且有效的预测其发展趋势，确保具有合理的应对措施进行维修和保养，更好的保证电子设备的安全、稳定、经济运行。电子设备中的电路系统具有两部分构成，即模拟电路以及数字电路，由于客观世界信号的本质，这决定了模拟电路的不可替代性，模拟电路被广泛运用到生产和生活的各个领域。但是，模拟电路很容易发生一些故障，从而造成整个电路系统的不稳定，因此，要重视模拟电路的诊断，从而更好的保障整个电子系统的安全、可靠运行。

一、模拟电路故障产生的原因及分类形式

模拟电路故障，即偏离元件标称值，而使整个电路发生异常的一种现象。它故障产生的原因主要在设计、制造以及使用这三个阶段，有些元件的故障是由于在设计的过程中对于特殊的工作环境没有进行充分的考虑，例如高温环境或者高辐射环境等；有些故障产生的原因是在制造的过程中，制造工艺的缺陷所造成的，例如封装缺陷或者是氧化厚度不够等原因；还有一些故障缺陷是由于在使用的过程中，元件使用时间过程，造成了元件的磨损或者是老化，从而造成了电路故障的发生。电路故障分为很多的形式，根据元件参数值偏离其标称值得程度，电路故障可以为了硬故障和软故障两种，软故障是由于元件的参数由于受到环境或者是时间的影响，其参数进行偏离，并且超出了偏离的允许程度，导致了系统的恶化和异常，这大多不会对电路功能造成重要的影响。硬故障是灾难性的故障，指元件的参数发生变化，例如出现了开路或者是短路，导致了系统的失效和瘫痪，这是一种结构性的破坏，造成了电路功能的失效。元件参数的变化会引起开路（极大值）和短路（极小值）的发生，导致性能参数发生改变，从而引起软故障和硬故障的发生。

二、模拟电路故障诊断特点

模拟电路故障诊断与数字电路故障诊断相比，比较的困难，而且也没有形成一个被认可的诊断理论和方法，其诊断困难是有以下的特点所决定的。第一，模拟电路的一些输入和输出的信号在电压幅度以及时域上有很大的连续性，并且元件的参数也有很大的连续性，使故障诊断变得很复杂，很难进行量化。第二，对于模拟电路的元件参数来说，具有离散性，即容差，这就导致了故障具有模糊性，对故障的位置很难进行确定，很难保证诊断结果是否具有准确性，这就给故障的诊断带来了很大的困难。第三，在模拟电路中，存在着很多非线性的元件，而且线性的电路中，也会存在着大量的非线性问题，使诊断更加的复杂，这就给诊断带来了很多的困难。第四，模拟电路对于环境的变化特别的敏感，其输出不仅要要受到制造工艺的影响，而且还很容易受到电磁、噪音等外界干扰的影响。基于上述的特点可以看出，模拟电路的故障诊断具有很大的复杂性，因此，必须根据电路的特点探索出一些兴致有效的智能方法，能好的解决模拟电路中的问题。

三、模拟电路故障诊断方法

随着电子设备的发展，传统的模拟电路的诊断方法已经不能满足电路诊断的需要，为了更好的解决模拟电路故障诊断中的难题，人工智能的诊断方法已经成为了模拟电路故障诊断领域的一个主流的方法。

（一）基于专家系统的故障诊断方法

专家系统就是基于知识的一种计算机程序系统，它内部具有某些领域一些专家的经验和知识，充分利用专家的知识来处理该领域所遇到的一系列问题。这种诊断方法就是根据专家们提供的经验和知识，采用人工智能来模拟专家的决策，更好的解决一些复杂的问题。故障诊断专家系统由知识库、人际接口、综合数据库以及推理机和解释机这几部分组成的。基于专家系统的诊断方法可以充分运用专家的经验、知识，不需要对专家的系统进行数学建构，而且结果也很容易理解，这种方法在很多领域也得到了广泛的运用。

（二）基于模糊逻辑的诊断方法

故障诊断就是对故障与征兆的关系进行系统的判断，由于信息不完全、语言表达等造成的模糊属性经常产生在故障的描述之中，对于故障和征兆之间的关系，用精确的数学模型很难进行精确的表示，这也造成了一些故障的状态也是模糊的。模糊逻辑可以更好的克服系统本身的噪音以及不确定性所带来的影响，在进行复杂系统诊断的过程中，具有很强的优越性。对于这种诊断方法，现在建立基于模糊逻辑的决策树模拟系统自动故障诊断方法，这种方法主要是在存在噪音的情况下，对多种故障进行很好的检测和定位。

（三）基于神经网络的故障诊断方法

神经网络具有高度的联想记忆、并行处理、自组织以及强非线性映射能力，这在故障诊断方面有很大的优势以及应用前景。其主要的应用方式，就是利用神经网络进行辨别，并且建立辨别模型，根据模型产生残差序列，更好的进行下面的故障检测以及诊断。运用神经网络的识别能力，仅仅需要训练数据，就能实现测量空间到故障空间的映射，更好的识别出故障模式与正常模式之间的区别，因此，这种诊断方法有很多的优点。

结语：

总之，随着科学技术的迅速发展，模拟电路故障诊断的重要性和复杂性也日益凸显，因此，要运用多种有效的方法加强模拟电路故障的诊断技术，更好的提高整个电路系统的稳定性和安全性。

参考文献

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