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電路板范文第1篇

關鍵詞：雷擊 電路板知識 維修過程

0 引言

電路板是一種精密部件，它在板上整合了多個功能模塊和多種元器件組合，形成一個個復雜的完善的功能系統(tǒng)。因此，在電子產品維修過程中，對電路板故障的檢測、分析以及排除，常常成為工程師們面臨的技術難題。

1 雷擊

今年的雷雨天氣來得特別早，不到4月份，就雷雨連連，有時還頗具破壞性，我們塔臺備用頻率的RS遙控盒就遭到了雷擊毀壞。遭雷擊后此遙控盒上電后GO燈不亮，完全不能工作，我們及時更換備件保證設備正常工作后，開始檢修故障遙控盒。

2 電路板知識

對于電路板的檢測與維修，需要具備足夠的知識儲備，比如電子電路知識、印刷電路板知識、儀表知識、芯片知識、元器件知識、零件焊接知識等，以下做簡要說明。

印刷電路板（PCB）幾乎會出現在每一種電子設備當中，它的主要功能是提供上頭各項零件的相互電氣連接。板子的基板是由絕緣隔熱、不易彎曲的材質所制作成，板子表面的細小線路用來提供PCB上零件的電路連接。為了將零件固定在PCB上面，需要將它們的接腳穿過板子到另一面，直接焊在布線上。在最基本的PCB上，零件集中的一面稱為零件面，導線集中的一面稱為焊接面。PCB上有絕緣防護層。在阻焊層上還會印刷上一層絲網印刷面，以標示出各零件在板子上的位置。

萬用表，是電子檢修的必備儀表，其蜂鳴器功能，是萬用表的附加功能，大多做在2KΩ檔，一般當測量阻值為50Ω以下時，內置蜂鳴器響。這個功能非常實用，可以提高測量線路通斷的效率。

電路板上的“芯片”都是集成電路，它是微電子技術的主要產品。所謂微電子是相對“強電”“弱電”等概念而言，指它處理的電子信號極其微弱。通過不在路檢測可以判斷芯片的好壞：在可疑芯片焊離電路后，一般可用萬用表測量各引腳對應于接地引腳之間的正、反向電阻值，并和完好的芯片進行比較，從而判斷芯片是否正常。

在實際電路中，二極管、穩(wěn)壓管的周邊電阻和三極管的偏置電阻一般在幾百幾千歐姆以上，所以可以在路測量二極管、三極管、穩(wěn)壓管的好壞。如果測得正向阻值太大或反向阻值太小，說明管子有問題。另外用不同的電阻檔還可以測出尚未完全壞掉但特性變壞的管子。測三極管時，不管是NPN管還是PNP管，測其be結cb結都應呈現與二極管完全相同的單向導電性。用R×10kΩ檔測ec間（對NPN管）或ce間（對PNP管）的電阻時，表針可能略有偏轉，這不表示管子是壞的，但用蜂鳴器測ce或ec間電阻時，表頭指示應為無窮大，否則管子就是有問題。

檢測電容好壞：用電阻檔，根據電容容量選擇適當的量程（注意測量電解電容時黑表筆要接電容正極）。①估測微法級電容容量的大?。嚎蓞⒄障嗤萘康臉藴孰娙?，根據指針擺動的最大幅度來判定。所參照的電容不必耐壓值也一樣，只要容量相同即可。②估測皮法級電容容量大小：要用R×10kΩ檔，但只能測到1000pF以上的電容。對1000pF或稍大一點的電容，只要表針稍有擺動，即可認為容量夠了。③測電容是否漏電：對一千微法以上的電容，可先用R×10Ω檔將其快速充電，并初步估測電容容量，然后改到R×1kΩ檔繼續(xù)測一會兒，這時指針不應回返，而應停在∞或十分接近∞處，否則就是有漏電現象。對一些幾十微法以下的定時或振蕩電容，對其漏電特性要求非常高，只要稍有漏電就不能用，這時可在R×1kΩ檔充完電后再改用R×10kΩ檔繼續(xù)測量，同樣表針應停在∞處而不應回返。

測電阻時，重要的是要選好量程，當指針指示于1/3～2/3滿量程時測量精度最高，讀數最準確。

零器件的拆卸與焊接：貼片式電阻器、電容器的基片主要通過陶瓷材料制備。實際操作中要防止陶瓷隨意碰撞，因而拆卸或焊接過程中必須有嚴格的溫控措施，并且掌握輕觸技巧，選用200～280℃調溫式尖頭烙鐵，每次焊接不宜超過3s，焊完后電路板必須常溫冷卻。上述操作對貼片式晶體二、三極管的焊接同樣適用。貼片式集成電路有很多引腳，且引腳之間距離窄、硬度小，焊接時一旦掌握不好溫度，引腳焊錫極易出現短路、虛焊或印制線路銅箔脫離印制板等故障。一般集成電路所受的最高溫度是260℃、10秒或350℃、3秒。拆卸貼片式集成電路時，可使用吸錫器拆卸集成塊，這是一種常用的專業(yè)方法，使用工具為普通吸、焊兩用電烙鐵，功率在35W以上。拆卸集成塊時，只要將加熱后的兩用電烙鐵頭放在要拆卸的集成塊引腳上，待焊點錫融化后被吸入細錫器內，全部引腳的焊錫吸完后集成塊即可拿掉，要防止超過最高溫度。換入新集成電路時要先確認集成電路型號與方向，將烙鐵溫度調節(jié)在250℃左右，將腳位對準印制板相應焊點，用手輕壓在集成電路表面，以防止集成電路移動，操作電烙鐵蘸適量焊錫將集成電路四角的引腳與線路板焊接固定，然后一只手持烙鐵給集成電路引腳加熱，另一只手將焊錫絲送往加熱引腳焊接，直至全部引腳加熱焊接完畢。最后仔細檢查和排除引腳短路和虛焊，待焊點自然冷卻后，用毛刷蘸無水酒精再次清潔線路板和焊點，防止遺留焊渣。

3 維修過程

首先檢查遙控盒電源部分：交流220V輸入經濾波后輸出交流220V正常，加至電源模塊，但無直流輸出，判斷電源模塊有故障。

檢修電源模塊：經檢測，電源模塊上一個315mA250V的保險（棕色扁圓柱型器件）燒斷，變壓器及各整流元件正常。用一截短路線焊至保險兩焊點之間，電源模塊輸出-26V未穩(wěn)壓的直流電壓，正常，此電壓加至遙控盒主板上。未買到此種保險器件之前，暫時用短路線代替保險絲。安裝好遙控盒，在站調接入VHF系統(tǒng)中測試，起動后GO燈常亮，正常，但造成其他同頻率設備常收，拔掉電源線，只連接25針音頻線仍是如此，將其他同頻率設備音量打開，聽為清楚的塔臺指揮間環(huán)境音，判斷此遙控盒的線路PTT信號線對地呈現低阻狀態(tài)了（因此遙控盒和塔臺安裝的內話系統(tǒng)并接入VHF系統(tǒng)）。測量非發(fā)射狀態(tài)下音頻口24腳（PTT信號）對地（14腳）電阻，為111Ω，太低，造成線路長發(fā)。檢測麥克風連接器，F腳（PTT）正常，判斷雷擊不僅造成電源模塊保險絲燒斷，還由線路引雷造成電路板故障。

檢測遙控盒各電路板：因無電路圖資料，直接在電路板上“跑線路”查找故障。經分析，PTT信號未經過主板處理，直接由音頻口24腳跳至開關音頻產生器電路板上，經檢測，主板正常，產生開關音頻的電路板異常。

檢修故障的電路板：沿PTT信號處理路徑查找異常器件并查找芯片功能腳資料。4011芯片為四組兩輸入與非門，4047為單穩(wěn)態(tài)、無穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器，在線測試4011件中的一個二極管T4151正反向特性無（正反向均為399Ω），判斷已燒壞。將可疑芯片4011和4047焊下來測試其好壞：測試4011，其供電（14）腳與地（7）腳間電阻為0Ω，其它腳與地（7）腳間電阻也不正常；測試4047，其供電（14）腳與地（7）腳間電阻為0Ω，說明兩芯片都已毀壞。另外，通過分析電路板得出：焊除4011和一個47.5K電阻、一個0.1微法電容，能同樣實現所有功能，必要時可以這樣做。

更換315mA250V保險，遙控盒上電，觀察面板狀態(tài)啟動正常。更換二極管T4151和芯片4011、4047，測試非發(fā)射狀態(tài)下音頻口24腳（PTT信號）對地（14腳）電阻，為741Ω，偏低，接入VHF系統(tǒng)測試：只接25針音頻線時仍造成線路PTT長發(fā)，但連接電源線后（上電后PTT電阻提高）正常，測試收發(fā)均正常，需提高線路PTT電阻。更換另一個HEF4011，仍為700多Ω（在4011位置焊接14腳芯片插座，以方便更換）。再次更換為CD4011，測試線路PTT電阻為940Ω，仍偏低，接入系統(tǒng)測試結果同上。因找不到更合適的4011，進行電路改造：焊除4011和一個47.5KΩ電阻一個0.1μF電容，測試24腳對地電阻為1936Ω，正常，其他各腳測試都正常，接入系統(tǒng)測試，遙控盒工作正常，修復。

4 小結

每塊電路板的成功維修，都離不開知識的積累和實踐能力，而實踐能力來源于多年的經驗積累與技術沉淀，維修工程師只要具有獨立分析問題和解決問題的能力，具有出色的動手操作能力，就能準確判別故障部位并進行維修，順利地排除電路板的故障。

參考文獻：

[1]姚銳，徐超.測試系統(tǒng)電路板維修探討[J].電子與封裝，2012（01）.

[2]王艷秋，王曉翠.電路板維修中的方法與技巧[J].航空精密制造技術，2009（05）.

[3]史慧.電路板維修測試與診斷技術綜述[J].航空制造技術，2008（09）.

電路板范文第2篇

1、針床法。這種方法由帶有彈簧的探針連接到電路板上的每一個檢測點。彈簧使每個探針具有100 - 200g 的壓力，以保證每個檢測點接觸良好，這樣的探針排列在一起被稱為針床。在檢測軟件的控制下，可以對檢測點和檢測信號進行編程，檢測者可以獲知所有測試點的信息。實際上只有那些需要測試的測試點的探針是安裝了的。盡管使用針床測試法可能同時在電路板的兩面進行檢測，當設計電路板時，還是應該使所有的檢測點在電路板的焊接面。針床測試儀設備昂貴，且很難維修。針頭依據其具體應用選不同排列的探針。

2、觀測。電路板體積小，結構復雜，因此對電路板的觀察也必須用到專業(yè)的觀測儀器。一般的，我們采用便攜式視頻顯微鏡來觀察電路板的結構，通過視頻顯微攝像頭，可以清晰從顯微鏡看到非常直觀的電路板的顯微結構。通過這種方式，比較容易進行電路板的設計和檢測。

3、飛針測試。飛針測試儀不依賴于安裝在夾具或支架上的插腳圖案?；谶@種系統(tǒng)，兩個或更多的探針安裝在x-y 平面上可自由移動的微小磁頭上，測試點由CADI Gerber 數據直接控制。雙探針能在彼此相距4mil 的范圍內移動。探針能夠獨立地移動，并且沒有真正的限定它們彼此靠近的程度。

（來源：文章屋網 ）

電路板范文第3篇

宅男啟動“宅創(chuàng)業(yè)”

林海從小就愛動手“拆”東西玩，發(fā)明創(chuàng)造能力很快顯現。16歲的林海已經能和自己的團隊一起完成“積木導盲機器人”了。2011年從浙江科技學院自動化專業(yè)畢業(yè)后，林海選擇自主創(chuàng)業(yè)，主攻智能家居產品的研發(fā)。

2012年5月份，林海無意間發(fā)現一段視頻――美國麻省理工學院兩位博士秀出一款他們剛剛開發(fā)出的神奇電路板。這塊電路板，你可以讓任何物件成為你實現創(chuàng)意的工具：幾個人連在一起可以組建一套架子鼓；要是鍵盤的哪個按鍵掉了，找個水果便可替換；石頭也能變鋼琴……林海想馬上購置一件回家體驗，結果發(fā)現還只是個躺在實驗室里的產品。此刻，一種莫名的失落感油然而生。他相信，中國的大部分宅男宅女們看到這個視頻后都會感到震撼。他決定自己做！

林海聚集了其他三個酷愛創(chuàng)意設計的技術宅男，組成一個產品研發(fā)小組。4個人都是“85后”，在三個不同的城市工作。他們通過網絡聯系，各有分工。一場宅男“宅創(chuàng)業(yè)”就這么啟動了。

奇妙創(chuàng)意，用觸控改變世界

2012年6月初，基本設計形成。基本原理是：通過微控制器檢測微弱的電流來判斷是否有回路產生，如果檢測出某個端口有微弱的電流產生，就馬上通過USB接口發(fā)送一個按鍵、鼠標或執(zhí)行程序等信號給計算機，從而讓任何連接到電路板上的物體擁有類似觸摸感應的功能。

整個研發(fā)過程中，林海和他的團隊面臨著許許多多的問題：如何提高穩(wěn)定性，如何兼容更多的操作系統(tǒng)或其他平臺，如何降低成本……盡管如此，創(chuàng)造新產品對技術宅們來說，還是相對容易的事情。而給這塊有魔力的電路板起名，才真是傷透了腦筋。

當初大家七嘴八舌地提出了很多名字，意見始終無法統(tǒng)一。最后，他們只好登上互聯網征求廣大群眾的意見，最終才選定了“酷樂宅”這個名字?！翱帷贝砹水a品的特性，新鮮、創(chuàng)意、潮流；“樂”代表了產品的使用效果：有趣、愉悅、歡樂；“宅”代表了產品的用戶群：極客、學生、宅人。

“酷樂宅”擁有一套自主開發(fā)的核心技術，更加符合中國人的使用習慣，使用起來非常簡單。安裝好自帶軟件，帶好地線手腕帶，再用金屬夾把物品夾住就可以了。切菜用的砧板，貼上幾根鐵絲，連上電腦，就變成了一把能夠彈出優(yōu)美音樂的電子吉他；在辦公時想解放雙手，就可以在辦公桌下放兩塊鋁箔紙，并連接到滾輪輸入口上，可以用腳來翻看網頁；可以讓樓梯變成鋼琴，將水箱變成跳舞毯，讓香蕉變成鍵盤，用水果來彈鋼琴，用掃把來彈吉他……真是酷斃、萌爆了！

這么好玩的產品，想不火都難！很快，林海通過網絡募集到不少資金，一個月內就有數千名網友給他送來訂單。于是，林?；氐秸憬霞遗可a，將每塊電路板的成本由1000元降低到100元以下。2011年11月“酷樂宅”正式上市后，收到了非常不錯的反響。

足不出戶“玩”成百萬富翁

現在“酷樂宅”技術更加成熟，已經不再僅僅是供宅男宅女們消遣的單一娛樂產品了。最近，它已經出現在部分中小學的信息技術選修課程中?！敖窈笪覀儠幼⒅睾椭行W的合作，讓‘酷樂宅’為孩子們的科普教育做出點貢獻?！?/p>

“讓上肢殘疾者也能像正常人一樣使用計算機”，這是林海很久以前就有的想法。現在“酷樂宅”讓他的想法變成了現實。失去雙手的殘疾人，只要在地面貼上鋁箔紙，接上電路板，就可以做成用雙腳控制鼠標、鍵盤；而對于那些全身癱瘓，只有幾根手指能運動的殘疾人，只要在他的椅子扶手上貼上鋁箔紙，然后用手指輕觸鋁箔紙，就能操控電腦。如今，林海與很多殘疾人協(xié)會建立了固定聯系，今后將按照殘疾人的需求開發(fā)出更多的產品。

電路板范文第4篇

關鍵詞 軟件仿真；LASAR；VITAL；FPGA

中圖分類號TP39 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2015）135-0073-02

微電子技術的飛速發(fā)展，使數字電路系統(tǒng)功能不斷強大、集成度不斷提高，也給電路板的維修提出更高的要求，因此，研究有效的數字電路板自動測試方法有著重要的意義和實際應用價值。

1目前主要的數字電路板的測試方法

最早的專用自動測試設備（ATE）由信號發(fā)生器、示波器、邏輯分析儀等各種測試儀器的組合而成，模塊化儀器的出現使其實現了自動測試。當前主流的自動測試與診斷技術采用的測試設備是在此基礎上發(fā)展起來的，能夠通過強大的測試軟件來完成信號的采集和處理，自動完成電路板的性能檢測、器件參數的分析和調整，最終實現電路故障的定位。

1.1 利用實板仿真開發(fā)測試程序

利用實板仿真技術開發(fā)測試程序的ATE采用VXI/PXI總線，系統(tǒng)對功能完好的電路板加載人工編寫的測試激勵，并錄取正確響應。通過探筆系統(tǒng)采集相應的電路節(jié)點正確信息，并把這些信息存入測試比對數據庫中，供以后測試診斷和測試故障定位時使用。然而，這種測試方法只具有對數字電路的靜態(tài)測試能力，并且對開發(fā)人員要求高，開發(fā)周期長，測試程序的性能（故障檢測率和故障隔離率）無法得到確保，同時也缺少對已開發(fā)測試程序的驗證和評估手段，大大影響了測試程序的開發(fā)效率和質量。

1.2通過軟件仿真開發(fā)測試程序

通過軟件仿真開發(fā)測試程序只需電路網絡表，仿真軟件就可以自動生成測試向量，輔助引導TPS（Test Program Set）編程。這種方法能夠自動生成測試結果、故障字典和故障檢測率報告；采用探筆探測與故障字典診斷結果相結合的方法進行故障診斷；輸出數據文件符合國際標準IEEE-STD-1445數字交換格式DTIF（Digital Test Interchange Format）。

軟件仿真的優(yōu)點是測試向量生成速度快，故障覆蓋率高。例如目前廣泛使用的LASAR（Logic Automatic Simulate and Response，邏輯自動激勵和響應）軟件。

2 LASAR仿真軟件介紹

2.1 LASAR仿真軟件概述

LASAR是美國泰瑞達公司開發(fā)的一種仿真軟件，用來做數字電路的仿真和測試程序開發(fā)，能夠幫助技術人員開發(fā)出優(yōu)質的測試激勵，并對測試激勵做出評估，以輔助技術人員進一步優(yōu)化測試激勵。它支持動態(tài)和靜態(tài)的功能測試設備，仿真結果通過后處理，生成ATE能夠識別的格式，由ATE加載對電路板進行測試。

2.2 LASAR仿真軟件特點

LASAR之所以成為數字測試程序開發(fā)的美國國防工業(yè)標準，源于其強大的故障仿真、輔助分析、環(huán)境建模能力和客觀的激勵評價能力。其標準的數據交換格式能夠在各種ATE測試設備之間移植，具有很好的兼容性。

測試人員要利用LASAR軟件進行仿真，首先需要分析被測電路板的原理，在此基礎上，開發(fā)相應的測試激勵，結合網表文件，就能自動生成正確響應，同時給出測試激勵能夠達到的故障覆蓋率、隔離率等評判測試激勵質量的指標，以期得到更加完善的測試激勵。LASAR在解決邏輯關系復雜、功能分析困難和含有復雜數字邏輯器件的電路板自動測試程序開發(fā)方面具有很大的優(yōu)勢，因此已被全球國防電子與航空工程普遍采用。

應用LASAR軟件仿真技術生成電路板自動測試代碼，必須具備電路板網絡表和電路板上所有數字邏輯器件的模型。含有FPGA器件的電路板，應用LASAR軟件，難點是構造器件模型，特別是對FPGA等復雜可編程邏輯器件的建模。而IEEE1076.4的VITAL標準與LASAR仿真軟件的結合，能夠方便地解決這個問題，后面的章節(jié)將會詳細介紹。

2.3 LASAR仿真軟件工作原理

LASAR仿真軟件的工作原理是系統(tǒng)對功能完好的電路板加載人工編寫的測試激勵，從輸入端施加測試激勵，通過探筆系統(tǒng)采集相應的電路節(jié)點正確信息，并把這些信息存入測試比對數據庫中，供以后測試診斷和測試故障定位時使用。對故障電路板，給其施加與同樣的測試激勵，將其輸出的響應與測試對比數據庫中的正確結果進行比較。如果結果相同，則被測電路板工作正常；反之，則被測電路板存在故障。如果想具體定位故障節(jié)點，需要進一步利用故障字典進行故障診斷，直至定位故

障點。

LASAR仿真軟件測試簡單的數字電路非常有優(yōu)勢，但是，隨著芯片設計的規(guī)模越來越大，結構越來越復雜，器件建模相應增加了難度，完全依靠LASAR仿真軟件無法完成復雜邏輯器件的測試問題。

3 器件建模

3.1 基于LASAR的復雜邏輯器件建模

LASAR仿真軟件建模思想是通過將器件的描述文件編譯為器件模型并加入數據庫來創(chuàng)建器件的軟件模型。

為了實現電路板的仿真和故障診斷，電路板上的每一個元器件都必須能在器件庫里找到其模型。該器件模型可能是泰瑞達公司在LASAR軟件包中的器件庫里提供了的，也可能需要用戶自己建立，再加入LASAR器件庫以備仿真時使用。

在LASAR環(huán)境下，用戶可以通過三種方式來建立器件模型：

1）直接利用用系統(tǒng)自帶的編輯器創(chuàng)建器件的結構模型，以邏輯門為基礎來描述電路，前提是技術人員要對器件內部門級結構十分清楚。

2）對于沒有可靠的結構描述信息的復雜器件，如果其邏輯功能明確，可以利用LASAR提供的行為模型語言LABEL（LASAR Software Behavioral Language）對器件進行功能行為級的描述。

3）對復雜可編程邏輯器件，可以利用VITAL（VHDL Initiative Toward ASIC Language）建模的方法，將此類器件開發(fā)軟件的設計輸出，再轉化為LASAR能夠識別的器件模型。

上述三種建模方法，最終都要將自建的器件模型存入器件庫（local library）中，電路模型編譯才能

通過。

3.2 基于VITAL語言的FPGA功能建模

復雜邏輯器件的開發(fā)形式靈活多樣，可以用圖形化編輯輸入、硬件描述語言輸入、波形輸入等多種形式，但所構建器件功能的描述難以應用到仿真軟件或移植到ATE上去。通過VITAL模型方法，能夠將這些設計方式綜合到一起，構建能夠被仿真軟件識別并應用的器件模型，從而將復雜邏輯器件的功能描述輸入到仿真軟件中。

VITAL標準的應用，使設計者能夠用自己熟悉的方法描述FPGA等復雜可編程邏輯器件的功能，然后將描述文件以VITAL標準導入到LASAR中，構建復雜器件的LASAR仿真模型，對含有這個器件的電路板進行故障仿真，仿真結果經過后處理，應用到ATE上，從而實現對這類含有復雜邏輯器件電路板的測試診斷。

4 含FPGA的數字電路板測試方案

要采用VITAL建模方法實現含復雜邏輯器件電路板的功能測試，首先要在Muxplus開發(fā)環(huán)境中生成VITAL模型，將模型導入LASAR，此時可以將其作為LASAR庫里的普通邏輯器件進行編譯，然后進行電路板的好板仿真和故障仿真，生成后綴為tap的后處理文件，即生成了測試向量。此時ATE調用此向量即可完成電路板的功能測試。被測電路故障覆蓋率可以達到100%。該方法利用現有成熟的測試資源，能夠實現含復雜可編程邏輯器件電路板的測試與故障診斷。

解決了FPGA器件建模問題，就能將其融合到整個電路中，實現電路的完整功能測試和故障診斷。對一些設計功能不明確的FPGA器件，可以根據其在電路中的用途來重新構造功能進行建模，最終完成測試。

5結論

本文對數字電路板常用的測試方法進行深入研究的基礎上，根據測試診斷工作中的需求，從工程應用的角度，綜合應用ATE技術、VITAL標準和LASAR仿真技術，提出一種通用的含復雜邏輯器件數字電路板的自動測試思路，能夠達到較高的故障覆蓋率和測試效率。該方法能夠提高故障覆蓋率和測試效率，不僅能夠實現快速故障定位與維修，還能節(jié)省維修成本，縮短維修周期，極大地提高部隊戰(zhàn)斗力。

參考文獻

[1]David Rolincekc，Next Generation Function Test Program Development System，AUTOTESTCON2000.

電路板范文第5篇

關鍵詞：電路板；故障植入；知識獲取

中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2015）34-0182-02

1 概述

基于知識的智能化故障診斷專家系統(tǒng)，是現代設備診斷技術中最有前途的發(fā)展方向之一。智能故障診斷過程的實質是知識的運用和處理過程，知識的數量和質量決定了智能故障診斷系統(tǒng)能力的大小和診斷效果，推理控制策略決定了知識的使用效率[1]。由此可見，知識是智能故障診斷系統(tǒng)的核心。在故障診斷系統(tǒng)中對知識的研究主要包括知識的獲取、表示和使用。但目前由于知識工程技術領域有許多問題還未解決，對知識的獲取和表示還有一定的困難。

以電路板作為研究對象進行故障知識獲取時，要解決以下問題：1、對研究對象本身的認識要深入；2、設計相應的電路，一方面提供電路板工作所需的信號，另一方面對關鍵信號進行測量，以供獲取研究對象知識；3、在目標電路上設置故障，以供獲取故障知識。

本研究以某系統(tǒng)信號接口板作為研究對象，設計了一套基于PC和PCI數據采集卡的信號調理和數據采集系統(tǒng)，可通過軟件或硬件跳線的方式對目標電路板設置故障，并通過數據采集系統(tǒng)獲取故障數據，并以知識的形式存儲故障數據。硬件上主要采取了：1、對目標電路板進行了重新設計，增加了跳線和測試接口；2、采用了接口豐富的研華PCI1712多功能數據采集卡；3、充分利用PCI1712的接口設計了調理電路。另一方面軟件上，使用通用編程平臺VisualC++結合研華ActiveDAQ、ActiveDAQPro控件進行編程，其中交互界面主要使用Visualc++ MFC設計，硬件的控制主要通過ActiveDAQ控件完成，波形顯示通過ActiveDAQPro控件完成。

2 系統(tǒng)結構原理

系統(tǒng)軟硬件總體框圖如圖1所示。

系統(tǒng)總體框圖如圖1所示，用PC作為系統(tǒng)的控制端，控制軟件由參數顯示與分析模塊、故障設置模塊和知識管理模塊等幾個基本功能模塊組成，完成對系統(tǒng)的總體控制和數據管理；PCI多功能數據采集卡在PC的控制下完成數據采集和故障動態(tài)植入的功能；條件形成電路、故障植入電路和信號調理電路相互配合，完成三個功能：為目標電路的正常工作提供環(huán)境、故障動態(tài)植入和數據采集功能。

對硬件電路的控制與數據采集通過PCI多功能數據采集卡進行。主要的硬件電路設計工作包括：1、對目標電路的改造；2、設計信號調理電路；3、故障植入電路。對目標電路的改造工作主要是在實現其電路原理的基礎上通過繼電器、矩陣開關或跳線完成電路故障的設置，主要的手段是對特定的器件和關鍵點設置短路和斷路的跳線選擇。條件形成電路主要是提供目標電路能夠工作的外部信號，主要包括電源信號和激勵信號。故障植入電路主要通過繼電器和數據采集卡控制調理信號的通斷。

軟件設計采用Visual C++平臺搭建系統(tǒng)的框架，對應用程序進行全面的管理，提供數據管理、功能控制、數據顯示與分析等功能。

3 數據采集與控制

3.1條件形成與故障植入電路

條件形成電路主要是提供目標電路能夠工作的外部信號，包括電源信號和激勵信號。如圖2所示，根據目標電路的特點設計電源和激勵信號電路，通過矩陣開關接入目標電路。激勵信號主要包括各種開關信號，如模擬信號、串行數字信號、離散信號、功率信號、射頻信號、高速數字信號等，都能經過矩陣開關進行自動切換[3]。

為了獲取電路在不同狀態(tài)下的參數，特別是在故障狀態(tài)下的動態(tài)參數，需要對電路進行故障植入，主要采用的方法是：1、通過矩陣開關改變目標電路的激勵源；2、對目標電路進行改造，通過跳線或通過矩陣開關改變目標電路連接。

3.2 信號調理電路

信號調理平臺是系統(tǒng)主要的硬件，主要對各種的直流和交流信號進行調理與采集。其中交流信號的檢測原理如圖3所示。待測交流信號通過經過分壓電路以及比例放大電路處理之后分成兩路，其中一路經模擬開關和峰值保持電路后經A/D轉換，可采集到交流信號的峰值。另一路，經整形和模擬開關之后，進行頻率測量。

直流信號調理電路用于把待測的直流信號進行分壓、電壓跟隨和限幅處理，使之滿足A/D采集端口的電壓要求。

3.3 數據采集卡

系統(tǒng)主要的數據采集和對電路的控制主要通過PCI1712的AI和DIO口完成的。PCI1712多功能數據采集卡提供了豐富的接口，主要包括：16位數字I/O口、16位模擬I/O口。當然，這些接口還不夠用的話，可以通過硬件電路進行擴展[4]。

數據采集卡的驅動軟件可以直接對板卡的寄存器編程，管理數據采集硬件的操作并把它和處理器中斷、DMA和內存等資源結合在一起。驅動軟件隱藏了復雜的硬件底層編程細節(jié)，為用戶提供了容易理解的接口[2]。使用VC++控制PCI數據采集卡有多種方法可以選擇使用DLL（動態(tài)鏈接庫）函數或ActiveX控件進行。使用DLL編程編程比較靈活，但實現起來較為復雜，尤其是在對中斷觸發(fā)的管理，需要設置多線程的同步。使用ActiveX控件則可以使用很少的代碼來完成軟件觸發(fā)、中斷觸發(fā)和DMA的數據采集功能。PCI1712的ActiveX DAQ控件主要包括AI、AO、DI、DO、Counter、PULS等，ActiveX DAQ Pro還提供了一些圖形控件。

使用ActiveX DAQ控件進行編程一般過程為：在界面上插入控件、導入控件控制類、建立控件控制變量、選擇設備、打開設備、使用設備、關閉設備等。

4 知識獲取和表達

知識的表達方法有很多種主要包括：邏輯表示法、產生式表示法、框架表示法、語義網表示法、腳本表示法、過程表示法、petri網表示法、神經元表示法和面向對象表示法等。在選擇知識的表示方法時主要考慮知識的表示能力、推理效率、正確性和結構性。

電路故障知識主要是電路實時測量的參數，包括電壓、峰值電壓、波形、時間等信號?！霸O計故障診斷專家系統(tǒng)時，要求既能表達領域對象的靜態(tài)特性、行為特征及約束，又要表達專家經驗、 判斷決策等知識，還要有較強的數值計算及過程控制能力?！盵5]本研究采用面向對象的知識表示方法。面向對象的知識表示方法相對于產生式表示法、框架表示法等傳統(tǒng)表示方法來說具有很大的優(yōu)越性，它不但能充分利用傳統(tǒng)框架對邏輯語言的描述能力，還能夠嵌入規(guī)則，所以它可以方便的對邏輯語言表達也可以對數值進行表達，同時具備很強的擴展能力。

5 使用效果

系統(tǒng)軟件運行效果如圖4所示，經試用該項目取得了比較良好的使用效果，故障設置方便，結果顯示直觀，故障知識表達清楚，為智能化故障診斷專家系統(tǒng)故障知識的獲取提供了一個比較好的途徑。

6 總結

本研究只是探討性的研究了特定電路板故障植入、實時獲取電路運行數據、并從中獲取電路故障知識，為實現智能化專家系統(tǒng)打下基礎，但具有一定的局限性：不同電路板所需的激勵信號不同，使用外部電路植入故障之后有可能造成電路板燒壞等，這些問題希望讀者注意。

參考文獻：

[1] 楊軍，馮振生，黃考利.裝備智能診斷技術[M].國防工業(yè)社，2004.

[2] 田敏，鄭瑤，李江全.Visual C++數據采集與串口通信測控應用實戰(zhàn)[M].人民郵電出版社，2010.

[3] 張明珠，王艷紅.繼電器矩陣在PCB功能檢測中的應用[J].煤炭工程，2011（6）.