基于PHM的电子系统测试性设计与故障诊断技术

Ｂ Ｉ Ｔ（ Ｂ ｕ ｉ ｌ ｔ — Ｉ ｎ Ｔ ｅ ｓ ｔ ）， 通 过 实 现 途 径 可 以 将
Ｂ Ｉ Ｔ分 为 Ｂ Ｉ Ｔ Ｅ 、Ｂ Ｉ Ｔ Ｓ 。Ｂ Ｉ Ｔ Ｅ指 的是 完 成 Ｂ Ｉ Ｔ 在信 息化 技术 的全面 推动 下， 电子系 统 功 能 的装 置 ，其 中 包 括 专 用 的 和 与 系 统 共 用 的 结构越来越复杂 ，性能不断提高，电子设备 不 软 硬 件。ＢＩ Ｔ Ｓ则 指 由多个 ＢＩ Ｔ Ｅ构 成 的测 试 断 的 向综合化 、智 能化 的方 向发展 。电子器 系 统 。Ｂ Ｉ Ｔ 的设 计 要 求 分 为 定 性 的 要 求 和 定 量
３ ． １ 故 障 的 分 类
பைடு நூலகம்
Ｍ ａ ｎ ａ ｇ ｅ ｍ ｅ ｎ ｔ ）的 电 子 系 统 测 试 性
设 计在 满足 基本 的 维修 保 障要 求 的 基 础 上 ， 进 一 步 的 采 用 了视 情维修技 术 （ Ｃ ｏ ｎ ｄ ｉ ｔ ｉ Ｏ ｎ Ｂ ａ ｓ ｅ ｄ
Ｍ ａ ｉ ｎ ｔ ｅ ｎ ａ ｎ ｃ ｅ Ｃ Ｂ Ｍ）， 实 现 对 系 统
理通过一系列的算法来实现。 ３ ． ２ 故 障诊 断 方 法 故 障 特 征 的 提 取 ： 首 先 从 待 测 的 电 子 系
【 关键词 】测试性设计 故障诊 断 Ｃ Ｂ Ｍ
测试 性设 计可 以分为 机 内的测 试性 设计
和 外部 的测试 性 设计 。机 内的测 试性 设 计即
１ 引言
软件应用 ・ Ｓ ｏ ｆ ｔ ｗａ ｒ ｅ Ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
基于 Ｐ Ｈ Ｍ 的电子 系统测试性设计与故障诊 断技术
文／ 高亚龙 张磊 柴 波
性，减少 维修人 员以及其 它的保 障物 资，降低 随 着 电 子 系统 结构 度 和 集 成 度 不 断提 高， 事 后 维 修 和 定 期 维 修 方 本 不 断 增 加 且 效 率 低 下 ，基 于
新划分等方式进行设计优化。
的 实时监控 ，在故 障 来临之 前给 出 当前设备运行 状态的诊 断结果， 并根据 诊 断结 果实施 不 同的维修 方案来避免不必要的损失。
对 系 统 、设 备或 ｕｕ Ｔ（ Ｕｎ ｉ ｔ Ｕｎ ｄ ｅ ｒ Ｔ ｅ ｓ ｔ ）
进行故障诊断，一般是采用嵌入式的诊断和外 部的诊断来提供故障检测和隔离能力对于特定 的系统要通过分析 比较，按照任务需求选择其 中的一部分。在满足故障检测和隔离要求的条 件下，诊断方案应做 到尽量 的简单 。 我们 要研 究 的故 障称 为渐变 故 障，也 叫 完美退化型故障 ，该故障 的退化特 点为产 品随 着使用时 间 （ 循环 ，次数 ）增加而逐渐衰退 。 渐变故障分析的重点在于根据 已经掌握 的故 障 发展规律 ，进行测试点 的合理布局 ，获取故 障 的先兆信 息 ，进 而选 择合 理 的测试 技术 和方 法 ，对故障发生时 间和位置进行准确 的分析和 预测 。正常态的特征处理和实测特征 的特征处
ＰＨ Ｍ （Ｐ ｒ ｏｇ ｎ ｏ ｓ ｔｉ ｃ Ｓ ａ ｎ ｄ Ｈ ｅｎ１ ｔ ｈ
诊 断 方 案 是 对 产 品 诊 断 的 整 体 构 想 ， 诊
整个寿命 周期的费用。此 外，通过增加预测和
断方案 的确立是和测试性要求密切相 关的，测
健康管理设计，还可以实现有计 划、有针对性 试性要求 的确立和诊断方案 的确 定应 当协 同进 的 自主保障，从 而大大 的提高装备 的战备完好 行 ，从方案开始 的初步要求到方案结束整个过
性
程都应 当确定可列入设计 的详细具体 的测试性 设计要求 。而性能监控 、故障检测 以及 隔离 则 是通 过 ＢＩ Ｔ、Ａ Ｔ Ｅ、人工 测试、辅助 维修手段 实现 的，所 以在确定各级 的诊断维修能力 的同 时 ，还要考虑应该使用哪些诊断要素来达到要 求 的诊断能力 ，并 以此提 出切实可行 的初步诊 断方案来优选最佳方案。
何处理 Ｂ Ｉ Ｔ的 信 息 ，是 否要 对 信 息 进 行 记 录 、
７ ０ ％ 以上 。当前 的事后维修和定期维修 的方法 消耗资源且效率低下，不能满 足复杂系 统不断 增长的维修保障要求，随着新 的高集成度 的成 品出现，其维修难度进一步增加 。 Ｐ ＨＭ 技术在 这样 的背 景之下应 运而生 ，
Ｐ ＨＭ 技 术 不 是 要 消 除 故 障 而 是 预 测 故 障 何 时 发 生 ， 它 采 用 不 同 的预 测 方 法 提 前 预 置 故 障 发
指示报警和 数据 导出。ＢＩ Ｔ的工作模式和组成
要 求 ，诊 断 测 试 功 能 组 成 和 要 求 ，运 行 时 间 的 要 求 ，可 靠 性 的 要 求 。对 于 Ｂ Ｉ Ｔ 的平 均 故 障 间 隔 时 间 一 般 要 求 是 ｕｕ Ｔ 的平 均 故 障 间 隔 时 间 的１ Ｏ倍 以 上 。 外 部 测 试 指 的是 在 系 统 外 部 使
２ ． ２ 分类 与 实现
测试性 设计 主要使 用基 于相 关性模 型 的 测试设计 ，基于相 关性模 型的分为相关性 的图 示模 型和相 关性 的数 学模 型。相关性 的图示模 型直观的展现 了被测单元 与测试之 间的关系 ； 相 关性的数 学模型使用 了矩阵 的形式来展示单 元 与测试之 间的相关性 。基于相关性 的设计与 分析是建立在相关性数学模型之上的 ，首先进 行简化和测试点优选 ，最后得到诊断策略 。当 预计不满足测试性要求 的时候 ，需要通过调整 或者增补测试点 、对系统 的功能和结构进行重
件 的成本 已经 占到大型系 统总成本 的 ３ ０ ％ 以 上 ，而 电子系统的故障 已经 占到了系统总故 障
的４ ０ ％ 以上 ，使 用 与 保 障 的 费 用 己经 占到 了
的要求两个 方面： （ １ ）定量 的要求参数 有故 障检测率 、故障隔离率 、虚警率或平均虚警间 隔时间。对于不 同的产 品，其指标范 围有 明显 的差异 ，一般在产 品的研制过程 中有 明确的性 能 指标要求 。 （ ２ ）定性 的要 求， 内容包 括如