电子产品常见故障诊断方法分析

电子产品常见故障诊断方法分析

纪世忠

(丹佛斯（天津）有限公司天津市301700)

摘要：随着当前科技的急速发展，电子产品设备的结构模式趋于繁杂。在其精密化的同时，发生故障的可能也越来越多。分析电子产品主要遇到的电子故障基础上，探讨电子产品故障诊断方法，并对此提出基于模拟故障模型的智能检测建模分析，对上述结论进行分析验证。以此作为未来电子产品设计中对于故障的预估和检测的指导工具。

关键词：电子产品；故障诊断；模拟故障模型；建模分析

1基于模拟故障模型的智能检测模型建立

国外一些实验室和大学都已经对模拟故障模型进行了研究和实践。而且国外许多国家已经开始应用模拟故障模型来诊断电子产品的故障，而中国在这方面起步较晚，因此需要成功的实验来推进此方法的发展。实践表明，模拟故障模型应用于电子产品的诊断，在设计过程中，通过建立智能检测模型和模拟故障模型，把电子产品预估的电子系数和可能发现故障的发展过程结合起来，从而诊断出电子产品的故障。我们认为电子产品的故障是由于基本的电路、极管、热力和物理作用导致的。要对产品出现的故障做出明确的分析，必须了解电子产品的运行模式、原理和组装结构等信息，才能采取措施进行检修.

2常见故障诊断的实现与应力关系分析

模拟故障模型按照故障机理可分为5种类型，分别是机械、热、电子、化学和辐射。下面简要介绍该模型的原理。式中，N为第i模拟故障下的状态系数；X和为该器件在电路板上的位置坐标a和b是根据标准试验确定的常数。当i=0~4时，N=0.012，电子产品的相关变化参量不大。当i=4~10时，N=0.56，参数发生变化，电子产品的故障区范围开始缩小。当i≥10时，N≥0.99，参数逐渐变大，电子产品的故障区基本锁定。

2.1故障与应力的关系

产品在储存、运输、工作过程中对于产品的功能产生影响的各种外界因素。电子产品经受外界环境条件和施加的工作应力以及时间的影响后，在其寿命周期内性能会发生变化，如超出规定值、致命性的击穿、开路、脱离等现象，使产品不能正常工作。欲开展有效的电子产品的故障分析，首先要了解不同的应力所导致的产品故障现象。

2.2机械应力

机械应力是指产品在运输和使用过程中，所承受的直接负荷，如振动、冲击、碰撞、加速度等。机械应力的大小与电子产品所处的工作环境有关，如机载、车载、舰载等场所应环境的不同，电子产品所承受的机械应力也有所不同。机械应力一般会引起电子产品的紧固件松动或脱落、零部件的相对位移或破裂、电路板引线断裂、元器件的脱焊、接插器件松动等问题，导致产品不能正常工作，即发生故障；冲击、碰撞和加速度等应力对产品的影响与振动应力的影响很相似，但在程度上更为严重些。

3试验分析

试验验证模拟故障模型需要根据具体的试验产品，提前确定试验环境，通过试验检测，在所检测的电路中观察诊断方法的准确性和确定故障点，在处理数据时要对结果进行比对，以验证模型的准确性。为了诊断方便，以模拟故障模型为例研究电子产品常见故障。由于不能确定产品出现故障的具体位置，所以要在电子应力影响下进行模拟分析，找到故障点。

3.1数据准备

实验数据的准备过程中，为了清楚明确的看出模拟故障模型诊断方法的准确性，本次实验需要将传统的观察法、替换法和本文提出的诊断方法的对比。设置的实验参数如表1所示。

3.2实验结果

分析为保证本文提出的模拟故障模型有效性，进行实验论证，实验论证采用诊断故障的不同方法进行论证分析。为保证实验的严谨性，采用传统诊断方法，作为实验论证对比，对传统故障诊断方法和本文的模拟故障模型诊断法进行比较。其实验论证结果曲线如图1所示。

图1中实曲线代表传统方法，虚曲线代表本文方法。根据上图可以清晰的看出，实曲线波动较大，准确性低，虚曲线波动较小，准确性高。在某些情况下，传统方法的准确性也较高，但并不明显，本文提出的模拟故障模型的诊断方法跟有优势。特别是当i≥10时，基本能确定故障点。

4故障分析技术

产品的故障分析包括工程分析和统计分析两个方面，不同的分析运用不同的分析技术。

4.1工程分析

4.1.1工程分析的定义

工程分析是指故障发生后，从产品原理的角度，对故障产品进行测试、试验、观察分析，以确定故障部位；必要时分解产品，进行理化或应力强度分析，以判断故障的性质，弄清故障产生的机理；通过故障分析查明故障原因和责任，以便有针对性地采取纠正措施。故障模式就是故障的表现形式，可分为开路、短路、无功能、特性退化、重测合格等。一般情况，某型号的产品在同一条件下，表现为一种主要的故障模式，当环境条件、工作应力发生变化时，其故障模式也随之改变，这与其设计、制造、试验、使用、维护等有着密切的关系。故障机理就是引起产品故障的物理、化学变化的主要原因。实际上，作用于产品的应力有时不是单一的，而是多种应力的组合，所以故障机理有时也是两种以上同时发生。当应力停止后，所引起的性能变化的过程有的是可逆的，也有的是不可逆的。就可逆的过程而言，产品的故障原因仅发生在某个应力环境下，在其他环境下，又恢复正常，所以不容易正确查出故障机理。

4.1.2工程分析的方法

故障的工程分析的目的是确定产品或系统的主要故障模式、产生的原因以及带来的危害，进而采取改进措施，提高产品的可靠性。故障工程分析技术有三种分析方法，即一般分析法，故障模式及影响分析法和故障树分析法，适用于产品或系统的方案论证、评审、研制、生产、使用、维护等整个产品寿命周期的任何一个阶段。

（1）一般分析法，是指根据故障部位分析故障产生的原因，适用于产品生产过程的调试、检验、试验及使用维护等方面，主要目的是为了找出故障原因，是我国大多数企业通用的一种方法，其优点是对分析人员的技术要求比较低，只要熟悉有关技术资料和掌握被分析产品的工作原理即可。该方法的分析流程分为三部分，即故障调查、故障定位、故障原因的确定。故障调查一般从产品发生故障的工作情况开始，即了解产品是否被施加了超过产品最大额定值的机械应力、温度应力、电应力等；其次要了解产品使用过程中，是否正确操作、有无误动作等。故障定位即在故障调查的基础上，根据所掌握的产品工作原理和技术资料，结合故障现象，借助测量工具，确定故障发生的部位。故障原因的确定就是根据故障发生的部位，分析故障发生的原因，确定其故障模式。

（2）故障模式及影响分析法，简称FMEA（FailureModeandEffectsAnalysis）法，是一种重要的、定性的故障因果关系分析方法，它由“下”至“上”，分析每一个部件、每一个功能可能产生的故障模式，以及每一故障模式对产品或系统的影响，重点考虑构成系统的每个单元出现故障对产品或系统的影响。

4结束语

电子产品的故障问题是所有设计者不可回避的难题，它会给整个产品带来巨大的损失。所以，寻求一种科学的方式对故障进行解决变得尤为重要。基于模拟故障模型的智能检测建模分析在未来电子行业的故障分析方面予以最重要的支持，实验例证方法和模型的科学性也证明了模拟故障模型的可行。通过以上分析，我认为此建模为电子产品行业的长远发展提出了具有实际作用的意见。

参考文献:

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