1.4 電路故障診斷的研究狀況與發(fā)展趨勢(shì)

理論上來(lái)說(shuō)，電子系統(tǒng)技術(shù)的出現(xiàn)，一定同時(shí)產(chǎn)生了故障診斷的需要，故障診斷技術(shù)理應(yīng)與電子系統(tǒng)技術(shù)同步發(fā)展。但是從實(shí)際情況上看，復(fù)雜電路系統(tǒng)故障診斷技術(shù)的發(fā)展要比復(fù)雜電子系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展緩慢很多。

工業(yè)革命后期，電子設(shè)備的復(fù)雜程度較低，故障診斷技術(shù)發(fā)展更為緩慢，往往是在電路系統(tǒng)發(fā)生故障后才去診斷問(wèn)題，維修設(shè)備。而且維修技術(shù)人員僅憑基本的理論知識(shí)和工作經(jīng)驗(yàn)去解決故障。這樣的故障診斷方法不僅對(duì)維修技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)要求非常高，而且故障診斷的效率非常低，尤其是在面對(duì)復(fù)雜的大型電子設(shè)備的時(shí)候。

美國(guó)相關(guān)單位在故障診斷的研究上投入了大量的人力物力，像美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）、美國(guó)機(jī)械工程師協(xié)會(huì)（ASME）、諸多科研機(jī)構(gòu)和高等院校等都發(fā)揮了重要的作用，他們研發(fā)的很多故障診斷系統(tǒng)陸續(xù)投入了使用。例如，美國(guó)在1967年研發(fā)的機(jī)載綜合數(shù)據(jù)系統(tǒng)（AIDS），曾用于雷達(dá)機(jī)內(nèi)測(cè)試。我國(guó)在故障診斷技術(shù)方向的研究是從1970年開始的，雖然晚于美國(guó)，但后來(lái)憑借著計(jì)算機(jī)技術(shù)作為輔助，故障診斷技術(shù)發(fā)展非常迅猛，在某些方面的研究已經(jīng)處于世界領(lǐng)先地位。

從時(shí)間上來(lái)說(shuō)，數(shù)字電路的出現(xiàn)晚于模擬電路，相應(yīng)的數(shù)字電路的故障診斷也晚于模擬電路的故障診斷。但是數(shù)字電路憑借計(jì)算機(jī)技術(shù)高速發(fā)展的契機(jī)而快速發(fā)展，發(fā)展速度反而趕超模擬電路。數(shù)字電路和計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，同時(shí)也推動(dòng)著數(shù)字電路故障診斷技術(shù)的快速發(fā)展。

目前，越來(lái)越多的結(jié)構(gòu)與規(guī)模龐大、功能復(fù)雜多樣的智能化系統(tǒng)在人們的生產(chǎn)生活中不斷涌現(xiàn)。這類系統(tǒng)典型的有衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、智能電網(wǎng)、核電站、復(fù)雜模擬數(shù)字混合電路等。在這些復(fù)雜的工程系統(tǒng)中，復(fù)雜模擬數(shù)字混合電路，特別是高度集成化、小型化的數(shù)模混合電子電路系統(tǒng)，即使發(fā)生一個(gè)微小的故障，也極有可能造成難以估計(jì)的經(jīng)濟(jì)損失與人員傷亡。

數(shù)模混合電子電路系統(tǒng)，一方面在眾多領(lǐng)域里不斷得到應(yīng)用，并且發(fā)揮著重大的作用；另一方面卻又不斷帶來(lái)了許多困擾。一是故障數(shù)目多，數(shù)模混合電子電路系統(tǒng)的故障數(shù)目占整個(gè)系統(tǒng)故障總數(shù)的比例逐漸提高，使其成為故障發(fā)生的高危地帶；二是排障成本高，隨著數(shù)模混合電子電路系統(tǒng)增大，發(fā)生設(shè)計(jì)缺陷與故障的可能性大為增加，使其對(duì)應(yīng)的測(cè)試和故障診斷的成本節(jié)節(jié)攀升；三是時(shí)間開銷巨大，表現(xiàn)在電子電路系統(tǒng)維護(hù)維修時(shí)間不斷增加，讓其實(shí)際可使用時(shí)間不斷減少。

在數(shù)模混合電子電路中，其中模擬電路部分的故障分析和診斷非常重要，也非常困難，不容忽視。首先，要說(shuō)明的是，永遠(yuǎn)有無(wú)法被數(shù)字電路完全替代的模擬電路存在，這就意味著對(duì)模擬電路的故障診斷的需求將始終會(huì)存在。其次，對(duì)于數(shù)模混合電路，發(fā)現(xiàn)存在兩個(gè)80%現(xiàn)象：一是80%的故障發(fā)生在模擬電路部分；二是用于模擬電路部分排障的測(cè)試時(shí)間，又占據(jù)了總測(cè)試時(shí)間的80%。這些就表明在實(shí)際工作中要進(jìn)行模擬電路故障診斷的可能性更大，并且由于其排除故障耗時(shí)不菲，值得重視。三是模擬電路因?yàn)樵骷圃烊莶畹挠绊憽⑾到y(tǒng)參數(shù)變化連續(xù)性的性質(zhì)、部分元件的非線性特性的作用，產(chǎn)生了遠(yuǎn)比數(shù)字電路還更為復(fù)雜的故障模式，對(duì)其進(jìn)行故障診斷的難度更大。四是雖然有許多分析技術(shù)可以為模擬電路故障診斷提供大量的特征量，不過(guò)特征篩選并不容易，有些特征計(jì)算起來(lái)也不容易，這也使得實(shí)際模擬電路的故障診斷更加困難。

以上這些模擬電路本身的電路性質(zhì)及其故障診斷的特點(diǎn)，造成了模擬電路系統(tǒng)的診斷技術(shù)發(fā)展比較緩慢的現(xiàn)狀。所以，對(duì)模擬電路的故障診斷問(wèn)題，還需要進(jìn)一步地挖掘探索，以不斷豐富此領(lǐng)域中的理論和方法。