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基于专家系统的微波电路故障诊断

时间:2022-10-24 10:00:05 来源:网友投稿

总结分析微波电路故障并建立树型搜索模型,采用深度优先搜索机制,按照故障树节点深度往下搜索,当找不到某状态的后裔状态时,搜索其兄弟状态,逐步搜索到底层节点,搜索专家知识库中知识确定故障信息。

2 微波部件故障诊断应用

为了解决微波多功能模块部件级的自动故障诊断,提高微波部件故障诊断自动化、智能化水平,本文采用自动测试系统测试微波模块外部性能指标,对内部部件的故障诊断测试引入非接触测试方法进行测试,最终由自动测试系统分析数据,根据采用深度优先搜索的树形结构搜索专家知识库信息,验证了微波模块内部部件的单故障诊断方法的有效性。

2.1 电路原理图

放大组合微波模块是微波系统中广泛使用的电路结构,本文使用放大器、定向耦合器、衰减器、检波器微波部件组成多级放大微波模块,该模块主要完成输入微波信号的多级放大、衰减等功能,针对该微波模块开展故障诊断研究,如图1所示。

放大器:频率26.5~40GHz,增益40dB。

衰减器:频率26.5~40GHz,衰减量35dB。

定向耦合器:频率0.001~40GHz,耦合系数17.5dB。

检波器:频率DC~40GHz。

2.2 微波模块故障诊断

微波多功能模块的故障诊断需要采集微波部件的放大器偏置电压和电流、检波器检波电压、模块功率等测试数据,本文基于中国电科第四十一研究所自动测试系统软件TestCenter为控制软件,如图2所示组建自动测试系统,即程控模块电源为放大器提供直流电源, LXI基带信号发生模块、LXI本振模块和LXI上变频模块为微波放大器模块提供激励信号, LXI下变频模块、LXI本振模块和LXI数字化仪模块、矢量网络分析仪等模块化仪器进行功率等模块外部指标的自动测试,检波器的检波电压、放大器偏置电压使用万用表测试,对于微波内部部件的微波指标测试,如通电模块中衰减器,由于无法接入测试点,采用非接触式辐射测试方法测试其功率,最后主控计算机通过GPIB/LAN总线提取测试仪器的测试数据,最终由测试软件TestCenter进行数据分析处理并根据专家系统进行专家故障诊断。

基于TestCenter的自动测试系统能够根据控制程序自动产生激励并获取测试数据,需要专家系统完成微波部件的故障诊断。本文总结归纳专家经验知识和故障诊断过程,当模块出现故障后,按照专家经验首先测试微波模块输出功率,如果模块输出功率正常,测试人员一般会检测检波器①检波电压或功率,如果检波电压①输出异常,那么测试人员使用非接触式耦合测试方法检测耦合器①耦合功率情况,如果耦合功率异常,那么就可以判定耦合器①耦合臂故障,反之檢波器①异常。同理会检测检波器②检波电压或者功率。分析微波模块输出功率、检波①②检波电压,建立树形结构进行深度搜索,匹配专家知识库规则,输出故障诊断结果。由于各种因素的影响,测量值会存在一定的误差范围,设定合理的区间表征测试数据的正常,如放大器偏置电压理论值为15V左右,取15V的5%作为上下浮动范围,假设电压为14.75~15.25V之间则电压为正常值,反之为异常。以微波模块总功率正常为例,根据检波器①②输出情况建立树形结构,如图3所示。

专家系统推理机控制自动测试系统测试模块总功率,以上仅以总功率输出正常时为例,推理机进行树形结构分支的深度搜索测试,并得到是否正常的测试结果,并搜索数据库得到诊断结果。

3 结论

本文针对微波多功能模块内部部件故障难以定位的特点,采用非接触辐射测试方法,结合专家系统,建立了自动故障诊断系统,并在单故障模式情况下进行了微波模块部件的故障诊断测试,通过实例证明本文的方法是行之有效的。

参考文献

沈旭.基于FPGA的数字电路故障诊断系统设计及关键技术研究[D].南京航空航天大学,2014.

马稳.基于支持向量机的模拟电路故障诊断研究[D].大连理工大学,2010.

吴孝雄.基于神经网络的主机遥控系统控制器电路故障诊断研究[D].上海交通大学,2012.

胡世玲.基于神经网络的模拟电路故障诊断专家系统研究[D].哈尔滨理工大学,2009.

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