单位文秘网 2022-02-26 08:09:41 点击: 次
摘要:本文首先介绍了故障诊断的四个步骤:分析故障症状、确定故障的范围、查找故障电路、确定故障位置。然后通过一个简单的实例讲解了虚拟仪器设置及使用方法对电路测试的影响。
关键词:电路故障 诊断 信号 虚拟仪器
电子电路是由特定功能的电子元件组成,每个元件都有自己的作用。如果某个元件损坏,电路功能必将发生变化,我们将电子电路丧失规定功能的现象称为电路故障。电路故障的诊断就是从故障现象出发,通过对主要测试点的测试,做出分析判断,逐步找出故障的过程。
一、故障诊断的基本步骤
电子电路故障的诊断分为4个步骤,分别是分析电子电路故障症状、确定故障范围、查找故障电路和确定故障位置。
1.分析故障症状
诊断电子电路故障,首先必须知道电路正常工作的状态,从而当电路的特性发生变化或偏离时,通过外观检查和指标测量判断电路出现故障症状,确定电路故障的类型,对故障做出准确的描述。
2.确定故障的范围
大多数电路是由若干单元电路组成的,每一个单元电路都有确定的功能。确定故障范围实际上就是确定故障出现在哪一个单元电路上。在Multisim7仿真软件中,可以利用虚拟仪表检查单元电路的功能,从而确定电路的故障范围。
3.查找故障电路
电路的故障范围确定后,根据电路的工作原理,通过合理的测试和判断,逐步缩小故障范围。查找故障的主要方法有:
⑴从后向前判断法就是在进行动态测量时从输出部分开始,逐步向输入端检查,直到发现正确的信号,该正确信号的下一级可能就是有故障的电路。
⑵比较法将故障电路与正常电路进行比较,以确定该电路是否正常。
⑶信号注入法当一个有故障的电路影响到前一级的输出或使输入不正常时,可以利用信号发生器产生一个已知信号,这个信号应尽量与电路中正常信号接近,并输入该电路,以判断此电路是否正常工作。Multisim7环境下的各种虚拟信号源就能提供所需的信号,使信号注入法能够方便地实现。
⑷断开环路法在反馈环路断开点注入适当的信号,然后检测整个电路上的电压和信号是否有错误。并改变注入的信号,以观察对整个电路是否有适当的影响。
⑸隔离法复杂的电路一般由若干子电路组成,整个电路可能太复杂而不能立即确定故障,但是对每一个子电路相对简单,通常用上述方法来检查子电路,确定其故障部位。
⑹信号跟踪法信号跟踪法用监测仪(如Multisim7中的示波器、电压表等)测试电路中各点的信号,将检测结果与正常工作信号比较,判断故障。
4.确定故障位置
确定故障位置就是借助于测试仪器对故障电路的各个支路和节点进行测试,直至查出有故障的元件。其具体做法一是测试电路或有源器件的输出波形,二是测量有源器件节点上的电压。
二、仪表对电路测试的影响
Multisim7仿真软件提供数字万用表、示波器、函数信号发生器、逻辑分析仪、字信号发生器和瓦特表等虚拟仪器,这些仪表都可以测量电路的性能指标。若虚拟仪器设置不当或使用方法不正确,则会引起测量错误或误差,对电路故障诊断起到误导作用。
1.仪器设置对电路测试的影响
下面以数字万用表设置为例,说明仪表对电路测试的影响。数字万用表可以用来测量电压、电流和电阻等参数。测量时,理想万用表对电路没有影响。即测量电压时,万用表的内阻无穷大;测量电流时,万用表的内阻为零,而实际万用表总有误差。Multisim7提供的数字万用表是一种能自动调整量程的6位数字万用表。其电压档和电流档的内阻、电阻档的电流值和分贝档的标准电压值都可以任意设定,但不同的设置对测量结果的影响不同。
例如对图1所示的串联电路,若数字万用表设置正常,R2两端的电压值为6V,电流值为6mA。
⑴当电压档的内阻设置为1GΩ、电流档的内阻设置成1nΩ(默认值)时,此时万用表设置合理,测量的结果如图2所示。从图2可知,测得电压为6V,测得电流值为6.001mA,测量的结果比较合理。
⑵当电压档的内阻设置为1GΩ、电流档的内阻设置为10nΩ时,测量结果如图3所示,可见,测量电压为6V,测量电流值为6mA,测量结果与理论结果相符。需要注意的是,若设置电流档的内阻非常小时,会引起仿真分析叠加运算的舍入误差,以致造成仿真结果不准确。
⑶当电压档的内阻设置成1Ω,电流档设置成100Ω时,测量结果如图4所示,测得电压为10.888V,测得电流值为10.899mA。测量的结果与理论分析相差较远,若用这样设置的仪表测量电路的性能指标来诊断电路故障,必然误入歧途。
2.使用仪表方法对电路测试的影响
使用仪表方法正确时,测量的数据对电路故障诊断有指导作用;而使用仪表方法不正确时,测量的数据对电路故障诊断有误导作用。例如在图5所示的串联电路中,若要测量电阻R1上流过的电流,应该将万用表串联在电路中,测得电流值为6.001mA,测量结果正确,如果将万用表并联在电路中R1的两端,如图5所示,则测量结果为11.999mA,测量结果错误。
通过上述分析可知,对于同一个电路,若测试仪表设置不当或使用方法不正确,测量的结果必然影响人们对电路的判断。因此,对电子电路进行测量时,仪表必须设置恰当,并且保证使用方法的正确性。
参考文献:
①熊伟等:《Multisim7电路设计及仿真应用》,清华大学出版社,2005年7月。
②周凯:《EWB虚拟电子实验室》,电子工业出版社,2005年6月。
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