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专利名称：一种仪器内部电磁干扰失效诊断方法
技术领域：
本发明属于电子数据采集和处理的技术领域，特别涉及一种可进行内部电磁干扰失效诊断的方法。
背景技术：
随着人们对电子产品质量要求的不断增加，电子设备的可靠性成为一项重要参数指标。失效分析作为保证电子设备可靠性工作的重要环节，目前研究热点在于电磁干扰而导致电子仪器失效的诊断方法。然而，现有的EMI失效诊断都集中诊断外部电磁干扰对电子元器件的影响，而忽略了一些高集成度的电子仪器内部的电磁干扰。同时，已有的失效诊断技术各有侧重点，其中傅里叶变换失效分析法只能做宏观诊断，小波变换失效分析法不能处理宽频率的电磁干扰信号，独立分量分析法在处理不明确来源的干扰信号时效果较差，不能兼顾仪器电磁干扰失效诊断实时性、可靠性的高要求。另外，各种电磁干扰失效模型有相似之处，可以分类归纳总结其有用参数以便日后查询时使用，提高失效诊断的速度， 而目前并无此类数据库。因此，提供一种能快速、精准地诊断电子仪器内部电磁干扰失效程度的方法成为必要。

发明内容
本发明基于上述背景，针对仪器内部电磁干扰失效诊断不能同时满足实时性和可靠性要求的问题，提出了一种融合小波变换和独立分量法分析信号并建模的内部电磁干扰失效的诊断方法。该方法根据电磁干扰信号的不同特性进行分类，建立相应的失效机理模型，实现了对电子仪器失效性的快速准确的诊断。一种通过小波变换和独立分量建模的仪器内部电磁干扰失效的诊断方法，包括以下步骤用计算机虚拟一台正常工作的仪器并建立其内部电磁干扰失效的仿真模型，观察受干扰前后仪器内部各项参数的变化情况，确定能检测仪器失效的关键参数；在屏蔽环境中建立仪器内部电磁干扰失效模型，分析近场探头采集的参数信息，判断仪器的失效程度； 采用融合小波变换和独立分量的信号分析法分析仪器内部电磁干扰信号，将失效模型按信号特征和失效程度分类，并提取关键参数形成失效模型的参数数据库；对所建立的失效模型参数数据库进行动态的反馈调整，持续改进电磁干扰的失效诊断方法。虚拟状态下进行仪器内部电磁干扰失效仿真的方法包括以下步骤采用 Multisim软件将内部电磁干扰失效模型转化为计算机仿真模型；将可能发生的各种复杂电磁环境，如仪器内部集成的电感、电容相互间的电磁干扰等，逐一加载到此模型上进行失效机理分析。建立实际屏蔽环境的方法为在仪器外部加设接地的铁磁金属罩，使罩内只存在仪器自身的内部电磁干扰。该采集内部电磁干扰信号的近场探头与被测仪器的探测距离在10厘米以内。提高近场探头精准度的方法为在探头前端内置低噪音放大器和线路阻抗稳定网
分析实际采集到的内部电磁干扰信号时采用下列步骤判断采集到的混叠电磁干扰信号的频率，若为低频信号，则直接用不同尺度下的小波变换对各独立分量进行细化分析，用不同位移因子寻找各分量频率的发生时间，以确定是仪器的哪个部件产生了超过标准的电磁干扰导致仪器失效；若信号为高频信号，则先用独立分量法进行特征提取和模态分析，直到基本恢复出信号源可知的原始独立信号分量，然后再进行小波分析。相较于现有技术，所述的电磁干扰失效的诊断方法的优点在于通过结合小波变换和独立分量法进行信号分析，使该失效诊断方法在信号的低频和高频区域都有较高的分辨率。同时，将仪器内部电磁干扰失效模型按干扰信号的特征和仪器的失效程度分类，并提取关键参数整理形成失效模型的参数数据库，为以后的失效诊断提供参考数据，提高失效程度判断的实时性。另外，本方法采用内置了低噪音放大器和线路阻抗稳定网络的近场探头， 具有更高的灵敏度，比以往的诊断方法更能实现对近场干扰源的精确定位。


图1为本发明实施例的内部电磁干扰的失效诊断方法的流程示意图。图2为本发明实施例中通过进行虚拟仿真建立实际电磁干扰失效模型的流程示意图。图3为图1所用的测量装置的示意图。图4为本发明实施例中结合小波分析和独立分量法分析实际采集信号的流程示意图。
具体实施例方式下面将结合附图对本发明作进一步的详细说明。请参阅图1，本发明实施例提供的一种基于小波变换和独立分量法建模的仪器内部电磁干扰失效的诊断方法，主要由以下步骤组成。步骤一提供一个正常工作的电子仪器作为被测仪器，并用计算机模拟出其工作状态。本实施例中采用Multisim软件将电子仪器1的正常工作模型转化为计算机仿真模型。步骤二 采用Multisim软件在虚拟环境下建立仪器1内部电磁干扰失效的仿真模型，请参阅图2，将可能发生的各种复杂电磁环境，如仪器内部集成的电感、电容相互间的电磁干扰等，逐一、集成地加载在此模型上，进行虚拟环境下的失效机理分析。观察受到电磁干扰前后仪器内部各项参数的变化情况，确定能影响仪器失效程度的关键参数。步骤三在屏蔽环境下的构建仪器内部电磁干扰失效模型请参阅图3，采用低碳钢搭建屏蔽罩2，内壁贴聚乙烯薄膜3绝缘，用专用导线4连接仪器1导出屏蔽罩2外接地。 将近场探头5置于屏蔽罩中，在距离仪器十厘米的范围内采集步骤二中的关键参数信息传至分析仪6，判断仪器的失效程度。在本实施例中，为了提高诊断方法的精确度，在近场探头前端内置低噪音放大器 7，提高近场探头的灵敏度，再将探头连接线路阻抗稳定网络8，对来自交流电源的输入功率滤波，防止探头自身的线路传导噪声被误采集。步骤四在本实施例中，分析仪6结合仪器失效程度信息，采用融合小波变换和独立分量的信号分析方法分析仪器内部电磁干扰信号，将仪器内部电磁干扰的失效模型按干扰信号的特征和仪器失效程度分类，并提取关键参数形成失效模型的参数数据库在本实施例中，步骤四进一步包括以下步骤判断采集到的混叠电磁干扰信号的频率，若为低频信号，则直接用不同尺度下的小波变换通过在时间和频率上的伸缩和平移等运算功能对各独立分量进行多尺度细化分析，用不同位移因子寻找各分量频率的发生时间，以确定是仪器的哪个部件产生了超过标准的电磁干扰导致仪器失效；若信号为高频信号，则先用独立分量法进行特征提取和模态分析，直到基本恢复出信号源可知的原始独立信号分量，然后再进行小波分析；分类总结内部电磁干扰失效模型并提取出关键参数形成数据库，使日后进行失效诊断时能快速找到相应类型，提高诊断的速度。步骤五失效诊断方法绩效评估研究，即对形成的数据库进行动态的反馈调整控制，持续改进电磁干扰的失效诊断方法。另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其他变化，当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。
权利要求
1.一种仪器内部电磁干扰失效的诊断方法，其包括以下步骤用计算机虚拟一台正常工作的仪器并建立其内部电磁干扰失效的仿真模型，观察受干扰前后仪器内部各项参数的变化情况，确定能检测仪器失效的关键参数；在屏蔽环境中建立仪器内部电磁干扰失效模型，分析近场探头采集的参数信息，判断仪器的失效程度；采用融合小波变换和独立分量的信号分析法分析仪器内部电磁干扰信号，将失效模型按信号特征和失效程度分类，并提取关键参数形成失效模型的参数数据库；对所建立的失效模型参数数据库进行动态的反馈调整，持续改进电磁干扰的失效诊断方法。
2.如权利要求1所述的仪器内部电磁干扰失效的诊断方法，其特征在于虚拟状态下进行仪器内部电磁干扰失效仿真的方法包括以下步骤采用Multisim软件将内部电磁干扰失效模型转化为计算机仿真模型；将可能发生的各种复杂电磁环境，如仪器内部集成的电感、电容相互间的电磁干扰等， 逐一加载到此模型上进行失效机理分析。
3.如权利要求1所述的仪器内部电磁干扰失效的诊断方法，其特征在于建立实际屏蔽环境的方法为在仪器外部加设接地的铁磁金属罩，使罩内只存在仪器自身的内部电磁干扰。
4.如权利要求1所述的仪器内部电磁干扰失效的诊断方法，其特征在于采集内部电磁干扰信号的近场探头与被测仪器的探测距离在10厘米以内。
5.如权利要求书1所述的仪器内部电磁干扰失效的诊断方法，其特征在于提高近场探头精准度的方法为在探头前端内置低噪音放大器和线路阻抗稳定网络。
6.如权利要求1所述的仪器内部电磁干扰失效的诊断方法，其特征在于分析实际采集到的内部电磁干扰信号时采用下列步骤判断采集到的混叠电磁干扰信号的频率，若为低频信号，则直接用不同尺度下的小波变换对各独立分量进行细化分析，用不同位移因子寻找各分量频率的发生时间，以确定是仪器的哪个部件产生了超过标准的电磁干扰导致仪器失效；若信号为高频信号，则先用独立分量法进行特征提取和模态分析，直到基本恢复出信号源可知的原始独立信号分量，然后再进行小波分析。
全文摘要
本发明涉及一种仪器内部电磁干扰失效的诊断方法，其包括以下步骤用计算机虚拟一台正常工作的仪器并建立其内部电磁干扰失效的仿真模型，观察受干扰前后仪器内部各项参数的变化情况，确定能检测仪器失效的关键参数；在屏蔽环境中建立仪器内部电磁干扰失效模型，分析近场探头采集的参数信息，判断仪器的失效程度；采用融合小波变换和独立分量的信号分析法分析仪器内部电磁干扰信号，将失效模型按信号特征和失效程度分类，并提取关键参数形成失效模型的参数数据库；对所建立的失效模型参数数据库进行动态的反馈调整，持续改进电磁干扰的失效诊断方法。该方法专注于检测仪器内部干扰，同时提高了在信号的低频和高频区域诊断的实时性和精确性。
文档编号G01R31/00GK102230950SQ20111006583
公开日2011年11月2日 申请日期2011年3月18日 优先权日2011年3月18日
发明者李波, 赵挽澜 申请人:电子科技大学