某型发控设备板级故障分析和定位方法研究

熊华　景建方

摘 要：部队维修人员在对航空装备进行故障排除的时候，把故障树分析法引入到电路板的故障分析和排除中，提出了板级故障树分析法。该方法以故障树的形式将导致电路板故障发生的因素层层分解，寻找引起故障现象发生的最小故障单元。以某型发射控制电路盒故障电路板为例，使用该方法进行故障分析和故障定位，顺利找到了故障原因并且成功排故。

关键词：故障树分析法；板级；事件

中图分类号：TN06 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）16-0115-03

Abstract： In the process of troubleshooting the aeronautical equipment， the fault tree analysis method is introduced into the fault analysis and troubleshooting of the circuit board， and the board level fault tree analysis method is put forward. In the form of fault tree， this method decomposes the factors that lead to the fault of circuit board， and finds the minimum fault unit that causes the fault. Taking the fault circuit board of a certain emission control circuit box as an example， the fault analysis and fault location are carried out by using this method， and the fault cause is found successfully and the fault is successfully eliminated.

Keywords： fault tree analysis； board level； event

1 概述

隨着科技技术的日新月异，部队的装备发展也越来越快。以武器装备相关的电子电路模块为例，老式装备的电路模块功能单一，故障率高，为了实现某一功能，往往需要使用大量的分立元器件。新式装备的电路模块功能强大、集成度高，故障发生的概率明显降低，但是故障分析定位的难度却越来越大。故障武器装备送至部队维修单位，如何快速高效地完成修理工作对于基层部队能否正常开展军事训练的影响十分重大[1]。因此，一套合理高效的故障分析方法对于部队维修单位至关重要。板级故障树分析法在航空武器装备电路板维修过程中的使用频次很高，本文以某型发射控制电路盒（以下简称发控盒）的一块功能电路板为研究对象，介绍如何进行故障分析和定位，对于其它武器装备的电路板修理也有一定的参考价值。

2 板级故障树分析法

2.1 板级故障树分析法的基本概念

故障树分析法是分析系统可靠性的重要方法之一，近年来，部队技术人员将其应用到装备维修的具体工作中，并且取得了比较好的实际效果[2-3]。该方法是一种逻辑分析方法，把装备的故障现象定义为顶事件，最基本的故障原因定义为底事件，把顶事件到底事件的逻辑传递定义为中间事件，按照顶事件→中间事件→底事件的逻辑关系建立起树形网络图，各层事件之间通过“与”、“或”“非”、“异或”等逻辑关系相关联[4-5]。

板级故障树分析法是将应用领域缩小到电路板级别，同样是按照故障分析法的一般步骤，将电路板故障顶事件按照上述方法，层层往下分解，直到将电路板故障最终定位到不能继续分解的最小故障单元，建立起故障树模型。

2.2 建立板级故障树的基本步骤

（1）确立顶事件。顶事件是故障树的源头，对于整个故障树的建立是非常关键的，在航空装备电路板修理过程中一般将故障现象定为顶事件。

（2）分析顶事件，确立中间事件和底事件，建立故障树。顶事件的发生可能是由诸多因素造成的，明确这些因素后就可以把这些故障因素看成下一级事件，把顶事件分解成若干下一级事件。如果这些下一级事件还能继续分解，就按照事件发生的原因继续分解，直到事件不能分解为止，将这些不能分解的事件确立为底事件。顶事件和底事件之间的事件确立为中间事件，根据电路的逻辑关系把这些事件用恰当的逻辑门联系起来，就建成了一颗板级故障树。

（3）对所有的底事件进行分析，查找并解决导致顶事件发生的底事件。

3 板级故障树分析法的具体应用

3.1 故障现象

在发控盒测试过程中，音响信号总是出不来，通过测试电路盒内部电路板的输入和输出信号，发现信号板的输入信号正常，输出信号有故障，经分析确认，该信号板发生故障。

3.2 信号板功能组成简介

发控盒的信号板主要完成对目标信号的截获、坐标电路的转换、位标器离轴角信号的测定等功能。电路板主要由电源稳压电路、单限电压比较电路、继电器电路、音响信号控制电路、涡轮电机转换电压电路、移相电路、坐标转换电路、限角电路组成。信号板的原理框图如图1所示。

3.3 板级故障树的建立

通过对信号板进行故障分析，故障现象为音响信号出不来，根据板级故障树建立步骤，把音响信号故障定为顶事件。导致音响信号故障的因素有：（1）稳压电源±15V故障；（2）继电器控制信号故障；（3）音响信号控制电路故障。把这三个因素看成顶事件的下一级事件建立故障树如图2所示。

测量稳压电源电压值和继电器控制信号，发现稳压电源和继电器控制信号正常，可以确定导致顶事件发生的下一级事件为D3。为了找到导致顶事件发生的底事件，下面对D3进一步分解。

首先对音响信号控制电路进行分析，该电路的原理框图如图3所示。该电路的功能是：（1）输入正弦信号进入信号处理器Q5S1502，经处理进入跟踪滤波器，同时为跟踪滤波器提供两路频率与幅值相同、相位相差90°基准信号。若输入信号频率在跟踪滤波器的中心频率带宽范围内（中心频率即基准信号频率）且输入信号幅值高于特定值，跟踪滤波器将输出7V电平，此电平通过继电器，进入单限电压比较电路中运算放大器的正向输入端，因大于负向输入端的5.5V恒定电压，故运算放大器输出电压接近运算放大器的正端供电电压。反之，若输入信号频率不在跟踪滤波器的中心频率带宽范围内或输入信号幅值低于特定值，运算放大器输出电压接近运算放大器负端供电电压。（2）输入调幅信号进入信号处理器，经处理后进入跟踪滤波器，同时为跟踪滤波器提供两路频率与幅值相同、相位相差90°基准信号。若调幅信号中的调制信号频率在跟踪滤波器的中心频率带宽范围内（中心频率即基准信号频率）且调制信号的幅值高于特定值，跟踪滤波器将输出7V电平，此电平通过继电器，进入单限电压比较电路中运算放大器的正向输入端，因大于负向输入端的5.5V恒定电压，故运算放大器输出电压接近运算放大器的正端供电电压。反之，若调制信号中的調制信号频率不在跟踪滤波器的中心频率带宽范围内或输入信号幅值低于特定值，运算放大器输出电压接近运算放大器负端供电电压。

音响信号控制电路如图4所示，由上述测试可知，N3A运放和V8三极管组成的继电器控制电路正常，按照音响信号控制电路的故障因素进一步对故障树的D3进行分解，得出可能导致音响信号XS1-20故障的因素有：（1）N3B-12信号故障；（2）K1-2信号故障；（3）N2-16信号故障；（4）N3B运放电路故障。对这三路信号进行测试，发现N2-16信号和K1-2信号正常，N3B-12信号故障。因此，可以将故障因素定位到K1继电器电路，对K1继电器电路继续进行故障分解，得出可能导致K1继电器电路故障的因素有：（1）继电器K1故障；（2）二极管V6故障；（3）板上线路故障。根据上述故障分解，可以得出板级故障树如图5所示。

3.4 故障定位及解决措施

根据上述分析对二极管V6和相关线路进行测试，没有发现故障，对继电器K1进行测试，发现有断路现象。更换继电器K1，继续对音响信号XS1-20进行测试，发现音响信号正常，故障顺利排除。

4 结束语

板级故障树分析法是一种基于故障树的逻辑分析方法，它能够直观地反映出电路板故障发生的原因和故障传递过程，使得电路内部的逻辑关系更加清晰，是一种值得部队维修单位借鉴的方法。技术人员根据具体型号的装备，对其中的可维修电路板建立板级故障树，这些故障树应该尽可能包含更多的故障现象。故障树建成后，部队的维修人员应该结合这些故障树，加深对电路原理和故障原因的理解，切切实实提高修理能力。板级故障树分析法为部队进行电路板维修提供了一个方向，能够提升部队的维修保障能力，具有广阔的应用前景。

参考文献：

[1]马世宁.装备战场应急维修技术[M].北京：国防工业出版社，2009.

[2]胡隆基.基于故障树分析法的某型高炮随动系统故障诊断[J].四川兵工学报，2011（4）：40-43.

[3]朱芳仪.故障树分析法在工控故障诊断中的应用[J].现代电子技术，2012（8）：104-106.

[4]朱继洲.故障树原理和应用[M].西安：西安交通大学出版社，1989.

[5]冒天诚.故障树与自动控制系统的故障诊断[M].大连：大连海事大学出版社，2000.