Устройство контроля и диагностирования радиоэлектронных изделий с использованием многомерных метрических пространств

Устройство контроля и диагностирования радиоэлектронных изделий с использованием многомерных метрических пространств

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при проверке состояний сложных радиоэлектронных изделий (РЭИ).

Известно устройство для контроля параметров, содержащее объект контроля, аналого-цифровой преобразователь, блок вычисления отклонения и оценки параметров, элемент ИЛИ, элемент И, триггер, генератор импульсов, счетчик, блок памяти, регистры, элемент задержки, переключатель сигналов, коммутаторы, блок стимулирующих сигналов и блок вывода результата контроля (А.с. СССР № 1275472, кл. G 06 F 15/46, 1986 г.).

Недостатком данного устройства является низкая достоверность диагностирования РЭИ вследствие использования одного признакового пространства, характеризующего его техническое состояние.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является автоматизированное устройство контроля и диагностирования радиоэлектронных изделий, содержащее задающий коммутатор, опрашивающий коммутатор, аналого-цифровой преобразователь, блок вычисления отклонения и оценки параметров, блок вывода результата контроля, блок стимулирующих сигналов, блок управления, переключатель сигналов, ключ, формирователь эталонного сигнала, измеритель коэффициента взаимного различия сигналов, элемент И, измеритель порогового значения коэффициента взаимного различия, блок измерения отношения энергии сигнала к спектральной плотности шума на выходе объекта контроля, компаратор, элемент ИЛИ, генератор тактовых импульсов, управляемую линию задержки и блок диагностирования (патент РФ № 2174699, кл. G 05 В 19/02, 23/02).

Недостатком указанного устройства является низкая достоверность диагностирования радиоэлектронных изделий и наличие формирователя эталонного сигнала. Низкая достоверность объясняется тем, что для распознавания класса технического состояния используется одно признаковое пространство, состоящее из признак-функций в виде функций взаимного различия эталонного и контролируемого сигналов. Формирователь эталонного сигнала вносит свои искажения в эталонный сигнал, что также влечет снижение достоверности распознавания класса технического состояния.

Техническим результатом изобретения является повышение достоверности диагностирования РЭИ за счет исключения формирователя эталонного сигнала и использование двух признаковых пространств (длины вектора и угла).

Сущность изобретения состоит в том, что достоверность диагностирования РЭИ достигается путем распознавания образа контролируемой и исследуемой диаграммы состояний (ДС) в двух плоскостях.

Для повышения достоверности диагностирования РЭИ исследуемый выходной сигнал с объекта контроля разделятся на два сигнала, которые отличаются друг от друга на четверть периода. Эти два исследуемых сигнала образуют замкнутую фигуру в декартовой системе координат. Данная фигура называется диаграммой состояний (ДС) (фиг.1).

Полученная ДС состоит из координатных точек, которые получены путем сопоставления двух дискретных сигналов, кроме того, каждая точка ДС определяется в полярной системе координат измерением длины вектора (от начала координат до конкретной точки) и угла между вектором и осью X.

Применительно к функциональной диагностике РЭИ объектом распознавания является техническое состояние (ТС) РЭИ.

Следовательно, оценку ТС РЭИ можно производить, не измеряя отклонения параметров от номинальных значений с использованием разнотипных средств измерения, а анализируя форму ДС.

Под алфавитом классов понимается множество заданных классов ТС.

Каждое, ТС z РЭИ может быть описано на языке признаков (параметров) θ₁, θ₂,,...,θ_j,...,θ_m. Поэтому первым этапом формирования алфавита классов ТС является описание каждого ТС объекта на языке параметров.

Будем полагать, что значения параметров {θ⁽¹⁾ ₁,θ⁽¹⁾ ₂,...,θ⁽¹⁾ _m} определяют TC z₁, {θ⁽²⁾ ₁,θ⁽²⁾ ₂,...,θ⁽²⁾ _m}-TC z₂, {θ⁽³⁾ ₁,θ⁽³⁾ ₂,...,θ⁽³⁾ _m}-TCz₃ и так далее.

Так как число ТС РЭИ очень велико, то с целью снижения материальных и временных затрат при диагностировании применяется второй этап формирования алфавита классов ТС: разумное уменьшение размерности множества ТС объекта путем объединения их в классы. Для этого составляется список ТС объекта с указанием, к какому классу каждое из них относится, т.е.

причем

Второй этап формирования алфавита классов завершается составлением таблицы обучения.

Следующий этап состоит в составлении априорного алфавита классов в виде совокупности эталонных ДС {d}_α=1...Λ, которые получают на этапе натурных испытаний РЭИ путем внесения заранее определенных дефектов.

Эталонная ДС при ее графическом изображении должна находиться в центре класса Z_a, а значения параметров θ_а={θ^(а) ₁,θ^(а) ₂,...,θ^(а) _m} должны отражать такое ТС Z, которое характеризуется наличием определенного дефекта. Таким образом, под эталоном d_а а-го класса понимается некоторая «средняя» ДС этого класса, описание которой усреднено относительно ДС

Алфавит классов называется компактным, если каждому классу из алфавита однозначно соответствует определенное ТС объекта.

Последним этапом формирования алфавита классов ТС объекта является описание каждого класса на языке признаков путем дискретизации эталонных ДС. Шаг дискретизации выбирается в соответствии с теоремой Котельникова.

Сравнение классифицируемого ТС с эталоном а-го класса эквивалентно определению степени сходства между измеряемой и эталонной ДС. Мерой близости между исследуемой и эталонной ДС является значение, удовлетворяющее аксиомам расстояний:

где - i-й вектор исследуемой ДС R, х^a _i - i-я эталонная ДС а-го класса.

где i-й угол исследуемой ДС R; α^a _i - i-й угол эталонной ДС а-го класса.

Решающее правило для распознавания ТС формулируется так: ТС диагностируемого РЭИ относится к тому классу, расстояние до эталона которого меньше, чем до эталонов других классов.

На фиг.2 представлена функциональная схема устройства. Устройство для измерения и контроля РЭИ содержит кнопку 1 «Пуск», генератор 2 тактовых импульсов, первый счетчик 3, Т-триггер 4, первый элемент 5 И, два ключа 6 и 7, элемент 8 задержки, два аналого-цифровых преобразователя 9 и 10, два регистра 11 и 12, первый и второй квадраторы 13 и 14, сумматор 15, первое устройство 16 для извлечения квадратного корня, делитель 17, блок вычисления арктангенса 18, два блока 19 и 20 оперативной памяти результатов оценки, второй элемент 21 И, второй счетчик 22, постоянное 23 запоминающее устройство, первое 24 и второе 25 вычитающие устройства, третий 26 и четвертый 27 квадраторы, первый 28 и второй 29 накапливающие сумматоры, второе 30 и третье 31 устройство извлечения квадратного корня, компараторы 32 и 33, четыре регистра 34, 35, 36 и 37, третий 38 и четвертый 39 элементы И, блок 40 вывода информации.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы блоки 19 и 20 оперативной памяти результатов оценки, а также регистры 11 и 12 находятся в исходном (обнуленном) состоянии. В ячейках блока 23 памяти записана информация о признаках отказов объекта.

При нажатии кнопки 1 «Пуск» напряжение подается на вход формирователя 2 стробирующих импульсов, с первого выхода подаются импульсы на первый вход первого 5 элемента И и на первый вход второго 21 элемента И, а с второго выхода подаются импульсы на первый 3 счетчик, который с первым импульсом переключает Т-триггер 4 в положение «1». С выхода Т-триггера 4 напряжение подается на второй вход первого элемента И 5.

Исследуемый сигнал с объекта контроля подается на информационные входы ключей 6 (непосредственно) и 7 (через элемент 8 задержки). Напряжение, поступающее с пускового 1 элемента через открытый первый 5 элемент И на управляющие входы ключей 6 и 7, обеспечивает прохождение значений исследуемого сигнала через аналого-цифровые преобразователи 9 и 10 и далее в преобразованном виде на соответствующие входы регистров 11 и 12. С первых выходов регистров 11 и 12 сигналы поступают на входы первого 13 и второго 14 квадраторов, в которых происходит возведение в квадрат всех значений, записанных в регистрах 11 и 12, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входом сумматора 15. С выхода сумматора 15 поступает сигнал на вход устройства 16 для извлечения квадратного корня, с выхода которого сигнал записывается в блок 20 второй оперативной памяти результатов оценки. Со вторых выходов регистров 11 и 12 сигнал подается на вход делителя 17, где происходит деление значений регистров 11 и 12, с выхода которого поступает сигнал в блок вычисления 18 арктангенса, полученное значение записывается в первый блок 19 оперативной памяти результатов оценки.

При подсчете N-го импульса с выхода первого счетчика 3 подается сигнал на Т-триггер 4, перебрасывающий его в состояние «2», после чего первый счетчик 3 обнуляется. Устройство переводится из режима оценки сигнала в режим анализа результатов. При этом первый элемент 5 И закрывается, а напряжение с ключевого элемента 4 открывает второй элемент 21 И, с выхода которого тактовые импульсы подаются на вход второго 22 счетчика. С выхода второго счетчика 22 импульсы с частотой следования N/T поступают на вход постоянного 23 запоминающего устройства. С выходов первого 19 и второго 20 блоков памяти признаков отказов сигнал поступает на вторые входы первого 24 и второго 25 вычитающих устройств, а на первые входы с выхода блока 23 оперативной памяти результатов оценки. Полученная разность поступает в третий 26 и четвертый 27 квадраторы, с выходов которых значение, равное квадрату разности, поступает на входы первого 28 и второго 29 накапливающих сумматоров, которые, просуммировав значения n аналогичных тактов работы, подают на входы второго 30 и третьего 31 устройств для извлечения квадратного корня, с выходов которых значения, равные квадратным корням из накопленной суммы квадратов разнести, поступают на первые входы первого 32 и второго 33 компараторов, на вторые входы которых поступают записанные в третьем 34 и пятом 35 регистрах значения (в исходном состоянии там записаны единицы). Если значения с выходов первого 28 и второго 29 накапливающих сумматоров меньше, чем значения, записанные в третьем 34 и пятом 35 регистрах, то первый 32 и второй 33 компараторы выдают на свои выходы импульс, разрешающий запись в регистры 34, 35, 36, 37. В результате этого в регистрах 34 и 35 записываются значения накопленной суммы разностей признаков отказов контролируемых и эталонных сигналов, а в регистры 36 и 37 записываются двоичные комбинации с выхода второго 22 счетчика через третий 38 и четвертый 39 элементы И. С выхода регистров 36 и 37 сигнал подается на 1 и 2 входы блока вывода информации.

Так как N-й импульс на выходе второго счетчика 22 соответствует N-му импульсу, подсчитанному первым счетчиком 3 на втором этапе работы устройства, то с выхода первого счетчика 3 происходит переключение Т-триггера 4 в положение «1». Устройство переключается в исходное положение и готово к работе в первом режиме - оценки сигнала.

Предлагаемый метод диагностирования с использованием двух признаковых пространств позволяет повысить достоверность поиска дефекта в РЭИ и исключить формирователь эталонного сигнала.

Устройство контроля и диагностирования радиоэлектронных изделий с использованием многомерных метрических пространств, содержащее последовательно соединенные кнопку «Пуск», генератор тактовых импульсов, первый элемент И, первый ключ, первый аналого-цифровой преобразователь, первый регистр и делитель, второй вход которого соединен с вторым выходом второго регистра, а также второй элемент И, первый вход которого соединен с первым выходом генератора тактовых импульсов, второй счетчик, вход которого соединен с выходом второго элемента И, постоянное запоминающее устройство, предназначенное для записи информации о признаках отказов объекта контроля, вход которого подключен к выходу второго счетчика, первый счетчик, вход которого соединен с вторым выходом генератора тактовых импульсов, последовательно соединенные первое вычитающее устройство, первый вход которого соединен с выходом постоянного запоминающего устройства, третий квадратор, первый накапливающий сумматор, второе устройство для извлечения квадратного корня, первый компаратор и третий регистр, выход которого соединен с вторым входом первого компаратора, а также элемент задержки и четвертый регистр, отличающееся тем, что дополнительно введены последовательно соединенные второй ключ и второй аналого-цифровой преобразователь, выход которого соединен с входом второго регистра, первый выход которого подключен к входу второго квадратора, выход которого подключен к второму входу сумматора, первый вход которого соединен с выходом первого квадратора, вход которого подключен к выходу первого регистра, второй блок оперативной памяти результатов оценки, первый вход которого соединен с выходом первого устройства для извлечения квадратного корня, вход которого соединен с выходом сумматора, первый блок оперативной памяти результатов оценки, первый вход которого подключен к выходу блока вычисления арктангенса, вход которого соединен с выходом делителя, Т-триггер, вход которого подключен к выходу первого счетчика, первый выход Т-триггера соединен с вторым входом первого элемента И, выход которого подключен к управляющему входу второго ключа, вход которого подключен к выходу элемента задержки, вход которого объединен с входом первого ключа и предназначен для подачи исследуемого сигнала с объекта контроля, третий элемент И, первый вход которого соединен с выходом первого компаратора, второй вход третьего элемента И соединен с выходом второго счетчика, выход третьего элемента И соединен с входом четвертого регистра, выход которого соединен с первым входом блока вывода информации, первый выход которого подключен к второму входу первого блока оперативной памяти результатов оценки, выход которого соединен с вторым входом первого вычитающего устройства, второе вычитающее устройство, первый вход которого подключен к выходу постоянного запоминающего устройства, последовательно соединенные второе вычитающее устройство, четвертый квадратор, второй накапливающий сумматор, третье устройство для извлечения квадратного корня, выход которого подключен к первому входу второго компаратора, выход которого соединен с входом пятого регистра и первым входом четвертого элемента И, выход пятого регистра подключен к второму входу второго компаратора, выход второго счетчика соединен с вторым входом четвертого элемента И, выход которого подключен к входу шестого регистра, выход которого соединен с вторым входом блока вывода информации, первый выход которого подключен к второму входу второго блока оперативной памяти результатов оценки, выход которого соединен с вторым входом второго вычитающего устройства.