專利名稱：一種基于伏安特性曲線的線路板健康狀態(tài)監(jiān)測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于伏安特性曲線的線路板健康狀態(tài)監(jiān)測方法，屬測試診斷技術(shù)領(lǐng)域，可適用于任何線路板健康狀態(tài)的監(jiān)測，實現(xiàn)了將線路板任意兩點間的伏安特性曲線按節(jié)點分組的方式表示為數(shù)字圖像的形式，利用節(jié)點數(shù)字圖像的互相關(guān)性來判斷線路板的健康狀態(tài)。
背景技術(shù)：
近年來，各式各樣的線路板越來越多，涉及的技術(shù)也越來越復(fù)雜，相應(yīng)的線路板健康狀態(tài)監(jiān)測的難度也越來越大，特別是對沒有電路原理圖以及相關(guān)資料的線路板要完成其健康狀態(tài)監(jiān)測更是難上加難，各級修理單位客觀上已經(jīng)很難達到維修大綱所要求的設(shè)備維修等級。因此，找到一種簡單易行、快速有效的線路板狀態(tài)自動監(jiān)測方法已迫在眉睫。電路伏安特性曲線測試作為用萬用表對線路板進行檢測的一種自然延伸，無論是過去還是現(xiàn)在仍然是廣泛使用的集成線路板狀態(tài)監(jiān)測方法之一。它有諸多優(yōu)勢，一是易于上手，不涉及電路原理圖，無需電路處于工作狀態(tài)，僅需在元件兩端施加一個掃描波(通常是交流正弦波)，通過對比與正常狀態(tài)下的伏安特性曲線的差異就能發(fā)現(xiàn)故障，非常容易掌握；二是不涉及電路板上器件的功能，無論是數(shù)字器件、模擬器件、專用器件還是分離元件均可測試；三是伏安特性曲線測試是逐點進行測試的，基本上不受電路板上元器件封裝的限制。四是對元件任意兩個管腳都能測試伏安特性曲線，信息含量異常豐富。目前市場上能完成線路板伏安特性曲線測試的儀器非常多(電路在線維修測試儀)，但是卻都存在一個問題，即測得的伏安特性曲線數(shù)據(jù)只能通過以即時圖形的顯示方式，靠用戶通過肉眼來比對所測伏安特性曲線的異同判斷電子元器件的好壞或以原始數(shù)據(jù)存入計算機，作為以后進行監(jiān)測的參照標(biāo)準，也得靠人來完成各種數(shù)據(jù)的比對，而且數(shù)據(jù)的存儲量巨大，非常不便于線路板狀態(tài)的監(jiān)測與管理，更不能通過如此巨大的數(shù)據(jù)量來完成線路板健康狀態(tài)的自動監(jiān)測。因此，研究一種對線路板伏安特性曲線的海量測試數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換與壓縮方法，且使得能通過伏安特性曲線數(shù)據(jù)信息完成對線路板健康狀態(tài)的監(jiān)測具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及到一種基于伏安特性曲線測試數(shù)據(jù)的線路板健康狀態(tài)監(jiān)測方法，該方法通過將數(shù)字圖像的表示方法應(yīng)用于線路板任意兩點間的伏安特性曲線存儲，節(jié)點分組曲線以電路灰度圖的形式作為線路板的特征信息，通過求不同狀態(tài)下節(jié)點電路灰度圖的互相關(guān)性來完成線路板健康狀態(tài)的監(jiān)測。具體的實現(xiàn)步驟如下將線路板任意元件管腳得到的伏安特性曲線中的電壓和電流數(shù)據(jù)分別進行標(biāo)么處理，按元件管腳形成的所有曲線按節(jié)點進行歸類，對節(jié)點組曲線進行混疊，對每個像素區(qū)域中的落點進行歸結(jié)統(tǒng)計表示成灰度，所有像素的集合形成表征節(jié)點固有特性的數(shù)字圖像，最后通過求不同狀態(tài)下每個節(jié)點電路灰度圖的互相關(guān)性，判斷出線路板的健康狀態(tài)。該方法通過數(shù)字圖像的形式保存各個電路節(jié)點的伏安特性曲線數(shù)據(jù)信息，實現(xiàn)了對海量數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換與壓縮，極大地縮小了數(shù)據(jù)的存儲規(guī)模，提高了對線路板健康狀態(tài)監(jiān)測的速度、效率和準確性。
具體實施例方式雖然目前通過電路在線維修測試儀很容易得到線路板任意兩個元件引腳之間的伏安特性曲線數(shù)據(jù)，而且儀器還能自動調(diào)節(jié)輸出電壓和輸出阻抗來完成對反應(yīng)電路故障靈敏度最高曲線的拾取，但面對一塊線路板數(shù)據(jù)量如此巨大的伏安特性曲線數(shù)據(jù)則無能為力，只能通過一條條曲線的人工比對來完成線路板健康狀態(tài)的監(jiān)測。因此，如何完成如此巨大的伏安特性曲線測試數(shù)據(jù)的壓縮與轉(zhuǎn)換，從中提取出能反應(yīng)線路板健康狀態(tài)的敏感信息將至關(guān)重要。為了達到上述目的，本發(fā)明的方法是這樣實現(xiàn)的1、將所有伏安特性曲線中的電壓和電流數(shù)據(jù)分別進行標(biāo)幺處理
線路板在進行伏安特性曲線測試的時候，由于線路板中每個元器件的工作電壓或最佳掃描電壓可能不一樣，同時得到的電流也可能千差萬別，為了實現(xiàn)曲線圖像的等尺度顯示，需要首先消除數(shù)據(jù)的量綱不同引起的差異，在電路系統(tǒng)分析和工程計算中稱之為標(biāo)幺(或無量綱化)。具體的做法為
標(biāo)幺值=實際值/基值(I)通常在實際操作中選擇實際值變化范圍的最大值或極限值作為基值。本發(fā)明中所采用的做法就是采用實際值的絕對值最大值作為基值。假設(shè)某一條采樣的伏安特性曲線的實際電壓值表示為Vi,對應(yīng)的標(biāo)幺值表示為R α為采樣的序號，η為采樣位數(shù))，則⑴式變?yōu)榫唧w的數(shù)學(xué)表達式，如(2)所示
V =-^--(2)
'max(|F|.)
φ,η] V |;) 對伏安特性曲線數(shù)據(jù)中的電流值也采用同樣的處理方式,將把所有伏安特性曲線的數(shù)據(jù)縮放到[-1，1]范圍，消除了數(shù)據(jù)量綱不同引起的影響。2、節(jié)點曲線分組與混疊首先，明確幾個概念，本發(fā)明將一個元件引腳對其他任何元件引腳(包括元件引腳本身)形成的伏安特性曲線集合稱為節(jié)點曲線組。把按這種方式將曲線分組的過程稱為節(jié)點曲線分組。將線路板上器件的任何兩個管腳組成的節(jié)點都進行伏安特性曲線測試的方法稱為多節(jié)點測試方式。將對1-2和2-1都進行測試的方式稱為對稱方式。將包含對參考腳本身的測試方式稱為含參考腳測試，正常情況下此節(jié)點曲線是一條短路曲線。本發(fā)明討論的伏安特性曲線測試數(shù)據(jù)就是在多節(jié)點對稱含參考腳測試情況下得到的。比如，一個線路板由很多元件引腳形成了 512個節(jié)點，那么做多節(jié)點對稱含參考腳伏安特性曲線測試的時候一個引腳將能夠和其他任意511個引腳和引腳自己本身得到512條不同的曲線，這512條曲線就構(gòu)成了這個節(jié)點的節(jié)點曲線組。在將所有伏安特性曲線測試數(shù)據(jù)標(biāo)么處理之后，實際按節(jié)點對曲線進行分組并把同一節(jié)點的所有伏安特性曲線數(shù)據(jù)繪制在同一坐標(biāo)系的過程即實現(xiàn)了曲線數(shù)據(jù)的混疊。3、疊加曲線像素區(qū)域中落點的歸結(jié)與統(tǒng)計類似數(shù)字圖像的表示，需要確定圖像的分辨率，在將伏安特性曲線測試數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為利用數(shù)字圖像灰度值表示的過程中也存在這個問題，首先需要對無量綱后數(shù)據(jù)形成的[-1,1] X [-1,1]區(qū)域進行合適的劃分，形成電路節(jié)點灰度圖的分辨率。比如在橫軸和縱軸以O(shè). 02為步長對[-1，1]X[-1，1]區(qū)域進行劃分，形成100X100像素的數(shù)字圖像區(qū)域。與數(shù)字圖像像素概念一樣，并不是劃分的區(qū)域越密越好，太高的像素會增加數(shù)據(jù)的存儲規(guī)模，增大數(shù)據(jù)處理的難度，但步長太大劃分區(qū)域越疏，雖然可以減少數(shù)據(jù)的存儲規(guī)模，卻會使圖像失真過大，降低對曲線的識別能力。所以選擇一個合適分辨率既保證對數(shù)據(jù)的分辨率又能降低數(shù)據(jù)存儲規(guī)模至關(guān)重要。節(jié)點曲線組采樣對的總數(shù)是影響圖像分辨率的關(guān)鍵因素。經(jīng)仿真分析表明，采樣對總數(shù)與分辨率比值在20 25之間既降低了存儲規(guī)模，又最有利于線路板健康狀態(tài)的監(jiān)測。然后對伏安特性曲線數(shù)據(jù)無量綱處理混疊后形成的V-1數(shù)據(jù)對
(H)進行像素區(qū)域落點的判斷，具體的判斷公式如下式(3)所示
權(quán)利要求
1.一種基于伏安特性曲線測試數(shù)據(jù)的線路板健康狀態(tài)監(jiān)測方法，其特征在于該方法通過將數(shù)字圖像的表示方法應(yīng)用于線路板任意兩點間的伏安特性曲線存儲，節(jié)點分組曲線以電路灰度圖的形式作為線路板的特征信息，通過求不同狀態(tài)下節(jié)點電路灰度圖的互相關(guān)性來完成線路板健康狀態(tài)的監(jiān)測。包括下述步驟將線路板任意元件管腳得到的伏安特性曲線中的電壓和電流數(shù)據(jù)分別進行標(biāo)么處理，按元件管腳形成的所有曲線按節(jié)點進行歸類，對曲線進行混疊，對每個像素區(qū)域中的落點進行歸結(jié)統(tǒng)計表示成灰度，所有像素的集合形成表征節(jié)點固有特性的數(shù)字圖像，最后通過求不同狀態(tài)下每個節(jié)點電路灰度圖的互相關(guān)性，判斷出線路板的健康狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于伏安特性曲線測試數(shù)據(jù)的線路板健康狀態(tài)監(jiān)測方法。該方法可以在保證數(shù)據(jù)完備性的同時，將數(shù)字圖像的表示方法應(yīng)用于線路板任意兩點間的伏安特性曲線存儲，節(jié)點分組曲線以電路灰度圖的形式作為線路板的特征信息。將伏安特性曲線中的電壓和電流數(shù)據(jù)分別進行標(biāo)幺處理，然后按元件管腳形成的所有曲線按節(jié)點進行歸類，對曲線進行混疊，對每個像素區(qū)域中的落點進行歸結(jié)統(tǒng)計表示成灰度，所有像素的集合形成表征節(jié)點固有特性的數(shù)字圖像，通過求不同狀態(tài)下每個節(jié)點電路灰度圖的互相關(guān)性，判斷出線路板的健康狀態(tài)。本發(fā)明的方法實現(xiàn)了對海量數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換與壓縮，極大地縮小了數(shù)據(jù)的存儲規(guī)模，提高了對線路板健康狀態(tài)監(jiān)測的速度、效率和準確性。
文檔編號G01R31/28GK103018658SQ20121057478
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月27日
發(fā)明者史賢俊, 廖劍, 肖支才, 張文廣, 秦亮, 張樹團 申請人:中國人民解放軍海軍航空工程學(xué)院