浅析机电设备的测试性验证方法.docx

1、浅析机电设备的测试性验证方法 摘 要：随着微电子和计算机等的快速发展，机电设备的自动化、电子化程度不断提升，但是对于机电设备测试性验证的研究还处于起步阶段，很多关键问题并没有完全解决。在此背景下，本文通过对机电设备测试性验证流程及关键技术的分析，希望能对今后从事该领域研究的工作人员提供一定的帮助。 关键词：机电设备；测试性验证；方法改进 引言 机电设备从广义上可以理解为机械装置和电子设计软件相结合的系统总称。机电设备的功能强大，同时适用范围相对宽广，在民用（工业制造、数控机床和工业机器人设计）和军用领域（舰艇、坦克等）都有着广泛的应用。近年来，随着计算机技术、微电子技术和自动控制理论的不断发展

2、， ?C 电设备的复杂程度越来越高，这在一方面带动了机电设备的发展和应用，但是也带来故障诊断领域的困难。目前对于机电设备的测试性工作研究较少，尤其是在机电设备测试性规范和要求等方面的理论和实践成果方面，没有操作性强的验证方法。 1 机电设备的测试性验证流程分析 机电设备的测试性指的是及时、准确地测试机电设备的工作状态及性能，并将其内部故障进行隔离的一种独特的设计方法。最近研究发展，测试性工作对于提升装备故障检测与隔离能力具有重要意义。 机电设备的测试性验证方法大提升可以分为故障注入试验方法和自然故障统计方法两大类。自然故障统计方法是直接统计产品在试用过程中自然发生的故障，及其故障检测与隔离信息

3、，评估产品的测试性水平是否满足规定要求。故障注入试验方法是在研制的机电设备试验样机中注入一定数量的故障模式，用测试性设计规定 的或其他辅助的测试方法进行故障检测与隔离，按其结果来估计产品的测试性水平并判断是否达到了规定要求，决定接收或拒收，其主要有 3个环节：故障样本分配和选取；注入故障演示试验；接收 /拒收判据。因自然故障统计方法不能及时对装备进行测试性验证，具有滞后性，所以现阶段最主要的方法是采用故障注入试验方法。 该方法的主要步骤如下： （ 1）依据机电设备测试性设计要求，分析相关技术资料并确定产品的验证要求。研究表明，测试性验证的主要参数有以下几种：故障检测率、故障隔离率和虚警率。虚警

4、率在可靠性验证的同时可以 完成，所以另外两个参数的验证是该步骤最主要的验证对象。相关概念分析如下：故障检测率指的是在规定条件下使用制定的测试方案和测试设备测定的出现故障的数量和总体测试数量的比值；故障隔离率指的是采用规定的方法检测，得到的故障正确隔离的数量和不大于规定模糊度的故障数目与正确检测故障数目的比值。 （ 2）测试性验证方法的确定，具体选择何种方法需要结合可靠性验证试验、性能测试和维修性等方面进行。测试性虽然已经从维修性中脱离出来，但是其中的部分内容仍需要维修性和可靠性试验进行。在样本的选取与分配中，首先要分析危害性 和故障模式的影响。这样能够充分利用上述三者的测试数据，降低测试的工作

5、量。常用的测试性验证方法有超几何分布法、二项分布法、多项分布法和正态分布法等。二项分布法的主要特点是验证后无需计算、独立同分布，在成败型测试中应用效果较好，可以做出无争议判决等。 （ 3）验证计划的制定。验证计划的主要内容包含以下几部分：验证项目、工作小组人员、项目进展等。 （ 4）故障注入实验。在此过程中需要注意的原则有：故障注入后不能对机电设备造成任何破坏；故障的可注入性和注入的准确性要尽可能高；注入的过程简单可操作；注 入故障的类型尽可能多；硬件花费可控。 （ 5）验证结果及审核。测试结果达到测试要求则可以生成机电设备测试性验证报告，如果不满意则需要进行有针对性的改进，如此往复循环直至测

6、试结果满意为止。 2 测试性验证关键技术 在上文测试性验证技术准备工作中，样本分配和选取，故障注入方法，这两项技术是机电设备测试性验证方案的关键技术。下面对这两项技术分别进行介绍。 2.1 样本分配与选取 首先对故障样本集进行如下定义：从被测对象的故障模式集合中，抽取一定数量的在一定程度上可以代表 被测对象的故障模式集合。 目前所进行的测试性验证，其样本的分配和选取方法大都是从可靠性、维修性验证的理论直接引申过来，应用在测试性验证中存在以下缺陷： 首先，样本分配。可靠性验证中的样本量分配是基于故障率进行的，但在测试性验证中，更加关注的是产品的覆盖率，单纯基于故障率的方案可信度和保真度不高。其次

7、是样本选取问题。最近的标准中对于样本选取都是基于故障分配率进行的随机抽样，采用这种方法能够较好的反映样品的总体特性，依据统计学抽样理论所选择的样品具有很好的代表性。 2.2 故障注入方 法分析 依据不同的使用依据，可以将故障注入方法分为以下两类：软件模拟方法和物理模拟方法。软件模拟方法需要建立相关的数学模型，可信度不高，实时操作性较差。相比之下物理模拟方法优势较为明显。其理论依据是机电设备内部的故障能够用器件管脚的故障类型表示。对于串联型组合方式的机电设备，在不能进行直接故障的情况下，可以采用后驱动技术注入物理模拟故障，该项技术进行故障注入的过程就是将模拟故障从器件的管脚中注入，通过输入或者拉

8、出瞬态大电流，使得被测器件输入级的电位按照要求变化，以此来达到激励被测器件的目的。 3 机电设备测试性验证方法改进分析 研究发现，影响机电设备测试性验证的因素较多，其中最主要的是样本选取问题和故障注入方法的选择。要提升机电设备测试性验证方法，就需要在测试之前做好各种准备工作，硬件和网速是最基础的问题，也是经常出现问题的地方。在测试之前需要对以下内容进行确认：基础数据的可靠程度、硬件设备的准备情况、软件测试环境和网路通畅条件等。 在此之外，科学的选择验证方法也是影响较明显的方面，在模拟过程中，最终的目标是尽可能贴近机电设备实际工作环境，同时满足相关标准的要求。在安全可 靠的环境下开展验证工作，落

9、实设备运行和方案设计相关内容是否相符。具体来看有以下几点： 测试环境需要在操作之前进行确认； 测试方案的选择要在测试系统能力的基础上进行； 对于测试系统要求全面准确的了解，对于测试性能的侧重点有明确定位。 4 结语 机电设备在现代工业及民用生产中应用极为广泛，但是机电设备测试性验证方法的研究相对较少。本文针对机电设备测试性验证方法，在深入分析机电设备测试性验证工作流程的基础上，针对于该过程中关键技术进行分析，最终提出了机电设备测试性验证方法改进建议，具有一定指导实 践的意义。 参考文献： 董双军 .机电设备的测试性验证方法分析 J.通讯世界， 2015（ 03）： 201. 何洋，李洪涛，王志新 .基于多因子的机电设备测试性验证样本分配方案 J.电光与控制， 2015（ 01）： 97-100+108.