1、针对仪器仪表存在的故障进行分析摘要：本文首先介绍了仪器仪表中智能化故障告警设计趋势，分析了故障告警设置级别，并给出了通用智能化故障告警和自测试电路设计方案，可为研究各种仪器仪表在故障告警方面的智能化设计提供参考。 关键词：故障告警；自动诊断；自动测试 仪器仪表是现代工业的重要组成部分。 作为信息获取链上的源头，仪器仪表无论是在国防工业还是民用产业中均发挥着越来越重要的作用。仪器仪表从早期的单一电参量测试，发展到现在的多参数、宽频段、高精度等的测试和应用，已经涉及到了多学科、多专业的综合性应用，并逐步向着智能化方向发展。 仪器仪表为了满足电子产品测试和维护的需求，其自身必须具备稳定、可靠运行的能
2、力。 而现代智能化的设计又要求仪器仪表必须具备故障自动预判、告警功能，用以满足人机信息交互以及后续的测试、调试及修复需要， 为仪器仪表的长期稳定工作提供智能化保障手段。本文将简单介绍仪器仪表中的智能化故障告警系统的设计思路。 1 智能化故障告警的分类 仪器仪表是由诸多电路模块组成的复杂整机系统，为了满足对整个系统的检测，在整体系统设计时，必须考虑对各模块均能进行错误判断和状态测试，并严格划分等级，确定哪些模块的故障为影响整体工作功能而必须紧急处理的严重级别，哪些为不影响功能而可后续处理的一般级别，逐一确定智能化故障告警优先级，设计出适合各种级别的判断和测试方法及电路，为整机系统的正常运行提供智
3、能化监控和自检测能力。根据以上的系统设计思想，故障告警系统可以简单分成以下两个级别： 1.1 实时的故障告警 在现代仪器仪表中的人机对话界面中，均设计划分出了专属显示区域进行故障告警提示， 这种提示告警通常以醒目的红色进行显示。需要在这些区域进行显示的告警信息， 均为影响整机功能的故障、错误等，这些信息需要及时诊断并实时告警。 此级别的告警故障为整机系统中最高级别的，属于影响整机功能正常性的致命性故障。 1.2 通过开机自检或者手动自检方式获取整机系统的状态及故障信息。 在现代智能化的仪器中，逐渐具备了开机自检的功能。 仪器开机过程中，通过对整机中各设定监测模块的测试，得到相应的整机状态数据，
4、从而获取整机系统的初始化工作状态是否正常，同时也就可以监测到相应的故障信息。 即便是整机系统中不具备开机自检功能，为适应智能自诊断的设计需要，仪器仪表中均设计有自测试功能，利用仪器人机对话框提供的自测试入口，对整机各模块或者用户关心的模块执行一次自测试程序后，也会获得整机当前的工作状态，从而也可以检查当前仪器工作是否存在故障。 对于自检、自测试出现的故障、错误信息，其详细内容需进入相应自检或者校准菜单列表中观察。 有些仪器设计时， 会考虑以 ERROR 提示方式明显的显示在人机对话面板上，以提示用户进行关注。 仅以信息列表的方式显示的错误、 故障信息应为非致命性故障，此种错误、故障的出现，可能
5、会带来整机指标的偏移（但仍可能在约定指标范围内） ， 仅仅警示用户关注与此相关模块的工作状态和对应的指标，需要用户仔细测试，从而进一步获取整机的健康状况，了解故障类型、故障级别以及严重性，最终决定是否需要测试、调试以及维护、修复等。2 智能化故障告警的设计 2.1 实时故障告警设计 在现代仪器仪表的设计时，通过对仪器仪表中影响整机系统正常功能的重要、关键电路模块，设计、放置监控、检测电路，当该模块中监测状态的指示信号超限后，自诊断电路产生故障指示信号，并将指示当前状态的电平信号（一般为 TRUE/FALSE） ，通过与主控机 CPU 处理器直接通信的方式，实时进行接收并处理。为了保障故障信息处
6、理的及时性，一般采用 CPU 中断查询的方式，实时处理并提供告警、指示，为整机最基本的功能好坏提供判断依据，并及时告知用户或者调试人员。 这种对整机状态进行好与坏的单一功能判别，并利用信号指示灯以及面板指示等的方式来进行提示的功能称之为实时智能故障告警设计。 这种实时故障告警设计普遍存在于各种仪器仪表中。如信号发生器中的参考失锁、锁相环路失锁、功率控制中的不稳幅告警等；频谱分析仪及接收机中的中频过载、 本振失锁； 网络分析仪中的锁相失败、DSP 初始化失败 、EEPROM 校验和错误 、中频过载 、源不稳幅 、本振不稳幅等等。 用户在使用仪器仪表时，当前所设置的各状态（如频率、功率）在指标范围
7、内时，如果出现以上所提到的各种告警提示，即标志着该仪器仪表存在故障，已经无法正常使用，需要进行维护、维修。 此外，还存在另一种情况，当用户在使用仪器仪表时，所设置的状态超限 （如信号发生器中设置功率超过仪器规定的输出能力的指标值） ，或者与该仪器仪表连接的外围设备的状态失控，超出该仪器仪表输入输出的承受限度时， 意味着该仪器仪表可能会遭受外来的损伤，这时面板也会出现一些告警提示，这种告警提示是为了保护仪器仪表自身而设计，用以提高仪器仪表的智能化设计和智能化使用程度。 此种告警虽然不属于故障警示范畴，只是作为保护性的告警措施，但是不予理会时，很可能会造成仪器的损伤，从而也会引发致命故障。例如信号
8、发生器中的反灌功率过大、 频谱分析中输入幅度过载告警（overload）等，均会对仪器的端口硬件电路造成损伤，从而带来信号输入输出的不正确性。 2.2 自检及告警电路设计 为了能实现仪器仪表能够智能的获取各关心电路的状态信息，整机以及系统设计时，仪器仪表中的各个模块、电路中都设计了许多状态测试点，用以测试当前电路的工作状态，测试的状态将不再是简单的逻辑判断， 而是将这些监测的状态信息量化为 CPU 可处理和存储的数据量，送入 CPU 进行判断、处理、存储，并显示在设计的测试、调试等的人机对话窗口中，用于告知调试者、使用者当前仪器的工作状态，通过这些参量可以判断当前仪器的工作状态为以下工作状态中哪一种：正常状态、临界状态、超限状态，用以提示调试者和使用者。 3 结束语 仪器仪表中所利用的这些智能告警、自动测试设计思想具有一定的应用基础，在实际工程开发中具有较高的实用价值，随着仪器现代化程度的进一步发展，可最终实现仪器仪表故障告警、诊断、测试、调试为一体的全自动化设计，推动仪器智能化的进一步提高。 参考文献 1陶东香，霍立平，刘雅娟，强忠亮.基于 VXI 总线的光电干扰设备自动测试诊断系统设计J.国外电子测量技术，2008，10：20-23. 2刘大伟，鲁昌华.数模混合电路故障诊断方法的现状J.国外电子测量技术 ，2007，11：18-20.
