專利名稱：一種基于伏安特性曲線的線路板健康狀態監測方法
技術領域：
本發明涉及一種基于伏安特性曲線的線路板健康狀態監測方法，屬測試診斷技術領域，可適用于任何線路板健康狀態的監測，實現了將線路板任意兩點間的伏安特性曲線按節點分組的方式表示為數字圖像的形式，利用節點數字圖像的互相關性來判斷線路板的健康狀態。
背景技術：
近年來，各式各樣的線路板越來越多，涉及的技術也越來越復雜，相應的線路板健康狀態監測的難度也越來越大，特別是對沒有電路原理圖以及相關資料的線路板要完成其健康狀態監測更是難上加難，各級修理單位客觀上已經很難達到維修大綱所要求的設備維修等級。因此，找到一種簡單易行、快速有效的線路板狀態自動監測方法已迫在眉睫。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，無論是過去還是現在仍然是廣泛使用的集成線路板狀態監測方法之一。它有諸多優勢，一是易于上手，不涉及電路原理圖，無需電路處于工作狀態，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下的伏安特性曲線的差異就能發現故障，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據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據存入計算機，作為以后進行監測的參照標準，也得靠人來完成各種數據的比對，而且數據的存儲量巨大，非常不便于線路板狀態的監測與管理，更不能通過如此巨大的數據量來完成線路板健康狀態的自動監測。因此，研究一種對線路板伏安特性曲線的海量測試數據的轉換與壓縮方法，且使得能通過伏安特性曲線數據信息完成對線路板健康狀態的監測具有重要意義。

發明內容
本發明涉及到一種基于伏安特性曲線測試數據的線路板健康狀態監測方法，該方法通過將數字圖像的表示方法應用于線路板任意兩點間的伏安特性曲線存儲，節點分組曲線以電路灰度圖的形式作為線路板的特征信息，通過求不同狀態下節點電路灰度圖的互相關性來完成線路板健康狀態的監測。具體的實現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據分別進行標么處理，按元件管腳形成的所有曲線按節點進行歸類，對節點組曲線進行混疊，對每個像素區域中的落點進行歸結統計表示成灰度，所有像素的集合形成表征節點固有特性的數字圖像，最后通過求不同狀態下每個節點電路灰度圖的互相關性，判斷出線路板的健康狀態。該方法通過數字圖像的形式保存各個電路節點的伏安特性曲線數據信息，實現了對海量數據的轉換與壓縮，極大地縮小了數據的存儲規模，提高了對線路板健康狀態監測的速度、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據，而且儀器還能自動調節輸出電壓和輸出阻抗來完成對反應電路故障靈敏度最高曲線的拾取，但面對一塊線路板數據量如此巨大的伏安特性曲線數據則無能為力，只能通過一條條曲線的人工比對來完成線路板健康狀態的監測。因此，如何完成如此巨大的伏安特性曲線測試數據的壓縮與轉換，從中提取出能反應線路板健康狀態的敏感信息將至關重要。為了達到上述目的，本發明的方法是這樣實現的1、將所有伏安特性曲線中的電壓和電流數據分別進行標幺處理
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，為了實現曲線圖像的等尺度顯示，需要首先消除數據的量綱不同引起的差異，在電路系統分析和工程計算中稱之為標幺(或無量綱化)。具體的做法為
標幺值=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。假設某一條采樣的伏安特性曲線的實際電壓值表示為Vi,對應的標幺值表示為R α為采樣的序號，η為采樣位數)，則⑴式變為具體的數學表達式，如(2)所示
V =-^--(2)
'max(|F|.)
φ,η] V |;) 對伏安特性曲線數據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據縮放到[-1，1]范圍，消除了數據量綱不同引起的影響。2、節點曲線分組與混疊首先，明確幾個概念，本發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點曲線組。把按這種方式將曲線分組的過程稱為節點曲線分組。將線路板上器件的任何兩個管腳組成的節點都進行伏安特性曲線測試的方法稱為多節點測試方式。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，正常情況下此節點曲線是一條短路曲線。本發明討論的伏安特性曲線測試數據就是在多節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個節點，那么做多節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條曲線就構成了這個節點的節點曲線組。在將所有伏安特性曲線測試數據標么處理之后，實際按節點對曲線進行分組并把同一節點的所有伏安特性曲線數據繪制在同一坐標系的過程即實現了曲線數據的混疊。3、疊加曲線像素區域中落點的歸結與統計類似數字圖像的表示，需要確定圖像的分辨率，在將伏安特性曲線測試數據轉化為利用數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據形成的[-1,1] X [-1,1]區域進行合適的劃分，形成電路節點灰度圖的分辨率。比如在橫軸和縱軸以O. 02為步長對[-1，1]X[-1，1]區域進行劃分，形成100X100像素的數字圖像區域。與數字圖像像素概念一樣，并不是劃分的區域越密越好，太高的像素會增加數據的存儲規模，增大數據處理的難度，但步長太大劃分區域越疏，雖然可以減少數據的存儲規模，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據的分辨率又能降低數據存儲規模至關重要。節點曲線組采樣對的總數是影響圖像分辨率的關鍵因素。經仿真分析表明，采樣對總數與分辨率比值在20 25之間既降低了存儲規模，又最有利于線路板健康狀態的監測。然后對伏安特性曲線數據無量綱處理混疊后形成的V-1數據對
(H)進行像素區域落點的判斷，具體的判斷公式如下式(3)所示
權利要求
1.一種基于伏安特性曲線測試數據的線路板健康狀態監測方法，其特征在于該方法通過將數字圖像的表示方法應用于線路板任意兩點間的伏安特性曲線存儲，節點分組曲線以電路灰度圖的形式作為線路板的特征信息，通過求不同狀態下節點電路灰度圖的互相關性來完成線路板健康狀態的監測。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據分別進行標么處理，按元件管腳形成的所有曲線按節點進行歸類，對曲線進行混疊，對每個像素區域中的落點進行歸結統計表示成灰度，所有像素的集合形成表征節點固有特性的數字圖像，最后通過求不同狀態下每個節點電路灰度圖的互相關性，判斷出線路板的健康狀態。
全文摘要
本發明公開了一種基于伏安特性曲線測試數據的線路板健康狀態監測方法。該方法可以在保證數據完備性的同時，將數字圖像的表示方法應用于線路板任意兩點間的伏安特性曲線存儲，節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據分別進行標幺處理，然后按元件管腳形成的所有曲線按節點進行歸類，對曲線進行混疊，對每個像素區域中的落點進行歸結統計表示成灰度，所有像素的集合形成表征節點固有特性的數字圖像，通過求不同狀態下每個節點電路灰度圖的互相關性，判斷出線路板的健康狀態。本發明的方法實現了對海量數據的轉換與壓縮，極大地縮小了數據的存儲規模，提高了對線路板健康狀態監測的速度、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 優先權日2012年12月27日
發明者史賢俊, 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院