系統(tǒng)科學(xué)方法在電路故障檢測(cè)中的應(yīng)用

摘 要

故障檢測(cè)是電子工程師的必備技能，學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中往往遇到困惑無從下手。本文利用系統(tǒng)科學(xué)的方法對(duì)電路進(jìn)行化簡(jiǎn)與分析，幫助學(xué)生認(rèn)清電路的主次，為故障檢測(cè)提供理論依據(jù)。學(xué)生能夠靈活運(yùn)用相應(yīng)方法，必將在故障檢測(cè)中起到事半功倍的效果。

【關(guān)鍵詞】故障檢測(cè) 系統(tǒng)科學(xué) 簡(jiǎn)化

電子電路故障檢測(cè)是指電子電路發(fā)生故障時(shí)，觀察及檢測(cè)故障現(xiàn)象，通過分析確定故障部位，找到故障原因的檢測(cè)過程。故障檢測(cè)的方法有很多，國(guó)內(nèi)外學(xué)者提出了多種檢測(cè)的理論方法。但是，在學(xué)生日常接觸到的電路中，并不需要這些方法。本文利用系統(tǒng)科學(xué)的方法進(jìn)行故障檢測(cè)，將電路化繁為簡(jiǎn)，分清主次，為學(xué)生掌握電路的故障檢測(cè)提供幫助。

1 利用系統(tǒng)科學(xué)分析電路

根據(jù)方法論的原理， 在工程實(shí)踐中有多種方法可以采用如：系統(tǒng)科學(xué)方法（系統(tǒng)方法）， 信息方法， 控制方法；邏輯方法（比較），歸納，演繹，分析，綜合等。其中，系統(tǒng)科學(xué)方法是在當(dāng)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展過程中總結(jié)提煉出來的科學(xué)、全面、系統(tǒng)的方法體系，邏輯方法則是傳統(tǒng)的分析和解決問題的方法體系。方法本身并沒有優(yōu)劣之分，采用適當(dāng)?shù)姆椒ń鉀Q碰到的實(shí)際問題才是我們的最終目的?？紤]到混合電路中模擬電路更容易出現(xiàn)故障，占到總故障的80%我們以模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)中的兩級(jí)負(fù)反饋放大電路實(shí)驗(yàn)為例，分析系統(tǒng)科學(xué)方法在電路故障診斷的應(yīng)用，實(shí)驗(yàn)原理圖如圖1所示。

所謂系統(tǒng)是指兩個(gè)或兩個(gè)以上的相互聯(lián)系作用的要素按內(nèi)在的必然聯(lián)系所構(gòu)成的，具有一定的結(jié)構(gòu)，呈現(xiàn)特定的功能的有機(jī)整體。在這里要素、結(jié)構(gòu)、功能、環(huán)境是定義系統(tǒng)的充要條件。在兩級(jí)負(fù)反饋放大電路中，電路看作一個(gè)整體，可以稱為一個(gè)系統(tǒng)；將電路分為前后級(jí)，則每一級(jí)可以看成一個(gè)獨(dú)立的子系統(tǒng)，如圖2所示。

要素是構(gòu)成系統(tǒng)的基本單元和實(shí)際載體，要素和系統(tǒng)是相對(duì)而言的。一個(gè)大系統(tǒng)的要素都是子系統(tǒng)，系統(tǒng)與要素的關(guān)系是整體和部分的關(guān)系。比如：對(duì)于一個(gè)電路而言，電源部分是一個(gè)要素；對(duì)于前后級(jí)的放大電路而言，晶體管是一個(gè)要素。理解這一點(diǎn)，有助于我們了解系統(tǒng)的層次，縮小故障定位的范圍。

結(jié)構(gòu)是系統(tǒng)內(nèi)組成要素的相互聯(lián)系和作用的方式，要素之間相互制約的耦合關(guān)系是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形成的根源。結(jié)構(gòu)是決定功能的內(nèi)部依據(jù)，不同的結(jié)構(gòu)在一定程度上決定了功能的性質(zhì)、水平和范圍，在模擬電路中主要由模擬電信號(hào)驅(qū)動(dòng)，。

環(huán)境是與系統(tǒng)發(fā)生相互作用的該系統(tǒng)外所有事物的總和。系統(tǒng)和環(huán)境存在著復(fù)雜的信息、能量、物質(zhì)的輸入輸出交換關(guān)系。環(huán)境作為系統(tǒng)功能發(fā)揮的外部條件， 制約系統(tǒng)功能的正常發(fā)揮。

在系統(tǒng)科學(xué)方法中，我們要把研究對(duì)象看作一個(gè)整體，把事物的普遍聯(lián)系和永恒運(yùn)動(dòng)看成一個(gè)總體過程，全面地把握和控制對(duì)象，綜合地探索系統(tǒng)中要素與要素、要素與系統(tǒng)、系統(tǒng)與環(huán)境、系統(tǒng)與系統(tǒng)的相互作用和變化規(guī)律，把握住對(duì)象的內(nèi)環(huán)境與外環(huán)境的關(guān)系，以便有效地認(rèn)識(shí)和改造對(duì)象。

2 故障檢測(cè)

通過上述分析，我們可以將故障檢測(cè)分為以下步驟進(jìn)行。

2.1 從整體入手查找故障

放大電路搭建好之后，我們第一步要檢查電路的供電，如電源的供電電壓是否正常，電路板上的電源指示燈是否點(diǎn)亮。如果指示燈不亮還應(yīng)測(cè)量對(duì)應(yīng)的電壓，確定是供電故障還是指示燈故障。

2.2 從環(huán)境入手確定故障的屬性

在本電路中，可以將外圍設(shè)備看作是外部環(huán)境，只有保證外部環(huán)境的準(zhǔn)確無誤才能確定故障的屬性。如，觀測(cè)輸出信號(hào)的示波器不能正常工作，就可能是儀器故障而非電路故障；作為電源的直流穩(wěn)壓源不能正常工作，就造成電路無法正常工作，同樣無法確定是儀器故障還是電路故障；測(cè)量電壓的萬用表不能正常工作，就無法判斷電路的電壓是否正確，進(jìn)而無法判斷引起故障的原因。

2.3 從結(jié)構(gòu)入手縮小故障范圍

我們知道該電路由模擬電信號(hào)作為驅(qū)動(dòng)，由此入手可以不斷縮小故障的范圍。首先測(cè)試輸入端的電信號(hào)是否正常，如果此處出現(xiàn)故障，則可以將故障縮小到信號(hào)發(fā)生器以及對(duì)應(yīng)的線纜上。若輸入端信號(hào)正常，再測(cè)試前級(jí)的輸出端即后級(jí)的輸入端信號(hào)是否正常，如果出現(xiàn)故障，則表明故障在前級(jí)；反之，故障在后級(jí)。由此我們將故障的范圍逐漸縮小。

2.4 由要素入手明確故障

我們以前級(jí)故障為例進(jìn)行說明。明確故障在前級(jí)后，通過前級(jí)子系統(tǒng)的重要要素三極管T1，來進(jìn)一步縮小故障的范圍。比如，通過測(cè)量T1的集電極電壓，來判斷R3，R4，R5支路是否斷路。若電壓為12v，則為斷路；測(cè)量基極與發(fā)射極之間的電壓差，即判斷相應(yīng)的二極管是否導(dǎo)通，判斷是否存在三極管損壞的情況。

3 結(jié)論

掌握一定的分析、查找和排除電路故障的方法是電子工程技術(shù)人員應(yīng)該具備的一項(xiàng)基本技能。通過兩級(jí)放大電路故障診斷的例子，我們可以看到，利用系統(tǒng)科學(xué)方法可以將電路由繁化簡(jiǎn)，逐步縮小故障的范圍，直到最終確定故障點(diǎn)。學(xué)生通過理論與實(shí)際相結(jié)合，在實(shí)踐過程中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，必將達(dá)到事半功倍的效果。

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作者簡(jiǎn)介

張明（1979-），男，山東省煙臺(tái)市人。碩士學(xué)位。現(xiàn)為桂林電子科技大學(xué)教學(xué)實(shí)踐部講師。研究方向?yàn)殡娮与娐方虒W(xué)。

作者單位

桂林電子科技大學(xué)教學(xué)實(shí)踐部 廣西壯族自治區(qū)桂林市 541004