1、智能仪表常见故障诊断智能仪表常见故障诊断与处理与处理 编制编制:淮海电子淮海电子作者：沈统阳作者：沈统阳 w要做好电子仪表的测试检修工作,首先要有一个技术准备,如通过待修设备技术说明书及其有关资料,了解其工作原理、技术指标、电气性能、电路数据、使用和检查方法等；还要有一定的物质准备,如测试仪表、检修工具、工作场地、供电电源等。其次是进行调查和分析判断,如通过询问设备操作人员,并自己亲自开机观察,以便全面地了解待修仪表设备的故障发生情况和故障现象,并借鉴以往的检修经验,分析判断设备发生故障的原因。在这些基础上,选择检修方案,安排最佳排除故障工作方案,按预定方案进行检查,找出故障的真正原因并修理,
2、直至排除故障修复仪表设备。再次是整理工作,如恢复电路原状,做好清洁工作,擦拭焊点,整顿元器件位置和走线方向等。w最后是检验工作,对设备进行通电测试,检查故障是否真正排除,工作是否正常；做必要的定性检查甚至是定量测试检定,看是否符合技术指标的要求等。一般在结束之后,还要做好总结工作,如填写检修和鉴定记录,总结出经验和教训。从故障现象到故障原因的对号入座式的检从故障现象到故障原因的对号入座式的检修方式修方式,是一种重要的检修入门方法是一种重要的检修入门方法,特别适特别适宜于典型的单一型号产品的检修人员的培训宜于典型的单一型号产品的检修人员的培训。w一个初涉检修电子仪表的人,一般宜按初步检查,确定故
3、障症状；熟悉整机,确定故障区域；缩小区域,找出故障电路；缩小范围,找出故障位置；消除故障,检验修复设备这样一个程序进行。仪表测试、检修工作的仪表测试、检修工作的5个步骤个步骤 w1.初步检查初步检查,确定故障症状确定故障症状 w2.熟悉整机熟悉整机,确定故障区域确定故障区域 w3.缩小区域缩小区域,找出故障电路找出故障电路 w4.缩小范围缩小范围,找出故障位置找出故障位置w5.消除故障消除故障,检验修复设备检验修复设备 1.初步检查初步检查,确定故障症状确定故障症状w 通过初步检查通过初步检查,要求检修者能正确判断、识别、确要求检修者能正确判断、识别、确定仪表设备的故障症状。对于完全不能工作的
4、电子定仪表设备的故障症状。对于完全不能工作的电子仪表仪表,一般来说识别其故障并不困难。一般来说识别其故障并不困难。w 所谓电子仪表的故障症状所谓电子仪表的故障症状,就是电子仪表特性的一就是电子仪表特性的一种偏离或改变。实际上种偏离或改变。实际上,对电子仪表故障症状的判断、对电子仪表故障症状的判断、识别、确定的过程识别、确定的过程,是分析电子仪表工作正常与否的是分析电子仪表工作正常与否的一种技术过程。在初步检查、确定故障症状的过程一种技术过程。在初步检查、确定故障症状的过程中中,特别要注意区分（别）以下特别要注意区分（别）以下3种情况。种情况。1）区分故障症状和非故障症状区分故障症状和非故障症状
5、w在初步检查、确定故障症状的过程中在初步检查、确定故障症状的过程中,一定要一定要注意区分故障症状和非故障症状。当使用场注意区分故障症状和非故障症状。当使用场合不能满足技术条件时所出现的异常情况不合不能满足技术条件时所出现的异常情况不一定是故障。一定是故障。2）区分设备故障和设备性能下降区分设备故障和设备性能下降w在初步检查、确定故障症状的过程中,要注意区分设备故障和设备性能下降。当然,设备性能下降也是属于一种故障,是另一类性质的、较难检修的故障。3）区分设备故障和操作不当区分设备故障和操作不当 w在初步检查、确定故障症状的过程在初步检查、确定故障症状的过程中中,特别要注意严格区别设备故障和特别
6、要注意严格区别设备故障和操作不当的异常症状操作不当的异常症状。按照电子仪表的检查、调整、校准、测试按照电子仪表的检查、调整、校准、测试步骤进行操作步骤进行操作,对确定电子仪表具体故障症状是对确定电子仪表具体故障症状是十分重要的十分重要的,这可排除大量由于使用者操作不当这可排除大量由于使用者操作不当造成的异常现象而被误认为是仪表故障的可能造成的异常现象而被误认为是仪表故障的可能。w在不打开电子仪表箱板的情况下在不打开电子仪表箱板的情况下,通过调节通过调节电子仪表面板装置进行检查、调整、校准电子仪表面板装置进行检查、调整、校准和测试和测试,一般均能明确电子仪表的故障症状。一般均能明确电子仪表的故障
7、症状。这种检查这种检查,虽然不一定要求对整个电子仪表虽然不一定要求对整个电子仪表电路有十分详尽的了解电路有十分详尽的了解,且这种检查似乎相且这种检查似乎相当肤浅表面当肤浅表面,然而这一步却不容忽视。电子然而这一步却不容忽视。电子仪表的维护、测试、检修实践证明仪表的维护、测试、检修实践证明,众多有众多有故障的电子仪表故障的电子仪表,在初步检查中在初步检查中,即可明确故即可明确故障症状甚至排除故障障症状甚至排除故障。而一个检修工作者在初步检查时所采取的做法,常常是他们的维护、测试、检修能力的强弱,维护测试检修水平高低的反映。初步检查、确定故障症状的过程,主要是运用电子仪表运行和操作控制方面的知识,
8、对电子仪表进行定性观察检查的过程 2.熟悉整机熟悉整机,确定故障区域确定故障区域 w电子仪表故障大多是由于设备某一部分的功能失常电子仪表故障大多是由于设备某一部分的功能失常所引起的。因此所引起的。因此,一个电子仪表的维护、测试、检修一个电子仪表的维护、测试、检修工作者工作者,如果熟悉了功能图如果熟悉了功能图,在分析故障时在分析故障时,有事半功有事半功倍的效果倍的效果 w熟悉整机原理方框图熟悉整机原理方框图,确定故障区域确定故障区域,应用功能方框应用功能方框图进行分析、判断、推论图进行分析、判断、推论,并查出有故障的功能块并查出有故障的功能块 3.缩小区域缩小区域,找出故障电路找出故障电路w利用
9、已得到的故障症状判断和确定故障区域利用已得到的故障症状判断和确定故障区域的信息的信息,运用功能原理图、利用原理电路图运用功能原理图、利用原理电路图,深入查找出故障电路；并且开始大量运用测深入查找出故障电路；并且开始大量运用测试仪表与测试技术试仪表与测试技术,借助仪表与测试技术迅速借助仪表与测试技术迅速地缩小区域地缩小区域,找出故障所在电路。找出故障所在电路。4.缩小范围缩小范围,找出故障位置找出故障位置 w在判定了有故障的电路级的基础上在判定了有故障的电路级的基础上,接下来即可进行缩小故障接下来即可进行缩小故障范围范围,查找出具体故障的元器件位置。这一步不仅要确定故障查找出具体故障的元器件位置
10、。这一步不仅要确定故障元器件的位置元器件的位置,而且要分析判断所找到的故障元器件是否是真而且要分析判断所找到的故障元器件是否是真正的故障源正的故障源,或是由于其他的原因造成的故障或是由于其他的原因造成的故障.w查找故障级电路时查找故障级电路时,通常要分析该电路的输出信号波形通常要分析该电路的输出信号波形,用示波用示波器观察、测量其波形形状器观察、测量其波形形状,具体分析信号的幅度参数和时间参具体分析信号的幅度参数和时间参数等。通过对波形的详细分析数等。通过对波形的详细分析,通常可以正确地指出有故障电通常可以正确地指出有故障电路的位置路的位置 总之缩小故障范围总之缩小故障范围,找出有故障的元器件
11、位置找出有故障的元器件位置,是利用所得到是利用所得到的全部信息来确定被怀疑的元器件是否有故障的过程。的全部信息来确定被怀疑的元器件是否有故障的过程。在这在这一步骤查找故障时一步骤查找故障时,要进一步运用原理电路图来寻找故障要进一步运用原理电路图来寻找故障,并大并大量使用测试仪表与测试技术量使用测试仪表与测试技术5.消除故障消除故障,检验修复设备检验修复设备 w找到故障元器件并将其更换、修复之后,应进行操作验收检查,旨在证实电子仪表在修复全部故障之后,确实恢复了正常工作。通常操作检验、检查应在电子设备的各种工作状态下进行,以确保设备功能的真正恢复。w在消除故障,检验修复设备之后,作为一个有准备的
12、检修者,应该做好电子设备档案工作,把电子设备在检修过程中出现的故障症状、故障原因及维修措施等方面的材料记录在案。平时积累的电子设备维修档案材料,只有在电子设备的检修实践中才能获得,是极其宝贵的，务必注意保存,以便日后使用。常见故障类型常见故障类型w1）逻辑错误 w 2）元器件失效 w 3）可靠性差 w4）电源故障 逻辑错误逻辑错误w 仪表硬件的逻辑错误通常是由于设计错误、加仪表硬件的逻辑错误通常是由于设计错误、加工过程中工艺性错误或使用中其他因素所造成的。工过程中工艺性错误或使用中其他因素所造成的。这类错误主要包括错线、开路、短路、相位出错这类错误主要包括错线、开路、短路、相位出错等几种情况等
13、几种情况,其中短路是最常见的也较难排除的其中短路是最常见的也较难排除的故障。智能仪表在结构设计上往往要求体积小故障。智能仪表在结构设计上往往要求体积小,从而使印刷电路板的布线密度高从而使印刷电路板的布线密度高,使用中异物等使用中异物等常常造成引线之间的短路而引起故障。开路故障常常造成引线之间的短路而引起故障。开路故障则常常是由于印刷电路板的金属化孔质量不好则常常是由于印刷电路板的金属化孔质量不好,或接插件接触不良所造成的或接插件接触不良所造成的。元器件失效 w元器件失效的原因主要有两个方元器件失效的原因主要有两个方面：面：一是元器件本身已损坏或性能一是元器件本身已损坏或性能差差,诸如电阻电容的
14、型号、参数不正诸如电阻电容的型号、参数不正确确,集成电路已损坏集成电路已损坏,器件的速度、功器件的速度、功耗等技术参数不符合要求等；二是耗等技术参数不符合要求等；二是由于组装原因造成的元器件失效由于组装原因造成的元器件失效,如如电容、二极管、三极管的极性错误电容、二极管、三极管的极性错误,集成块的方向安装错误等。集成块的方向安装错误等。可靠性差可靠性差 w系统不可靠的因素很多系统不可靠的因素很多,例如例如,金属化孔、金属化孔、接插件接触不良会造成系统时好时坏接插件接触不良会造成系统时好时坏,经经不起振动；内部和外部的干扰、电源的不起振动；内部和外部的干扰、电源的纹波系数过大、器件负载过大等都会
15、造纹波系数过大、器件负载过大等都会造成逻辑电平不稳定；另外成逻辑电平不稳定；另外,走线和布局的走线和布局的不合理等情况也会引起系统可靠性差不合理等情况也会引起系统可靠性差。电源故障电源故障w若智能仪表存在电源故障,则加电后将造成器件损坏。电源的故障包括：电压值不符合设计要求；电源引出线和插座不对应；各档电源之间短路；变压器功率不足,内阻大,负载能力差等。常见的软件故障常见的软件故障 w1）程序失控 w2）中断错误w3）输入输出错误 程序失控程序失控w这种故障现象是以断点连续方式运行时,目标系统没有按规定的功能进行操作或什么结果也没有。这是由于程序转移到没有预料到的地方或在某处循环所造成的。这类
16、错误产生的原因有：程序中转移地址计算有误、堆栈溢出、工作寄存器冲突等。w在采用实时多任务操作系统时,错误可能在操作系统中,没有完成正确的任务调度操作；也可能在高优先级任务程序中,该任务不释放处理机,使CPU在该任务中死循环。中断错误中断错误 w（1）不响应中断 w（2）循环响应中断。输入输出错误输入输出错误 w这类错误包括输入操作杂乱无章或根本不动作。错误的原因有：输出程序没有和I/O硬件协调好（如地址错误、写入的控制字和规定的I/O操作不一致等）；时间上没有同步；硬件中还存在故障等。w总之,软件故障相对比较隐蔽,容易被忽视,查找起来一般很困难,通常需要测试者具有丰富的实际经验。故障诊断的基本
17、方法故障诊断的基本方法 按照检测的方法与故障类型大致分为:以下十三种处理方法1.敲击与手压法敲击与手压法w仪表运行时好时坏的现象仪表运行时好时坏的现象,大多数是由于接触不良或虚大多数是由于接触不良或虚焊造成的焊造成的,对于这种情况可以采用敲击与手压法。对于这种情况可以采用敲击与手压法。所谓敲击所谓敲击,就是对可能产生故障的部位就是对可能产生故障的部位,通过橡皮榔头通过橡皮榔头或其他敲击物轻轻敲打插件板或部件或其他敲击物轻轻敲打插件板或部件,看看是否会引起看看是否会引起出错或停机故障。出错或停机故障。所谓手压所谓手压,就是在故障出现时就是在故障出现时,关上电源后关上电源后,对插接的部对插接的部件
18、和插头插座重新用手压牢件和插头插座重新用手压牢,再开机试试是否会消除故再开机试试是否会消除故障。如果发现敲打一下机壳正常障。如果发现敲打一下机壳正常,最好先将所有接插头最好先将所有接插头重新插牢再试；如果手压后仪表正常重新插牢再试；如果手压后仪表正常,则将所压部件或则将所压部件或插头的接触故障消除后再试插头的接触故障消除后再试。2.利用感觉法利用感觉法w这种方法是利用视觉、嗅觉和触这种方法是利用视觉、嗅觉和触觉发现故障并确定故障的部位。某觉发现故障并确定故障的部位。某些时候些时候,损坏了的元器件会变色、起损坏了的元器件会变色、起泡或出现烧焦的斑点；烧坏的器件泡或出现烧焦的斑点；烧坏的器件会产生
19、一些特殊的气味；出故障的会产生一些特殊的气味；出故障的芯片会变得很烫；另外芯片会变得很烫；另外,有时用肉眼有时用肉眼也可以观察到虚焊或脱焊处也可以观察到虚焊或脱焊处。3.拔插法拔插法w所谓所谓“拔插法拔插法”,是通过是通过拔插智能仪表机内一些插件板、拔插智能仪表机内一些插件板、器件来判断故障原因的方法。器件来判断故障原因的方法。如果拔除某一插件或器件后仪如果拔除某一插件或器件后仪表恢复正常表恢复正常,则就说明故障发则就说明故障发生在那里生在那里 4.元器件交换试探法w这种方法要求有两台同型这种方法要求有两台同型号的仪表或有足够的备件。将一号的仪表或有足够的备件。将一个好的备品与故障机上的同一元
20、个好的备品与故障机上的同一元器件进行替换器件进行替换,查看故障是否消除查看故障是否消除,以找出故障器件或故障插件板以找出故障器件或故障插件板。5.信号对比法信号对比法w 这种方法也要求有两台同型号的仪表,其中有一台必须是正常运行的。使用这种方法还要具备必要的设备,例如,万用表、示波器等。按比较的性质可将其分为电压比较、波形比较、静态电阻比较、输出结果比较、电流比较等。w 具体的做法是：让有故障的仪表和正常的仪表在相同情况下运行,而后检测一些点的信号,再比较所测的两组信号。若有不同,则可以断定故障出在这里。这种方法要求维修人员具有相当的知识和技能。6.升降温法升降温法w有时有时,仪表工作时间较长
21、或在夏季工作环境温仪表工作时间较长或在夏季工作环境温度较高时就会出现故障。关机检查时正常度较高时就会出现故障。关机检查时正常,停一停一段时间再开机也正常段时间再开机也正常,但是过一会儿又出现故障但是过一会儿又出现故障,这种故障是由于个别这种故障是由于个别IC或元器件性能差或元器件性能差,高温特高温特性参数达不到指标要求所致。为了找出故障原因性参数达不到指标要求所致。为了找出故障原因,可以采用升降温方法。所谓降温可以采用升降温方法。所谓降温,就是在故障出就是在故障出现时现时,用棉纤将无水酒精在可能出故障的部位抹用棉纤将无水酒精在可能出故障的部位抹擦擦,使其降温使其降温,观察故障是否消除。所谓升温
22、观察故障是否消除。所谓升温,就是就是人为地把环境温度升高人为地把环境温度升高,比如将加热的电烙铁靠比如将加热的电烙铁靠近有疑点的部位（注意近有疑点的部位（注意,切不可将温度升得太高切不可将温度升得太高以致损坏正常器件）以致损坏正常器件）,试看故障是否出现试看故障是否出现7.骑肩法骑肩法w骑肩法也称并联法。把一块好的IC芯片安装在要检查的芯片之上,或者把好的元器件（电阻、电容、二极管、三极管等）与要检查的元器件并联,保持良好的接触。如果故障出自于器件内部开路或接触不良等原因,则采用这种方法可以排除。8.电容旁路法电容旁路法w当某一电路产生比较奇怪的现象当某一电路产生比较奇怪的现象,例例如显示器上
23、显示混乱时如显示器上显示混乱时,可以用电容旁路法确可以用电容旁路法确定有问题的电路部分。例如定有问题的电路部分。例如,将电容跨接在将电容跨接在IC的电源和地端；将晶体管电路跨接在基极输的电源和地端；将晶体管电路跨接在基极输入端或集电极输出端入端或集电极输出端,观察对故障现象的影响。观察对故障现象的影响。如果电容旁路输入端无效如果电容旁路输入端无效,而旁路它的输出端而旁路它的输出端时时,故障现象消失故障现象消失,则问题就出现在这一级电路则问题就出现在这一级电路中。中。9.改变原状态法改变原状态法w一般来说,在故障未确定前,不要随便触动电路中的元器件,特别是可调整式元器件更是如此,例如电位器。但是
24、,如果事先采取复位参考措施（例如,在未触动前先做好位置记号或测出电压值或电阻值等）,必要时还是允许触动的,也许改变之后故障会消除。10.故障隔离法故障隔离法w故障隔离法不需要相同型号的故障隔离法不需要相同型号的设备或备件做比较设备或备件做比较,而且安全可靠。而且安全可靠。根据故障检测流程图，分割包围根据故障检测流程图，分割包围逐步缩小故障搜索范围逐步缩小故障搜索范围,再配合信再配合信号对比、部件交换等方法号对比、部件交换等方法,一般会一般会很快查到故障所在很快查到故障所在11.使用工具诊断法使用工具诊断法w 利用维修工具和测试设备对利用维修工具和测试设备对IC芯片、电阻、电容、二极管、三芯片、
25、电阻、电容、二极管、三极管、晶闸管等元器件进行测试、极管、晶闸管等元器件进行测试、分析、判断。测试观察的内容主分析、判断。测试观察的内容主要是信号波形、电流、电压、频要是信号波形、电流、电压、频率、相位等参数率、相位等参数,根据这些所得信根据这些所得信息进行故障诊断息进行故障诊断 12.直接经验法直接经验法w维修人员经过一定时间的维护实维修人员经过一定时间的维护实践践,对于所使用的仪表系统已比较熟对于所使用的仪表系统已比较熟悉悉,积累了丰富的经验积累了丰富的经验,清楚什么部位清楚什么部位有什么特征有什么特征,什么是正常现象什么是正常现象,什么是什么是异常现象。当系统发生故障时异常现象。当系统发
26、生故障时,常常常常可用直接观察的方法可用直接观察的方法,凭借维修经验凭借维修经验,找出故障并迅速排除找出故障并迅速排除。13.软件诊断法软件诊断法w软件诊断法也是智能仪表的一软件诊断法也是智能仪表的一种有效的故障诊断方法。通常智种有效的故障诊断方法。通常智能仪表都是具有故障自动诊断功能仪表都是具有故障自动诊断功能能,这是由预先编制的软件程序实这是由预先编制的软件程序实现的。或者是编程人员通过编程现的。或者是编程人员通过编程器在线仿真查看故障所在。器在线仿真查看故障所在。w智能仪表在完成制作或维修之后都要进行调试,通常可将智能仪表的调试分为硬件调试、软件调试和样机联调。硬 件 调 试有 问 题？
27、Y修 改N软 件 调 试Y修 改N联 调硬 件 故 障？YNY完 成 样 机N有 问 题？软 件 故 障？智能仪表智能仪表 调试调试 流程流程 硬件电路调试方法w1.静态测试 静态测试的方法如下 (1)在仪表加电之前,先用万用表等工具,根据硬件电气原理图和装配图仔细检查仪表线路的正确性,并核对元器件的型号、规格和安装是否符合要求。应特别注意电源的走线,防止电源之间的短路和极性错误,并重点检查扩展系统总线（地址总线、数据总线和控制总线）是否存在相互间的短路或与其他信号线的短路,同时要仔细检查插件插入的位置和引脚是否正确。软件调试在这里就不做介绍了 w(2)加电后检查各插件引脚的电位,仔细测量各点电位是否正常,尤其应注意单片机的插座上的各点的电位,若有高压,联机时将会损坏仿真器。此外,如果发现某器件太热、冒烟或电流太大等现象,应马上切断电源,重新查找故障。为慎重起见,器件的插入可以分批进行,逐步插入,以避免大面积损坏器件。w(3)在不加电的情况下,除单片机以外,插上所有的元器件,用仿真头将仪表的单片机插座和仿真器的仿真接口相连,这样便为联机调试作好了准备。结束结束w 祝大家工作顺利祝大家工作顺利,身体健康身体健康!w w 徐州淮海电子传感工程研究所徐州淮海电子传感工程研究所w 二零一零年五月二十九日二零一零年五月二十九日
