Федеральное агентство по образованию

ВОЛОГОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра управляющих и вычислительных систем

Основы технической диагностики

Методические указания к лабораторным работам

Факультет электроэнергетический

Специальность 140604 «Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов»

230101 «Вычислительные машины, комплексы, системы и сети»

Вологда

2008

УДК 681.518.54

Основы технической диагностики: методические указания к лабораторным работам - Вологда: ВоГТУ, 2008. - 20 с.

В методических указаниях приведены краткие сведения о методе псевдослучайного тестирования цифровых объектов с использованием процедур сигнатурного анализа. Сформулирован перечень учебно-исследовательских задач, решаемых при создании систем тестового диагностирования. Представлены основные методические приемы, необходимые для реализации заданий лабораторного практикума путем использования программы компьютерного моделирования Electronics Workbench.

Утверждено редакционно-издательским советом ВоГТУ

Составители: Андреев А.Н., канд. техн. наук, доцент каф. УВС ВоГТУ

Андреев М.А., ассистент каф. УВС ВоГТУ

Рецензент: Анкудинов В.Б., канд. техн. наук, доцент каф. АВТ ВоГТУ

Введение

Лабораторное сопровождение дисциплины «Основы технической диагностики» для специальностей электротехнического направления требует специализированного дорогостоящего лабораторного оборудования, приобретение которого в существующих условиях финансирования высшей школы представляется весьма проблематичным. В качестве альтернативного варианта в сложившейся ситуации весьма рациональным с точки зрения финансовых затрат является лабораторный комплекс, реализованный на основе современных компьютерных технологий моделирования различных объектов. Наиболее распространенными продуктами в этой сфере являются программы расчета и моделирования электронных схем, являющиеся при этом условно бесплатными.

Одной из подобных программ является Electronics Workbench (продукт фирмы Interactive Image Technologies Ltd.), пользовательский интерфейс которой в максимальной степени приближен к реальным условиям создания и отладки макетных образцов электронных устройств. Модель электрической схемы «собирается» в поле редактирования (моделирования) из элементов, извлекаемых из библиотек, и электрических связей, вводимых по желанию пользователя. Дополнительно в схему включаются измерительные приборы для визуального отображения и документирования получаемых результатов.

Большинство программ моделирования содержат в базах данных информацию как о пассивных элементах электронных устройств (резисторы, конденсаторы, индуктивности) так и активных (диоды, транзисторы, аналоговые и цифровые микросхемы и т.п.) Модели чаще всего представлены эквивалентными схемами. Чем сложнее структура элемента, тем сложнее его эквивалентная схема. Далеко не всегда реализованная схема модели с высокой степенью адекватности соответствует реальному электронному устройству. Абсолютный уровень соответствия может быть оценен лишь путем сопоставления результатов моделирования и физического эксперимента для реально существующего объекта.

Расчеты, выполняемые программами моделирования, базируются на внутренних описаниях схем. Уравнения электрических цепей составляются на основе известных законов (Ома, Кирхгофа) с применением классических методов узловых потенциалов и контурных токов /1/. Полученные уравнения решаются путем применения хорошо известных численных методов. Обычно уравнения решаются для разных видов сигналов, а именно: на постоянном токе (DC – direct current) и на переменном токе (AC - alternating current). Также реализуется режим расчета переходных процессов (Transient).

Результаты расчетов выводятся для анализа в различном виде: традиционном цифровом и графическом. Наряду с классическими измерительными приборами (амперметр, вольтметр) широко применяются другие виртуальные приборы: мультиметр, осциллограф, функциональный генератор, анализатор частотных характеристик, генераторы и анализаторы цифровых сигналов.

Дополнительным положительным моментом применительно к задачам технической диагностики является тот факт, что практически для любого элемента схемы возможно задание дефектов (faults) с целью имитации реальных состояний объекта. Наличие в составе виртуальных инструментальных средств многоканального логического анализатора уже позволяет решать некоторые задачи диагностирования дискретных объектов /2/.

Решение более сложных задач, например тестового диагностирования, требует нестандартных и нетрадиционных подходов. Далее демонстрируется вариант реализации учебного виртуального лабораторного комплекса, в котором реализуется метод псевдослучайного тестирования с применением операций и процедур сигнатурного анализа применительно к цифровым объектам.