СПОСОБ ЭКСПРЕСС-ДИАГНОСТИКИ МНОГОКАНАЛЬНЫХ ЦИФРОВЫХ БЛОКОВ Российский патент 1999 года по МПК G01R31/28 G06F11/26 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной техники и может быть использовано для контроля работоспособности цифровых блоков и схем, для поиска и локализации в них неисправностей как в процессе регулировки, так и в процессе эксплуатации.

Известен патент США N 3719885, кл. G 01 R 15/12, 1973, совокупность операций которого ограничивает применение для цифровых блоков с двунаправленными шинами.

Известен "Способ поиска дефектов в цифровых блоках и устройство для его осуществления" а. с. N 1260884 G 01 R 31/28, 1985, в котором совокупность операций формирует псевдослучайные многоразрядные кодовые комбинации, подают их на соответствующие входы диагностируемого объема, регистрируют полученные уровни, сравнивают результаты, измеряют уровни направления на шинах, фиксируют годность/негодность объекта.

Недостаток способа - операции не позволяют выявить совокупность отказов для наиболее полного анализа причин дефекта.

Прототипом предполагаемого изобретения является "Способ определения места и характера дефектов электрической схемы" по а.с. N 1401419, G 01 R 31/28, состоящий в совокупности и последовательности действий: воздействуют на объект контроля тестовым сигналом, регистрируют реакции объекта контроля, сравнивают зарегистрированные сигналы с эталонными, осуществляют воздействие на объект тестовым сигналом типа белый шум и осуществляют регистрацию энергетического спектра.

Недостаток данного способа - ограниченная область применения, в частности для цифровых блоков, т.к. отсутствует формирование сигналов с заданными параметрами в амплитудно-временной области по статистике отказов для диагностики.

Технический результат предполагаемого изобретения - повышение эффективности диагностики за счет операции формируют сигналы по амплитудно-временным параметрам в заданном объеме по отказам полной проверки объекта.

Технический результат достигается тем, что в способе экспресс диагностики многоканальных цифровых блоков, заключающимся в том, что воздействуют на объект контроля тестовым сигналом, регистрируют отклики объекта контроля, сравнивают эталонные и зарегистрированные отклики объекта контроля, дополнительно задают в цифровом коде информационно-ценные амплитудно-временные значения тестового сигнала и эталонных откликов объекта контроля, формируют тестовые сигналы по заданным в цифровом коде информационно-ценные амплитудно-временным значениям в заданном объеме, осуществляют воздействие на соответствующие входы объекта контроля тестовыми сигналами с заданной временной разновременностью, фиксируют отклонения от эталонных в откликах объекта контроля во временной области на соответствующее воздействие, визуализируют по окончании полного объема воздействий виды отклонений, возобновляют формирование тестовых сигналов по заданным в цифровом коде информационно-ценные амплитудно-временным параметрам в заданном объеме до первого отклонения и периодически повторяют данное воздействие до устранения отклонения, визуально отображают принятое решение по результатам диагностики.

Введение операции. Задают в цифровом коде информационно-ценные амплитудно-временные значения тестовых сигналов, управляющих потенциалов и соответствующих откликов необходимо и достаточно для повторения определенного набора сложных сигналов с определенной информативностью, например, речевой сигнал, кардиосигнал, вибрация двигателя или исполнительные команды с "дребезгом". Подобный набор сигналов необходим при проверке многоканальных цифровых систем типа "черный ящик", работающих на спасаемые эвакуируемые накопители информации (ЭНИ) или в режиме передачи по радиоканалу.

Введение операции. Формируют тестовые сигналы по заданным в цифровом коде амплитудно-временным параметрам необходимо и достаточно для синтеза сложных сигналов в качестве эталонных образов, обладающих определенной информативностью, например, речевой сигнал, кардиосигнал, вибрация двигателя или исполнительные команды с "дребезгом". Комплекс тестовых сигналов должен содержать: амплитудную, временную/частотную модуляцию, трапецеидальную форму, имитировать медленные сигналы-температуру, давление - при моделировании однократных случайных отклонений.

Введение операции. Осуществляют воздействие на соответствующие входы объекта контроля тестовыми сигналами с заданной временной разновременностью, необходимо и достаточно для проверки работоспособности алгоритма работы объекта контроля (ОК) во временной области, например, изменение программы формирования выходного информационного сигнала. К таким изменениям могут относиться: квант представления при квантовано-импульсной модуляции, дискретность преобразования разновременностей входных воздействий, начальный код информационного сигнала.

Введение операции. Фиксируют факт отклонения в откликах (информационных сигналах, связях на программируемых разъемах...) схемы во временной области на соответствующее воздействие необходимо и достаточно для подтверждения работоспособности схемы ОК и выявления отклонений в работе для последующего устранения причин.

Введение операции. Визуализируют по окончании полного объема воздействий виды отклонений необходимо и достаточно для логического анализа наиболее вероятных причин отклонений и принятия решения их устранения путем возобновления формирования воздействий.

Введение операции. Возобновляют формирование тестовых сигналов по заданным в цифровом коде амплитудно-временным параметрам в заданном объеме до первого отклонения необходимо и достаточно для введения схемы ОК в режим, при котором проявляется дефект для устранения причин.

Введение операции. Периодически повторяют данное воздействие до устранения дефекта необходимо и достаточно для воздействия на схему ОК сигналом в режиме проявления дефекта. Данная операция позволяет выявить причину дефекта с последующим устранением. После устранения причин отказа алгоритм операции возобновляет формирование тестовых сигналов продолжает последующие сигналы.

Введение операции. Визуально отображают принятое решение по результатам проверки необходимо и достаточно для проведения комплексной оценки причин отклонения с последующим их устранением, а также в случае годности объекта.

Таким образом, совокупность и последовательность введенных операций обеспечивают технический результат:
- повышение эффективности диагностики за счет операции формируют сигналы по амплитудно-временным параметрам в заданном объеме по отказам полной проверки объема,
- комплексную проверку многоканального ОК,
- комплексное выявление отклонений в работе ОК упрощает выявление причин отклонений,
- качество диагностики повышается воздействиями со случайными отклонениями в контролируемых/преобразуемых сигналах,
- задание временных сдвигов между сигналами оптимального объема воздействий и контроль откликов обеспечивает экспресс диагностику ОК,
- отсутствие сложных операций позволяет реализовать его с небольшими габаритно-весовыми характеристиками, создавая условия проведения диагностики ОК (например, на газопроводах...) практически без демонтажа.

На фиг. 1 даны варианты воздействий на объем контроля, на фиг. 2 - вариант структурной схемы системы для осуществления способа.

Вариант системы экспресс диагностики многоканальных цифровых блоков содержит объект контроля 1, подключенный к синтезатору воздействий 2 и блоку обработки данных 3. Входная шина 4 через задатчик тестов 5 связана с синтезатором воздействий 2 и блоком обработки данных 3. Блок управления 6 связан с синтезатором воздействий 2, блоком обработки данных 3 и блоком отображения 7.

Способ осуществляется следующим образом.

В исходном состоянии в зависимости от задач, выполняемых объектом контроля (ОК) 1, задают (реализуется задатчиком 5 тестов) в цифровом коде амплитудно-временные значения тестовых сигналов, программирующих потенциалов, критические величины определенных параметров, при превышении которых ОК 1 отключается от питания...

В начале работы регистрируют (блоки обработки данных 3) соответствие/отклонение схемы ОК 1 статическим параметрам: ток потребления, наличие требуемых связей, потенциалы. . . на входных/выходных шинах/разъемах. При отсутствии катастрофических отклонений, например, превышение ОК предельно-допустимой величины тока потребления, формируют последовательность тестовых сигналов по заданным в цифровом коде амплитудно-временным параметрам в заданном объеме. Данная операция реализуется блоком 6 управления при сигнале с блока 3 обработки о соответствии тока потребления последовательностью импульсов с задатчика 5 тестов:
загружается синтезатор 2 воздействий, определяющий режим работы объекта контроля 1, например, начальный код информационного сигнала, дискретность преобразования, критерии отклонений-параметрические, катастрофические...

задаются параметры формируемых воздействий на синтезатор 2 воздействий для дискретных и аналоговых сигналов: время, амплитуда - фиг. 1.af речевой сигнал, фиг. 1bf - вибрация, из которой должна быть выделена и передана огибающая, фиг. 1cf - изменения медленных физических величин типа температура/давление, фиг. 1.df - однократный удар, фиг. 1.ef - выделение из случайного сигнала отклонений от допустимых норм U⁺, U^-,
задается эталон первого отклика объема 1 контроля в виде, например, величин временных интервалов при квантовано-импульсной модуляции (КВИМ) в блоке 3 сравнивают с откликом (фиг...)f). Смена образов выполняется по результатам операции Сравнивают, т. к. результаты преобразования объект контроля 1 выводит последовательно о соответствующем воздействии.

Осуществляют воздействие на соответствующие входы схемы тестовыми сигналами фиг. 1 с заданной разновременностью, определяемой блоком 6 управления.

Сравнивают зарегистрированные отклики/сигналы с эталонными, которые представляют минимаксные величины. Результаты операции имеют два значения: меньше (минимума) - больше (максимума). В зависимости от требований к контролируемым откликам они могут быть приняты как катастрофические, т.е. требующие экстренных мероприятий. К таким могут быть отнесены, например, резкое падение давления в салоне/двигателе самолета. .. Данная операция выполняется блоком 3 при помощи цифровой схемы сравнения типа 564 ИП2, имеющей выходы "= ", "<", ">".

Фиксируют отклонения в откликах ОК блоком 3 обработки на воздействия по соответствующим входам ОК тестовыми сигналами с заданной временной разновременностью. Отклики схемы ОК могут быть нескольких структур, например, последовательный цифровой двоичный код для записи в системы типа "черный ящик" (эвакуирываемый накопитель) или в виде квантованно-импульсной модуляции (КВИМ) для передачи по радиоканалу о факте/виде катастрофического отказа. Данная операция выполняется блоком 3 обработки данных, в частности при помощи ПВЦ.

Фиксируют отклонения в откликах схемы во временной области на соответствующее воздействие. Для комплексного анализа отказов и выявления причин отклонения регистрируются дифференцировано с количественным представлением. Данные операция реализуется на известных технических решениях: амплитуда - пороговым методом, временные интервалы - ПВЦ, счет - счетчиками типа 564ИЕ10...

По окончании воздействия полным объемом сигналов и при наличии отклонений в работе ОК 1 возобновляют формирование тестовых сигналов по заданным в цифровом коде амплитудно-временным параметрам в заданном объеме до первого отклонения блоком управления 6. Команда возобновления формирования воздействий выдается при выполнении двух критериев: факт наличия отклонения с блока обработки 3 и факт окончания формирования последнего сигнала-воздействия в блоке 2. Последовательность формирования тестовых сигналов сохраняется до регистрации первого отклонения. Блок 2 в данном случае переходит в режим: периодически повторяют данное воздействие до устранения дефекта. Период повторения задается порядка 10...60 Гц для удобства отыскания причин при помощи стандартных средств измерения. После устранения причины отклонения возобновляется формирование следующего сигнала/воздействия. Результаты визуально ОТОБРАЖАЮТ блоком 7 по данным сравнения в блоке 3.

Способ был проверен в макете контрольно-технологической аппаратуры (КТА) на этапе эскизного проекта прибора контроля 16 сигналов. Техническая реализация КТА выполнена на ИС серий 553, 564 и 140. В процессе проверки имитировались разновременности между сигналами в пределах 0, 10...30 мкс, 20...60 мс и различные их формы типа "дребезг" контактов, длительность начала сигнала 0,5 мкс или более 5 мкс. Алгоритм диагностики предусматривал изменения по 10 управляющим входам объекта контроля для обеспечения полной проверки работы схемы. Выходная информация контролируемого прибора представлялась в виде:
- квантовано-импульсной модуляции по двум выходам или
- последовательно двоичного кода по третьему выходу и содержала результаты преобразования о величине разновременности между сигналами... Дискретность КВИМ - 0,5 мкс, длительность информационного сигнала 15...200 мкс.

Положительный эффект технического режима определился временем проверки - не более 1 мин против 1-2 ч при проверке стандартными средствами (как минимум 16 генератора типа Г5-54). Результаты проверки дублировались контролем информационных сигналов объекта контроля системой с цифровым представлением КВИМ (порядка 2 м бумаги при массе системы более 50 кг, оперативностью выявления дефекта и генерацией соответствующего воздействия для устранения причин при минимальном объеме дополнительной аппаратуры (осциллограф).

Изобретение относится в автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для контроля работоспособности цифровых блоков и схем, для поиска и локализации в них неисправностей как в процессе регулировки, так и в процессе эксплуатации. Техническим результатом является повышение эффективности диагностики. Технический результат достигается за счет того, что воздействуют тестовым сигналом на объект контроля, регистрируют отклики объекта контроля, сравнивают эталонные и зарегистрированные отклики, задают в цифровом коде значения тестовых сигналов и эталонных откликов объекта контроля, формируют тестовые сигналы по заданным в цифровом коде значениям, осуществляют воздействие на соответствующие входы объекта контроля тестовыми сигналами, фиксируют отклонения в откликах объекта контроля во временной области на соответствующее воздействие, визуализуют виды отклонений в откликах объекта контроля, возобновляют формирование тестовых сигналов по заданным в цифровом коде значениям до первого отклонения и периодически повторяют данное воздействие до устранения отклонения, визуально отображают принятое решение по результатам диагностики. 2 ил.

Способ экспресс-диагностики многоканальных цифровых блоков, заключающийся в том, что воздействуют тестовым сигналом на объект контроля, регистрируют отклики объекта контроля, сравнивают эталонные и зарегистрированные отклики объекта контроля, отличающийся тем, что задают в цифровом коде информационно-ценные амплитудно-временные значения тестовых сигналов и эталонных откликов объекта контроля, формируют тестовые сигналы по заданным в цифровом коде информационно-ценные амплитудно-временным значениям в заданном объеме, осуществляют воздействие на соответствующие входы объекта контроля тестовыми сигналами с заданной временной разновременностью, фиксируют отклонения от эталонных в откликах объекта контроля во временной области на соответствующее воздействие, визуализируют по окончании полного объема воздействия виды отклонений в откликах объекта контроля, возобновляют формирование тестовых сигналов по заданным в цифровом коде информационно-ценным амплитудно-временным значениям в заданном объеме до первого отклонения и периодически повторяют данное воздействие до устранения отклонения, визуально отображают принятое решение по результатам диагностики.