摘要：以現(xiàn)代測試技術(shù)、信號處理、信息融合等理論為基礎(chǔ)，以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在模擬電路故障診斷中的應(yīng)用為主線，詳細(xì)討論BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在模擬電路故障診斷中的應(yīng)用和故障特征提取方法。采用多頻組合法建立了故障樣本集。對選定的待測電路在元件存在容差的條件下，仿真驗證了BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于模擬電路故障診斷的可行性。
關(guān)鍵詞：故障診斷；模擬電路；BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；故障特征提取

O 引 言
隨著電子工業(yè)的發(fā)展，電子設(shè)備越來越復(fù)雜，其中的模擬器件和電路不可缺少。理論分析和實際應(yīng)用表明，這些設(shè)備中的模擬電路比數(shù)字電路更容易發(fā)生故障。對這種設(shè)備的維護(hù)和保養(yǎng)十分復(fù)雜，需耗費大量的精力和財力。另外，隨著超大規(guī)模模擬電路的發(fā)展和電子器件復(fù)雜性的提高，傳統(tǒng)的人工故障診斷方法已經(jīng)無法滿足要求，這就迫使科技人員進(jìn)一步探索新的測試?yán)碚摵头椒?，研制新的測試設(shè)備以適應(yīng)社會的需求。

l BP網(wǎng)絡(luò)簡介
1．1 BP網(wǎng)絡(luò)模型
圖1為一個三層前饋網(wǎng)絡(luò)模型，由輸入層、輸出層和隱層3部分組成。根據(jù)需要，可以有多個隱層。每一層的每個神經(jīng)元(結(jié)點)的輸出經(jīng)連接權(quán)值加權(quán)求和作為下一層每個神經(jīng)元的輸入，層與層之間沒有反饋。

1．2 BP網(wǎng)絡(luò)用于故障診斷的基本思想
BP網(wǎng)絡(luò)用于模擬電路故障診斷的基本思想為：確定了電路的待測狀態(tài)集后，求電路處于其中一種狀態(tài)時的響應(yīng)(通常是測試點的電壓)必要的預(yù)處理，作為對應(yīng)狀態(tài)類的一個特征。對狀態(tài)集中的每一類狀態(tài)，都按上述方法獲取大量特征，并從中篩選出具有代表性的特征構(gòu)造訓(xùn)練樣本集。然后，用這些樣本訓(xùn)練與所求問題相對應(yīng)規(guī)模的BP網(wǎng)絡(luò)。BP網(wǎng)絡(luò)的輸入節(jié)點數(shù)應(yīng)與特征向量的維數(shù)相同。輸出節(jié)點的維數(shù)等于待測故障狀態(tài)的類別數(shù)。在訓(xùn)練時，把狀態(tài)特征輸入到BP網(wǎng)絡(luò)的輸入節(jié)點，要求網(wǎng)絡(luò)的輸出能正確指出電路狀態(tài)所屬類別。在做實際電路診斷時，對被測電路施加與產(chǎn)生樣本時相同的激勵和工作條件，取得相應(yīng)特征，將此特征輸入到已訓(xùn)練好的BP網(wǎng)絡(luò)。由BP網(wǎng)絡(luò)的輸出判斷電路中是否有故障；如有，則定位故障。
為了從最大程度上隔離和識別故障，采用多頻測試的方法。這時，從哪些頻率點提取故障特征成為首要問題，測試頻率選擇的好壞直接影響到對故障的分辨能力和診斷效果及樣本選擇。
1．3 BP故障特征提取
提取故障特征是模擬電路故障診斷的關(guān)鍵，也是構(gòu)造樣本集的基礎(chǔ)。
基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的模擬電路故障診斷系統(tǒng)，主要包括兩個過程：學(xué)習(xí)(訓(xùn)練)過程，診斷(測試)過程。其中每個過程都包括數(shù)據(jù)預(yù)處理和特征提取2部分。整個故障診斷系統(tǒng)的過程如圖2所示。

如何有效提取優(yōu)質(zhì)的模擬電路故障特征，是進(jìn)行電路故障診斷和測試的難點所在。在設(shè)計模擬電路故障診斷系統(tǒng)時，能夠快速、有效地提取反映電路的故障信息的特征是進(jìn)行故障診斷的關(guān)鍵所在。