数字信号处理技术在故障检测和定位中的应用
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【摘 要】数字信号处理技术作为重要现代技术，在社会生活中发挥着重要作用。通过利用数字信号处理技术，提高故障检测与定位的准确性。有鉴于此，本文分析数字信号处理技术的特点与应用，分析故障检测与定位中数字信号处理技术的应用。
【关键词】故障检测与定位;数字信号处理;技术应用
近年来，随着科技的发展，数字信息处理技术的作用得到了全面的发挥。数字信息处理技术能够有效的打破传统的通信方式存在的问题，数字信息工程得到长足的发展。数字信息技术能够保证各界对信息活动的需求，保证信息活动的正常进行。
1、数字信号技术的内涵和特点
1.1内涵
数字信号处理器是一种专业的信号处理设备。它将采集到的原始数据信号发送给数字信号处理器。通过信号滤波、采样处理和数字信号传输，根据实际需要实现了信号的转换。该信号处理技术广泛应用于医疗卫生、自动化工程、雷达探测、航空航天等领域。在科学技术不断发展的过程中，数字信号技术受到了企业的青睐。以其为核心的产品和技术在电子信息工程中发挥着不可替代的作用。
1.2特点
数字信号处理技术提取信号数据，滤除有效信息和无效信息，最终将有效信息转换成更合适的信号形式，使信号更加稳定、准确。以往的技术主要采用模拟信号，但这种方法使得数据参数难以修改，信号灵敏度不高。在数字信号技术中，采用了二进制逻辑技术。该技术对声音、温度和颜色的变化具有很强的感知能力和适应性。更好的信号输入和输出。
2、数字信号处理技术的优点
2.1适用范围大
数字信号处理技术广泛应用于各个领域，具有广泛的适用性。数字信号处理技术可以应用于许多领域，因为数字信号处理器有多种类型，可以被各种软件使用，也可以根据不同的需要进行选择。当操作员在数字处理系统中存储数据时，他们可以很容易地将各种信息处理转换成所需的形式，以计算机网络技术为例，在计算机中，数字信号可以作为调制处理器的技术使用，将数字信号处理技术应用于程序编程中。
2.2处理速度快
与模拟信号处理器相比，数字信号处理器在高速处理方面有着明显的优势能力。数字信号模拟器自身具有的芯片与其他芯片较为不同，主要采用哈佛结构，电子工程的专业人士可以将数字信息程序和存储的空间进行独立开来，保证两者互不干扰，形成数字信号处理器的工作流程。将数字信号处理系统与传统的信号处理相比较，数字信号可以在处理的过程中，进行其他指令的识别和处理，这样就大大的提高了信息处理的效率，提高了速度。
3、数字信号处理技术在故障检测和定位中的应用
3.1方法
通过给定的敏感传递路径，刺激的传递包括至少一次跃迁（0-1或1-0）;对输出信号、输出电流或输出电压，每小时进行一次取样;用信号处理对数字化转换后的样品進行分析。这个方法主要是使给定的路径变得敏感，以刺激缺陷并使其消耗能量或停止传递。在停止传递时，产生显著功耗的缺陷会改变供电电流波形，从而影响电压输出。为了检测和定位故障和缺陷，将使用输出信号中存在或不存在的转换，比如波形变化。在故障检测和故障诊断方面的过渡刺激的潜力，已经在电压输出测试法中得到了认可。结果显示过渡也是当前测试环境下的良好刺激。
输出信号的过度采样，可以从这些信号波形中提取更多的信息。这种提取是通过对输出信号的频谱进行一些信号处理来估计的。不同类型的分析导致频谱估计。在本项研究中，采用一个8点快速傅里叶变换法（FFT）进行频谱估计，可以检测到因故障或缺陷引起的显著波形变化，甚至，仅仅是频谱的一小部分（DC，第一次谐波）都可以检测到。迄今为止，该分析法比其他任何信息提取方法都简单。
3.2检测
文中的所有结果，包括FFTS，都是通过HSPICE仿真获得的，FFTS是在一个40NS区间（不允许稳定时间）内进行评估的，继电器触点的寄生电容是采用电阻建立模型的。
3.2.1桥接
信号和电线接地端（GND）之间的桥接会导致固定0故障时，往往会将电路转换成电流电压转换器。事实上，信号和电线接地端之间的寄生桥接，很容易检测到大量的值，即使这些值不会导致固定0故障，因此，在逻辑输出值的基础上，进行故障检测存在困难。
对信号和数字电源（VDD）之间的寄生桥接，按电流分量振幅计算的结果，与上一组与GND桥接的结果相似。
其他模型结果显示，非VDD或GND信号之间的寄生电阻桥接点，也可以在很大范围内检测到。比如，在接点15和19之间，或者10和14之间的桥接点。只需要两个相反的逻辑值接点足够长，导致的电流消耗足以被检测到，这种桥接即使并没有引起较差的逻辑值，也是可以被检测到的。
3.2.2开路
造成浮栅的开路故障通常不会导致电流频谱的显著改变。但是会将转换传递到输出引脚，通过观察电压，可以检测到内在的转换。即使通过观察逻辑值，也可以检测到转换，其他信息可以通过8点位快速离散
傅里叶变换法（FFT）算得，的确，我们可以采用第一谐波相位分量来估计延迟。
3.2.3完善技术
为了解释这项显著静态电流技术法，我们考虑一种简单PSEUDO-NMOS2输入NAND，接着是一个CMOS静态逻辑电路，模拟三种不同情况：无故障;在NAND输出和GND之间有一个10千欧的电容桥;在NAND输出和VDD之间有一个10千欧的电容桥;在每一种情况下，一个NAND输入被应用提升转换，另一个被设置为逻辑转换，无故障的一组，波形中会出现一个转换，而且都被设置为逻辑输入时，会产生显著得消耗。NAND输出和GND之间得桥接，在第一部分得刺激下，会通过增加消耗，在第一谐波振幅内造成显著减弱。因此，桥接很容易被检测到。在NAND输出和VDD之间得桥接，也可以被检测到，这种检测会改变NANDP-NETwOrk的阻抗结果，但是这种改变不足以改变逆变器的逻辑输出值。
3.3定位和诊断
在这一节中，主要研究定位探测电位节点，并诊断原因。基于以下几点设计定位程序：
转换激发的寄生接触会显著影响电流的第一谐波振幅;非转换激发的寄生接触可能只会造成DC消耗，而不会影响电流的第一谐波振幅;
检测只取决于第一谐波振幅的变化。逐步探索从输入到输出的网络组合，在转换传递路径中每次增加一个节点，这样就可以通过观察电流第一谐波振幅变化来定位节点。因此，一个定位程序可以从转换得输入节点开始，每一步转换传递步骤，都采用FFT算法检测第一谐波振幅的显著变化。传递遇到缺陷节点时会及时的产生变化。最好在一个电路中只传递一个转换。
4、结语
综上所述，由于我国的社会经济体制不断的完善，要想进一步促进电子信息工程的长远发展，相关的工作人员就要合理的利用数字信号技术，逐步完善电子信息工程的硬件设备。
参考文献：
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[2]林杰，章文炳.数字信号处理对电子测量与仪器的影响探讨[J].现代制造技术与装备，2019（01）：32-33.
[3]王振霞，靳晨聪，薄立康.数字信号处理技术在气体检测中的应用[J].电子技术与软件工程，2018（24）：91.
（作者单位：陕西凌云电器集团有限公司）
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