模拟电路统一软故障诊断的研究

第27卷第11期·1060·

电子测量与仪器学报

JOUＲNAL OF ELECTＲONIC MEASUＲEMENT AND INSTＲUMENT

Vol .27No .11

2013年11月

收稿日期：2013-05Ｒeceived Date ：2013-05*基金项目：国家自然科学基金（61201031，61171079）资助项目

DOI ：10．3724/SP．J．1187．2013．01060

模拟电路统一软故障诊断的研究

*

胡

梅

1

胡列峰

2

明德祥

1

（1．国防科学技术大学机电工程与自动化学院长沙410073；2．湖南出入境检验检疫局长沙410004）

摘

要：在模拟电路故障诊断的诸多方法中，模拟电路统一软故障诊断方法成为新的研究热点。从模拟电路统一软故障诊

断方法的提出，

到模拟电路统一软故障诊断方法的改进，将其与基于多种方法融合的模拟电路软故障诊断方法做了比较。最后重点分析了模拟电路统一软故障诊断的研究现状和存在的不足，基于实用化的角度，从统一的模拟电路故障诊断的功

能模块划分原则和方法、通用的模拟电路故障可诊断性分析方法、通用的模拟电路模块化分级诊断软故障诊断方法、统一的诊断效果评估指标4个方面指出了模拟电路统一软故障诊断的发展趋势。关键词：模拟电路；统一软故障诊断；SBT ；SAT ；可诊断性分析中图分类号：TN431．1

文献标识码：A

国家标准学科分类代码：510

Study on unified soft fault diagnosis of analog circuits

Hu Mei 1

Hu Liefeng 2

Ming Dexiang 1

（1．College of Mechatronics Engineering and Automation ，National University of Defense Technology ，Changsha ，

410073，China 2．Hunan Entry-exit Inspection and Quarantine Bureau ，Changsha ，410004，China ）

Abstract ：Among the methods of fault diagnosis of analog circuit ，

the unified soft fault diagnosis method has become a new hotspot．Firstly ，this paper introduces the provenance of unified soft fault diagnosis method of analog circuit ，and the improved measures of the proposed unified soft fault diagnosis method are analyzed．Then ，the soft fault di-agnosis methods based on the fusion of some different methods are compared with the unified method．Finally ，the research status and the existing problems of the unified soft fault diagnosis method are analyzed particularly．Based on the practical perspective ，we point out the research direction of the unified soft fault diagnosis according to four different aspects ：the principle and method of function module division of the unified soft fault diagnosis ，the univer-sal fault detectable analysis method of diagnostic analog circuit ，the universal strategy of module classification diag-nosing for analog soft fault ，the unified diagnostic evaluation index ，and finally discuss the issues remain to be re-solved．

Keywords ：analog circuit ；unified soft fault diagnosis ；SBT ；SAT ；analysis of fault detectable

1引言

虽然电子仪器系统越来越趋于“大数字，小模拟”结构，即数字电路所占的比例越来越大，但是终究无法完全取代模拟电路，所以其中大部分电路

是模拟和数字混合电路

［1-2］

。电路的测试和故障诊断是制约电子仪器发挥效能的主要因素之一，随着电子仪器中数模混合电路的应用越来越广泛，对电

路故障诊断提出了更为严格的要求［3］

。据统计，在

电子仪器数模混合电路中，

模拟部分故障发生的概率远高于数字部分，

模拟部分的可靠性决定了整个混合电路系统的可靠性，所以模拟部分的故障诊断

需求更为迫切

［4-6］

。自20世纪70年代以来，学者们致力于模拟电路故障诊断的研究，传统的基于电路本身的模拟电路故障诊断方法有参数识别法、故障验证法和故障

第11期模拟电路统一软故障诊断的研究·1061·

字典法；基于遗传算法、专家系统、模糊理论、神经网络、小波变换等理论发展起来的基于“信号处理→学习训练→模式识别”的方法则属于现代模拟电路故障诊断方法；归纳起来可以将这些方法分成两大类：基于测前仿真（simulation before test，SBT）的诊断方法和基于测后仿真（simulation after test，SAT）的诊断方法。基于测前仿真的故障字典法是目前最为成熟实用的方法，但该方法的关键在于电路元件的故障特征如何选取，不同的故障特征能构建不同的故障字典，诊断效果也因此不同。

近年来，模拟电路统一软故障诊断方法的研究成为新的热点，该方法基于电路本身提取统一的故障特征，能够同时诊断硬故障和软故障，本质上属于基于测前仿真的诊断方法。综述了现有模拟电路统一软故障诊断方法的特点，通过分析现有模拟电路软故障诊断实用化的方向，从4个方面指出了模拟电路统一软故障诊断方法的发展趋势。

2模拟电路统一软故障诊断方法的提出

20世纪90年代，学者们就开始探索模拟电路统一软故障诊断方法，但都是基于故障字典法来研究的，相继出现了基于支路屏蔽的诊断原理和基于电路参数随元件变化轨迹的诊断原理［7-8］，然而这2种方法都是直接研究电路参数与元件参数之间的关系，或是电路参数的增量与元件参数变化之间的关系。文献［9］根据电路参数随元件参数的变化，首次找到了其中的不变性，作为线性模拟电路中硬故障和软故障的共同特征：节点电压灵敏度大小序列，提出了基于节点电压灵敏度序列守恒的诊断原理。该方法故障模型简单，而且这个创新性的发现为实现模拟电路硬故障和软故障的统一诊断开辟了1条新途径。文献［9］只能给出定性的诊断结果，无法描述容差模拟电路。文献［10］研究了线性无容差模拟电路中节点电压灵敏度之间的定量关系，构造了节点电压灵敏度权序列故障字典。文献［11］基于该思想提出了基于节点电压灵敏度比值序列特征的软故障诊断方法，对容差进行了相应的处理，但是没有建立故障字典。

节点电压灵敏度序列方法构造的字典能同时诊断硬故障和软故障，故障模型简单，但只应用于由Ｒ、C、L组成的线性电路或分段线性电路的直流故障诊断。该字典法只需测前仿真故障电路的节点电压，在测后计算电压增量，与其他字典的构造难度相比，较为简单实用。

3模拟电路统一软故障诊断方法的改进

自从模拟电路统一软故障诊断思想提出以后，学者们不断尝试着将该方法一步步改进，提出了很多很好的策略。

文献［12］提出了基于节点电压增量关系函数的诊断原理，并给出了一种新的软故障和多故障字典法。分析并证明了线性模拟电路中，随着元件参数的变化，若干节点电压增量之间的关系函数是1个齐次线性方程，该方程的系数即为统一软故障的特征。文献［13］中介绍的模拟电路统一斜率故障特征对应其中单故障诊断的特例。文献［14］基于节点电压增量关系方程理论，根据高阶故障对低阶故障的覆盖性，并结合替代原理，提出了一种可以诊断非线性模拟电路软故障的字典法，将仅应用于线性模拟电路软故障诊断的方法推广到了含有少量非线性元件的模拟电路。文献［15］基于故障字典法和模糊理论，建立了以节点电压灵敏度为关键量的模糊规则字典和节点电压增量比向量字典，在故障定位的同时还能判断出其参数的改变方向。文献［16］则基于文献［13］的斜率故障模型做了深入的研究，通过理论证明“点斜式方程”包含了电路正常节点电压信息和斜率故障特征，并通过测前计算和仿真考虑容差影响构造故障字典，最后给出故障字典的测试节点选择方法。文献［17］针对线性模拟电路中由于元件参数容差导致故障定位难度大的问题，建立了以节点电压增量比作为特征向量的故障字典，并建立了3个故障隔离的几何模型。文献［18］首先以节点电压灵敏度为基础推导出了电路状态规则表和节点电压增量比矢量故障字典，能同时实现线性电路故障元件的定位和故障元件参数变化量的计算，实现故障的定量诊断。

与节点电压灵敏度方法相同，基于节点电压增量关系函数线性相关性的软故障统一特征更加简单，构造的字典能同时诊断硬故障和软故障，只需测量节点电压增量，就能进行定量的诊断，更为简单实用。并且该方法在测前只需仿真待测元件的任意参数故障1次，得到的故障特征就能用来诊断

·1062·电子测量与仪器学报第27卷

该元件的所有硬故障和软故障，单故障仿真的结果也可用于多故障的诊断。这个研究发现是非常有用的，但该故障模型仍只应用于由Ｒ、C、L组成的线性电路的故障诊断。

文献［19］基于神经网络和遗传算法，根据提取的模拟电路中元件软故障的统一故障特征并把它们作为神经网络训练样本的样本中心，训练好的神经网络用于电路中单故障、双故障和三故障的诊断。该文献从电路阻抗变化引起电压变化的角度出发，证明了节点电压增量的归一化特征和电路阻抗满足的数量关系，也就是作为电路故障的统一故障特征是与被测元件参数无关，只与电路拓扑结构和电路中其它元件参数有关的不变特征，可以通过电压增量仿真计算得到，这与文献［12］的结论一致。文献［20］基于节点电压增量方向向量特征，通过引入模糊隶属度建立软故障诊断的线性方程，其中的节点电压增量方向向量特征也是基于电路节点电压方程提取的。文献［21］兼顾故障元件的定位和故障元件参数变化量的估计，提出1种容差条件下基于微粒群优化理论的诊断方法，也是通过灵敏度分析建立电路测试节点电压增量方程和模拟电路故障诊断的约束线性规划方程组，然后把微粒群算法应用到方程的求解中。

4基于多种方法融合的模拟电路软故障诊断方法

近年来随着人工智能和神经网络技术的发展，基于多种方法融合的模拟电路软故障诊断方法也是一个研究的热点问题。

文献［22］提出了一种基于多层前向神经网络，同时应用小波变换、主成分分析（principal com-ponent analysis，PCA）和数据规范化处理的模拟电路故障诊断新方法，训练得到的神经网络能用来诊断元件的软故障，将诊断的电路进行模块划分，能达到更高的诊断精度，但是该方法依赖于电路的拓扑结构。基于文献［22］、文献［23］提出1种小波变换、遗传算法与神经网络相结合的模拟电路故障诊断的新方法，该方法使用节点电压信号经小波变换、主元分析和归一化处理来实现故障特征的提取，以减少信号的冗余，并采用遗传算法来优化BP 网络的结构和初始权值分布，使神经网络具有较好的收敛性能。最后建立了该方法的测试系统，并应用于实际工程。文献［24］和文献［25］针对文献［22］中小波变换作为预处理器的问题，分别作了改进。文献［24］利用小波包分解来实现故障特征的提取，提出一种基于小波包分解、主元分析、归一化处理、粒子群算法与神经网络相结合的模拟电路故障诊断新方法，采用了粒子群算法来优化传统的BP网络。文献［25］将傅里叶变换和小波变换结合起来用于模拟电路故障特征的提取，提出了1种基于小波变换、傅里叶变换与神经网络相结合的模拟电路故障诊断新方法，采用了概率型神经网络取代传统的BP网络，但是其中采用了结构复杂的4层神经网络，同时引入了计算量较大的Monte Carlo 分析。

文献［26］提出了基于状态空间的模拟电路故障诊断的模糊判决方法，融合了基于小波变换的节点电压特征提取，确定最小状态空间和模糊判决规则，根据模糊加权距离实现故障诊断。文献［27］基于粒子群优化算法，通过模块化的神经网络训练，实现故障诊断。文献［28］提出了基于马氏距离的特征矢量选择方法。文献［29］针对大规模模拟电路软故障诊断困难的问题，提出1种网络撕裂法、区间故障状态描述和模糊神经网络相结合的直流模拟电路软故障诊断方法。文献［30］针对已有BP神经网络模拟电路故障诊断技术的不足，提出了1种组合优化的诊断方案。该方案采用遗传算法优化确定BP神经网络的初始权值，以规避BP 神经网络易陷入局部极小值的不足，然后应用L．M 方法在这个局部解空间里对BP神经网络进行精调，搜索出最优解或者近似最优解。文献［31］提出基于信息融合来综合判定故障验证和估计，其中涉及到D-S证据理论的应用。

以上多种方法融合的诊断方法均以电路在各种故障状态下的节点电压信号作为初始信息进行处理提取故障特征。虽然利用神经网络可以处理一些直接传统诊断方法中难以处理的问题，但是也仍然没有从根本上解决模拟电路故障诊断自身的问题。

文献［32］将网络撕裂法、交叉撕裂法和BP网络改进算法相结合，对测量节点少于可及节点的大规模模拟电路进行故障诊断，对所有撕裂子电路进行并行处理，得到故障模块的状态，实现子网络电路故障定位，为大规模模拟电路故障诊断方法的实用化提供了1种可行的策略与实现方案。

第11期模拟电路统一软故障诊断的研究·1063·

5模拟电路统一软故障诊断的发展趋势

现有文献已针对线性模拟电路和含有非线性元件的模拟电路的统一软故障诊断问题进行了研究，并取得了一定的成果，但离实际的自动故障诊断应用需求还有一定的差距。模拟电路统一软故障诊断的发展趋势，需要从实用化的角度来分析现有模拟电路统一软故障诊断方法，有以下4个方面：

1）统一的模拟电路故障诊断的功能模块划分原则和方法。现有文献基于统一软故障诊断理论，研究的线性电路和非线性电路的软故障诊断问题属于故障诊断方法学的范畴，主要研究统一的故障诊断方法，重点针对模拟电路的结构故障（参数故障），而没有对功能故障深入研究。对模拟电路按功能进行分类，并分别提出诊断策略，是一个实用化的研究方向。文献［33］研究了线性模拟电路的性能退化型故障诊断问题，通过构造比较电路，提出了一种基于节点电压灵敏度分析的故障字典建立方法，并结合网络撕裂法实现了多个故障元件的定位和故障参数的辨识，但是需要在测后求解节点电压增量方程，实用化程度不高。文献［34］提出了一种基于电路功能分区诊断并建立直流故障字典，分步实施故障定位的电路故障诊断方法。该方法是在构成整个直流故障字典时，通过对电路的分析并结合对故障字典的计算机辅助分析，按电路功能将故障字典划分为若干个相互独立的故障小字典，对应不同的电路区域。实时诊断中先故障区域再故障元件，分步实施故障定位，减少了测试点，提高了实时故障诊断的效率。但是该方法只考虑硬故障的诊断，故障特征为节点电压，不能诊断电路的软故障，不是统一的故障特征。

2）通用的模拟电路故障可诊断性分析方法。现有文献提出的基于测前仿真的模拟电路统一故障诊断方法，根据待测电路结构和故障类型的不同，在软故障诊断过程中可能存在一定的局限性。事实上，由于待测电路固有的特殊性，电路中可能有的故障是无法诊断的，有的故障模糊集是无法区分的。因此，对不同类型的模拟电路的可诊断性问题进行分析和研究，为可测性设计提供理论支持，也是一个基于统一故障诊断方法进行实用化研究的方向。文献［35］研究了线性时不变模拟电路中参数故障的可诊断性问题，得出了很多有意义的结论：模拟故障的可诊断性与电路固有的局限性有关；很多参数故障本身是不可诊断的，这与诊断方法无关；参数故障测试能间接验证电路的指标符合性。文献［36］和［37］分别以提高分类速度和抗容差干扰能力为目标，引入了可测性理论及模糊组概念，分析了电路可测性，前者将不确定的元件故障用测试节点特征向量间改进的马氏距离分类，后者利用BP网络分类。文献［38］为增加模拟电路故障诊断中故障模式之间的可辨识性，提高诊断精度，提出一种基于故障可诊性的模拟电路多音正弦测试信号进化设计方法，但只是从激励的角度考虑电路故障的区分度，没有从实用化的角度分析电路本身可诊断性的约束。

3）通用的模拟电路模块化分级诊断软故障诊断方法。现有文献提出的软故障字典法均是基于电路元件的，在实际应用中，模拟电路故障诊断需求有模块级和元件级之分。因此，对不同类型的模拟电路构建模块化分级诊断字典，也是1个实用化的研究方向。文献［39］开发了1个系统的卫星编队飞行的分层次故障诊断框架，抽象的分级故障诊断思想对电路故障领域有一定的借鉴意义。文献［40］针对大规模模拟电路的故障诊断，利用网络交叉撕裂搜索方法，采用改进的BPNN记录电路多次撕裂节点的电压信息，以检测电路中的软故障模块。文献［41］选取端口电压作为研究对象，依次采用傅里叶变换和主元分析方法对电路输出电压进行特征提取，构成样本空间，指导两级判决过程，完成故障模式的粗分类和细分类，从而建立分层决策树，最终实现故障的分离与定位。文献［42］提出模糊聚类与支持向量机集成的算法，通过分析电路故障特征数据的空间分布特性，以多级二叉树结构的SVM实现故障的分级诊断。文献［40-42］分别以BPNN、决策树和二叉树的结构进行电路故障的分级诊断，没有提取统一的故障特征，没有建立统一的从模块到元件的分级诊断故障字典。

文献［17］基于节点电压增量比故障字典，通过PPD、LLA和PPA实现故障隔离；文献［26］通过基于小波变换的节点电压空间特征实现故障诊断，适用于线性电路。文献［43］通过数据采集板提取电路输出端口原始信号的峰值和信息熵作为故障特征，再将信号的峰值和熵输入到神经网络实现故障分类，适用于非线性电路。文献［44］针对非线

·1064·电子测量与仪器学报第27卷

性模拟电路中元件表现出的折线故障特征，提出一种基于测前迭代仿真的模拟电路统一故障诊断方法。文献［43-44］均是以“轨迹”描述元件的统一软故障特征，其中文献［43］属于基于测后仿真的诊断方法，文献［44］属于基于测前仿真的诊断方法。模拟电路模块化分级诊断方法可以借鉴现有的一些方法，具体实用化措施有待进一步解决。

4）统一的诊断效果评估指标。现有文献均是针对各自提出的诊断方法，在仿真实例中给出诊断准确率，但是现有模拟电路故障诊断研究领域还没有形成统一的诊断效果的评估指标。针对提出的诊断方法进行评估，提出完备的评估指标，将是一个结合该学科发展需要完善的研究方向。

6结论

现有的模拟电路故障诊断研究多倾向于寻找通用的方法。从模拟电路统一软故障诊断方法的提出，到模拟电路统一软故障诊断方法的改进，将其与基于多种方法融合的模拟电路软故障诊断方法做了比较。最后重点分析了模拟电路统一软故障诊断的研究现状和存在的不足，基于实用化的角度，从统一的模拟电路故障诊断的功能模块划分原则和方法、通用的模拟电路故障可诊断性分析方法、通用的模拟电路模块化分级诊断软故障诊断方法、统一的诊断效果评估指标4个方面指出了模拟电路统一软故障诊断的发展趋势。

参考文献

［1］SEYYED M S J，MOHAMMADI K．Evolutionary deriva-tion of optimal test sets for neural network based analog

and mixed signal circuits fault diagnosis approach［J］．

MicroelectronicsＲeliability，2009（49）：199-208．

［2］DUANＲX，OU X D．A novel framework for real-time fault diagnosis based on dynamic fault tree analysis［J］．

Ｒesearch Journal of Applied Sciences，Engineering and

Technology，2013，5（6）：2012-2018．

［3］MAＲTIN P L．电子故障分析手册［M］．张伦等译．北京：科学出版社，2005．

MAＲTIN P L．et al．Electronic failure analysis hand-

book［M］．TＲANSLATOＲS：ZHANG L，Beijing：Sci-

ence Press，2005．

［4］ＲADHAKＲISHNAN G S，OZEV S．Adaptive modeling of analog/ＲF circuits for efficient fault response evalua-

tion［J］．J．Electron Test，2011（27）：465-476．［5］KAVITHAMANI A，MANIKANDAN V，DEVAＲAJAN N．Fault detection of analog circuits using network pa-

rameters［J］．J．Electron Test，2012（28）：257-261．［6］CZAJA Z．Using a square-wave signal for fault diagnosis of analog parts of mixed-signal electronic embedded sys-

tems［J］．IEEE Transactions on Instrumentation and

Measurement，2008，57（8）：1589-1595．

［7］杨士元，胡梅，王红．模拟电路软故障诊断的研究［J］．微电子学与计算机，2008，25（1）：1-8．

YANG SH Y，HU M，WANG H．Study on soft fault di-

agnosis of analog circuits［J］．Microelectronics＆Com-

puter，2008，25（1）：1-8．

［8］SINDIA S，SINGH V，AGＲAWAL V D．Multi-tone tes-ting of linear and nonlinear analog circuits using polyno-

mial coefficients［C］．Proceedings of Asian Test Sym-

posium，23-26Nov．2009，Taiwan，ATS2009：63-68．［9］LI F，WOO P Y．The invariance of node-voltage sensi-tivity sequence and its application in a unified fault de-

tection dictionary method［J］．IEEE Transactions on

Circuits and Systems I：Fundamental Theory and Appli-

cations，1999，46（10）：1222-1227．

［10］张伟，许爱强，陈振林．模拟电路节点电压灵敏度权序列故障字典法［J］．电子测量与仪器学报，

2006，20（4）：46-49．

ZHANG W，XU A Q，CHEN ZH L．Fault dictionary

method in analog circuits based on node voltage sensitiv-

ity weight sequence［J］．Journal of Electronic Measure-

ment and Instrument，2006，20（4）：46-49．

［11］WANG P，YANG SH Y．A new diagnosis approach for handling tolerance in analog and mixed-signal circuits by

using fuzzy math［J］．IEEE Transactions on Circuits

and Systems I：Ｒegular Papers，2005，52（10）：

2118-2127．

［12］汪鹏，杨士元．电压增量的线性相关性及在电路测试中的应用［J］．清华大学学报：自然科学版，2007，47

（7）：1245-1248．

WANG P，YAMG SH Y．Circuit tests based on the line-

ar relationships between changes in node voltages［J］．

Journal of Tsinghua University：Science＆Technology，

2007，47（7）：1245-1248．

［13］汪鹏，杨士元．基于斜率故障模型的模拟电路软故障字典法［J］．微计算机信息，2006，22（11）：1-2，23．

WANG P，YAMG SH Y．A soft fault dictionary method for

analog circuit diagnosis based on slope fault mode［J］．Mi-

crocomputer Information，2006，22（11）：1-2，23．

［14］胡梅，王红，杨士元，等．基于电压增量的非线性模拟电路软故障诊断［J］．系统工程与电子技术，

第11期模拟电路统一软故障诊断的研究·1065·

2008，30（2）：379-383．

HU M，WANG H，YAMG SH Y，et al．Node-voltage in-

crements based soft fault diagnosis of nonlinear analog

circuits［J］．Systems Engineering and Electronics，

2008，30（2）：379-383．

［15］叶笠，王厚军，田书林．一种容差模拟电路故障诊断的新方法［J］．电子测量与仪器学报，2009，23（7）：6-11．

YE L，WANG H J，TIAN SH L．A new approach for an-

alog fault diagnosis with tolerance［J］．Journal of Elec-

tronic Measurement and Instrument，2009，23（7）：6-11．［16］YANG C L，TIAN SH L，LONG B，et al．Methods of han-dling the tolerance and test-point selection problem for

analog-circuit fault diagnosis［J］．IEEE Transactions on

Instrumentation and Measurement，2011，60（1）：176-185．［17］叶笠，王厚军，叶凡，等．容差模拟电路诊断中故障隔离的几何方法［J］．电子科技大学学报，

2011，40（1）：53-57．

YE L，WANG H J，YE F，et al．Geometric methods of

faults isolation for analog diagnosis with tolerance［J］．

Journal of University of Electronic Science and Technol-

ogy of China，2011，40（1）：53-57．

［18］叶笠，王厚军，田书林等．容差模拟电路软故障诊断的一种方法［J］．电工技术学报，2011，26（5）：

119-125．

YE L，WANG H J，TIAN SH L，et al．An approach

for soft fault diagnosis on analog circuits with tolerance

［J］．Transactions of China Electrotechnical Society，

2011，26（5）：119-125．

［19］TAN Y H，HE Y G，CUI C，et al．A novel method for analog fault diagnosis based on neural networks and ge-

netic algorithms［J］．IEEE Transactions on Instrumen-

tation and Measurement，2008，57（11）：2631-2639．［20］ZHAO G H，ZHOU L F，YANG Y T．Soft fault diagnosis in analog circuit based on fuzzy and direction vector［C］．

In：Proceedings of IEEE Circuits and Systems Interna-

tional Conference on Testing and Diagnosis，28-29April，

2009，Chengdu，ICTD2009．

［21］周龙甫，师奕兵，李焱骏．容差条件下PSO算法诊断模拟电路单软故障方法［J］．计算机辅助设计与图形

学学报，2009，21（9）：1270-1274．

ZHOU L F，SHI Y B，LI Y J．PSO method for diagnosis

of single soft fault in analog circuit with tolerance［J］．

Journal of Computer-aided Design＆Computer Graph-

ics，2009，21（9）：1270-1274．

［22］AMINIAN M，AMINIAN F．A modular fault-diagnostic system for analog electronic circuits using neural net-

works with wavelet transform as a preprocessor［J］．

IEEE Transactions on Instrumentation and Measure-

ment，2007，56（5）：1546-1554．

［23］祝文姬，何怡刚．基于遗传BP网络的模拟电路故障诊断方法及其应用［J］．计算机辅助设计与图形学学

报，2009，21（9）：1283-1289．

ZHU W J，HE Y G．A GA-BPNNs based approach for

fault diagnosis of analog circuits and its application［J］．

Journal of Computer-aided Design＆Computer Graphics，

2009，21（9）：1283-1289．

［24］何怡刚，祝文姬，周炎涛，等．基于粒子群算法的模拟电路故障诊断方法［J］．电工技术学报，2010，25（6）：

163-171．

HE Y G，ZHU W J，ZHOU Y T，et al．An analog circuit

diagnosis method based on particle swarm optimization

algorithm［J］．Transactions of China Electrotechnical

Society，2010，25（6）：163-171．

［25］祝文姬，何怡刚．一种新的模拟电路故障特征提取与诊断方法［J］．湖南大学学报：自然科学版，

2011，38（4）：41-46．

ZHU W J，HE Y G．A new fault feature extraction and

diagnosis method of analog circuits［J］．Journal of Hu-

nan University：Natural Sciences，2011，38（4）：41-46．［26］LUO H，WANG YＲ，CUI J．A vague decision method for analog circuit fault diagnosis based on description

sphere［J］．Chinese Journal of Aeronautics，2011（24）：

768-776．

［27］SHEIKHAN M，SHABANI A A．PSO-optimized modular neural network trained by OWO-HWO algorithm for fault

location in analog circuits［J］．Neural Computer＆Ap-

plication，2012．

［28］LONG B，TIAN S L，WANG H J．Feature vector selec-tion method using Mahalanobis distance for diagnostics

of analog circuits based on LS-SVM［J］．J Electron

Test，2012（28）：745-755．

［29］罗克龙，何怡刚，祝文姬，等．大规模直流模拟电路软故障区间诊断方法［J］．计算机辅助设计与图形学学

报，2012，24（2）：271-278．

LUO K L，HE Y G，ZHU W J，et al．A interval diagnosis

approach of soft-fault diagnosis for large-scale DC analog

circuit［J］．Journal of Computer-aided Design＆Com-

puter Graphics，2012，24（2）：271-278．

［30］郭阳明，冉从宝，姬昕禹，等．基于组合优化BP神经网络的模拟电路故障诊断［J］．西北工业大学学报，

2013，31（1）：44-48．

GUO Y M，ＲAN C B，JI X Y，et al．Fault diagnosis in

analog circuits based on combined-optimization BP neu-

ral networks［J］．Journal of Northwestern Polytechnical

·1066·电子测量与仪器学报第27卷

University，2013，31（1）：44-48．

［31］PENG M F，TSE C K，SHEN M E，et al．Fault diagnosis of analog circuits using systematic tests based on data fu-

sion［J］．Circuits System Signal Process，2013（32）：

525-539．

［32］刘明刚，施建礼，吴中川．大规模模拟电路故障诊断方法研究［J］．仪表技术，2010，（3）：39-41．

LIU M G，SHI J L，WU ZH CH．Ｒesearch on fault diag-

nosis of large-scale analog circuit［J］．Instrumentation

Technology，2010，（3）：39-41．

［33］马翔楠，徐正国，王文海，等．模拟电路性能退化型故障诊断方法研究［J］．电子测量与仪器学报，

2013，27（1）：32-37．

MA X N，XU ZH G，WANG W H，et al．Ｒesearch on

degraded fault diagnosis method for analog circuit［J］．

Journal of Electronic Measurement and Instrument，

2013，27（1）：32-37．

［34］秦福星，吴正国，杨宣访．基于电路功能的分区诊断故障字典法［J］．微计算机信息，2009，25（3-1）：

119-124．

QIN F X，WU ZH G，YANG X F．A method of circuit

fault diagnosing dictionary based on circuit function and

fault region location［J］．Microcomputer Information，

2009，25（3-1）：119-124．

［35］SAVIＲJ．Test limitations of parametric faults in analog circuits［J］．IEEE Transactions on Instrumentation and

Measurement，2003，52（5）：1444-1454．

［36］HAN H，WANG H J，TIAN SH L，et al．A new analog circuit fault diagnosis method based on improved Mahal-

anobis distance［J］．J Electron Test，2013，29：95-102．［37］李润梅，李春明．基于可测性分析的容差网络故障定位的神经网络实现［J］．电子测量与仪器学报，2003，

17（2）：65-69．

LIＲM，LI CH M．A neural network approach to fault

location of tolerance network based on testability anal-

ysis［J］．Journal of Electronic Measurement and In-

strument，2003，17（2）：65-69．

［38］罗慧，王友仁，崔江．基于故障可诊性的模拟电路多音正弦测试信号进化生成［J］．宇航学报，

2011，32（9）：2051-2058．

LUO H，WANG YＲ，CUI J．Evolutionary generation of

multi-tone Sine stimu1us for analog circuits based on

fault distinguishable analysis［J］．Journa1of Astronau-

tics，2011，32（9）：2051-2058．

［39］BAＲUA A，KHOＲASANI K．Hierarchical fault diagnosis and health monitoring in satellites formation flight［J］．

IEEE Transactions on Systems，Man，and Cybernetics-Part

C：Applications andＲeviews，2011，41（2）：223-239．［40］HE Y G，LI Y，LIU MＲ．BP neural network approach to module fault diagnosis for large analog circuit［C］．

Proceeding of TENCON IEEEＲegion10Conference，

2004：395-398．

［41］俞雪平，胡云安，郑致刚．基于分层决策的模拟电路故障诊断技术研究［J］．计算机测量与控制，

2009，17（2）：304-306．

YU X P，HU Y AN，ZHENG ZH G．Ｒesearch on hi-

erarchical decision of analog-circuit fault diagnosis

technology［J］．Computer Measurement＆Control，

2009，17（2）：304-306．

［42］宋国明，王厚军，姜书艳，等．一种聚类分层决策的SVM模拟电路故障诊断方法［J］．仪器仪表学报，

2010，31（5）：998-1004．

SONG G M，WANG H J，JIANG SH Y，et al．Analog

circuit fault diagnosis approach using clustering and hi-

erarchical decision SVM［J］．Chinese Journal of Scien-

tific Instrument，2010，31（5）：998-1004．

［43］YUAN L F，HE Y G，HUANG J Y，et al．A new neural-network-based fault diagnosis approach for analog circuits

by using kurtosis and entropy as a preprocessor［J］．

IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement，

2010，59（3）：586-595．

［44］胡梅，王红，杨士元．基于测前迭代仿真的模拟电路故障诊断方法［J］．计算机辅助设计与图形学学报，

2010，22（6）：914-920．

HU M，YANG SH Y，WANG H．A fault diagnosis meth-

od for analog circuits based on iterative simulation before

test［J］．Journal of Computer-aided Design＆Computer

Graphics，2010，22（6）：914-920．

作者简介

胡梅，1982年出生，2004年于华中科技大学获得学士学位，2010年于清华大学获得博士学位，现为国防科学技术大学讲师，主要研究方向为空间仪器工程、空间电子仪器中电路可靠性和故障诊断技术。

E-mail：huluwa88@126．com

Hu Mei was born in1982，received B．Sc．from Huazhong University of Science and Technology in2004and Ph．D．from Tsinghua University in2010，respectively．And now she is a lecturer of National University of Defense Technology．Her present research interests include space instrument engineer-ing，reliability and fault diagnosis of circuits in space electronic instruments．