陈王盛

（华侨大学网络与教育技术中心，　福建　泉州　362021）

基于信号与系统理论的多媒体故障分析方法研究

陈王盛

（华侨大学网络与教育技术中心，福建泉州362021）

多媒体系统因其设备与线路较为繁杂，发生故障时往往难以定位设备故障或线路问题。根据信号与系统理论，提出了多媒体故障的信号路径分析方法，归纳了该方法的两个操作步骤，简要分析其通用性，并综合运用该方法对常见的多媒体教学系统故障进行了示例分析，证明了该方法的有效性。

多媒体系统；故障；信号与系统；分析方法

多媒体系统（以下也简称多媒体或系统）在高校的应用十分普遍，其在多媒体教室或在计算机机房，都发挥了重要的作用。在这些形态各异的多媒体系统中，所包含的设备及线路较为繁杂，当发生故障时，如何依据故障现象快速准确地分析定位故障设备或线路问题（以下也简称故障点），是多媒体管理维护人员必须要掌握的技能，这不仅需要经验，更需要正确有效的方法指导。

一、信号路径分析方法

（一）理论基础

信号与系统理论指出，“电路或系统是为传送信号或对信号进行加工处理而构成的某种组合”［1］。因此在应用系统中，当信号从系统输入设备到系统输出设备的一系列传送或加工处理过程中，系统内部必然形成若干条信号传送或加工处理路径（以下也简称信号路径），这些信号路径分别或共同对某一类信号进行传送或加工处理，如图1所示，其中箭头表示信号的流动方向，细体虚线表示省略了一些设备和线路（下图均同此表示）。

图1　电子系统的信号路径

由图1容易看出，在信号路径1至信号N中，当任意的一台处理设备或一段连接线发生故障，相应的路径就无法正确处理或传送相关信号，信号路径终端的输出设备获得的自然就是异常信号，此时系统处于故障状态，系统功能异常；反之，当系统发生故障时，即某些信号路径输出异常时，说明系统某些信号路径上的设备或线路出现故障。此时若能够很快分析定位出故障点，并用正常的设备或线路将其替换，或者通过维修等处理恢复故障点的设备或线路，相应的系统故障也就被排除了，系统功能自然就恢复正常。

因此，要排除系统故障，首先就要分析定位出故障点，只有找到故障所在的设备或线路后，才能进行后续的故障排除处理。从上面基于信号与系统理论的分析可以看出，如果根据系统的信号路径来分析定位相应故障，准确性和效率必然会大大提高。原因在于，首先容易根据信号分类将系统划分为相应的多条信号路径，有助于加深对系统功能构成的理解，为后续的分析打下良好的基础，其次按照故障的现象，可以很容易地识别出是哪类信号出现异常，有效地把故障范围缩小到相应的信号路径上，大大提高了定位故障点的时效。因此，这样的故障分析方法是可行的。

由于上述的故障分析定位方法着眼于系统的各类信号路径，故称之为信号路径分析方法。

（二）操作步骤

根据前述分析，容易归纳得出该方法的操作步骤：

第1步——按照信号特性分类，分解出系统的各条信号路径；

第2步——按照系统故障现象识别出异常的信号，找到第1步所得到的相对应的信号路径，结合排除法等方法对该路径上的设备和线路进行逐一排查，最终定位故障点。

值得注意的是，从上面的分析过程可以看出，信号路径分析方法的得出并不基于实际系统类别，因此可以判断出该方法是一种普遍适用的系统方法。

二、信号路径分析法的应用

由于多媒体系统具体形态千差万别，没有必要一一列举，下面就以高校中典型的现代多媒体教学系统为例，综合应用信号路径分析方法对其常见故障进行分析定位，以证明该方法的有效性。

（一）多媒体系统信号路径分解

现代多媒体教学系统以网络中控型为主，尽管组成系统的具体设备和数量有差异，但整个系统的架构基本相同，图2所示即现代典型的网络集中控制型多媒体教学系统的组成结构框图。

图2　多媒体教学系统的组成结构

按照多媒体系统的视听传播教学特点［2］，可以分解出2条主要信号路径和一条辅助信号路径，分别是显示信号路径、音频信号路径和电源信号路径，分别示于图3、图4和图5（图5中线路均为单一的电源线路）。

图3　多媒体教学系统的显示信号路径

图4　多媒体教学系统的音频信号路径

图5　多媒体教学系统的电源信号路径

（二）故障分析

在上面分解得到系统的信号路径基础上，以下对实际工作中常见的系统故障也进行分类，并综合运用信号路径分析方法进行故障分析定位。

1.显示类故障

此类故障应当结合图3所示信号路径进行分析处理。

——投影有光无图像

投影有光说明投影机自身无大问题，只是无信号输入或者进入保护状态。对进入保护状态的投影机一般只需做好清理过滤网等散热处理即可恢复，如处理过后仍无图像，再做下面的分析处理。

若显示器图像正常，则可判断故障点是显示线路2，导致显示信号无法传送至投影机，应及时更换或重新焊接该线路。如果显示器也无图像，则可判断故障点是中控、显示线路1和电脑主机其中之一。此时可将显示线路1从中控接口拆下改接至显示器，观察显示器图像，如正常显示，即可确定故障点位于中控，应及时更换或维修中控；如显示器仍无图像，则可确定故障点为电脑主机，应及时更换或维修主机。

——投影无光无图像

投影无光一般可判断电源故障或投影机问题，电源出故障的概率较低，也容易判断。若电源正常，则故障点就是投影机自身，可按照投影机的信号指示灯做进一步判断处理。

——显示器有光无图像

有光说明显示条件具备，只是无信号输入或者输入信号超过显示器显示范围，故障点初步可判断为电脑主机的显示设置异常。可用另一台正常显示器接到电脑主机调整其显示属性以适应故障显示器的显示范围。若显示设置正常但仍无图像，则可参考投影有光无图像的故障分析方法定位故障点，只是此时的参照对象为投影机。

——显示器无光无图像

与投影机无光无图像故障类似，可参照进行分析处理。

2.扩声类故障

此类故障应当结合图4所示信号路径进行分析处理。

——电脑话筒均无声

因所有音源出问题的可能性较小，所以故障点一般在中控至音箱这段信号路径上。可先将音频线路1或2或3从中控接口拆下改接至功放的音频输入接口，播放电脑音乐进行测试。此时如正常扩声，则可判断中控至音箱无问题，故障点是中控或者音频线路4，可将音频线路4替换音频线路1判断音频线路4是否正常。排除了线路后，故障点就是中控，此时应当维修或更换中控。如音频线路1或2或3接功放无法扩声，则可判断故障点在功放至音箱信号路径上，可参照上述方法做进一步分析定位。

——电脑有声话筒无声

电脑有声说明中控至音箱的信号路径没有问题，故障范围缩小至话筒到中控接口信号路径上。可将音频线路1的中控接口与音频线路2或3的中控接口交换，若正常扩声，则说明故障点在话筒与音频线路2、3上，可用替换法做进一步分析定位。若接口交换后仍无法扩声，则说明中控为最终故障点，应对其进行检修或更换。

——话筒有声电脑无声

此故障可参照电脑有声话筒无声问题做分析定位处理。

——啸叫或噪音

此类故障一般为软故障，表明音频设备、线路基本正常，问题在于音量或音频属性调节不当。此时应当调节信号路径上的各设备的音量或音频属性，并排除外部干扰，特别是无线音频信号干扰，即可恢复。首先可尝试关闭音频线路1、2或3的音源设备音量，以排除音源问题，再沿信号路径由后往前逐一排除功放、中控的音量或音频属性设置问题，最终定位故障点并做出相应处理。

3.电源类故障

此类故障应当结合图5所示信号路径进行分析处理。

——系统无电

由于大部分设备均由中控电源箱供电可判断是中控电源箱节点问题。可用电工笔检测中控电源箱输入电源是否正常，排除进电问题后，如故障依旧，则判断电源箱为故障点，应对其做检修或更换。

——控制面板开机设备无电

中控面板有电说明中控电源箱进电正常，只是因为无法控制电源箱自动对设备送电，导致其它设备无电，故障点是中控电源箱。可关闭系统的总进电开关几分钟，再重新上电尝试恢复。另外，某些中控电源箱有手动和自动两种模式，切换到手动状态时各设备可通过电源箱上的各个开关进行手动送电，应急处理时，可手动对各设备供电，让系统可用，使用完毕应及时检修或更换控制面板、中控和电源箱。

——个别设备无电

可能故障点是电源线路，此时可先更换该设备的电源线路，排除电源线路问题后，即可判断设备自身即故障点，应及时进行检修或更换。

从上述故障分析定位过程可以看出，信号路径分析法分析处理故障思路清晰、明确，可以有效缩小故障排除范围，大大缩短故障处理时间。

值得注意的是，在上述的故障分析定位过程中，经常会采用替换法以进一步缩小故障定位范围，在后续的处理过程应将所替换的相关设备或线路连接进行恢复，并在处理完后做好系统的联调联试，以保证系统功能恢复正常。

三、结论

综上所述，本文基于信号与系统理论所得出的信号路径故障分析方法，其操作步骤简便易行，方法具备通用性。又通过在多媒体教学系统故障分析实例中应用证明该方法行之有效，能提高多媒体故障处理的效率。

［1］郑君里，应启珩等.信号与系统（第2版）上册［M］.北京:高等教育出版社，2000.

［2］何克抗，李文光.教育技术学（第2版）［M］.北京:北京师范大学出版社，2009.

（责任编辑：袁媛）

Research on Analytical Technique of Multi-media Systems'Malfunction Based on Principles of Signals and Systems

CHEN Wang-sheng
（Center of Network and Educational Technology，Huaqiao University，Quanzhou 363021，Fujian）

When multimedia systems are malfunctioning，it is hard to find out their faulty parts because their constructions usually are complex.So，based on principles of signals and systems，a novel technique is introduced to analyze its fault when one system is under malfunction.Then the operation steps of the method are summed up，and its versatility is concluded briefly.At last，its effectiveness can be proved by applying the technique to practical examples.

multi-media systems；malfunction；signals and systems；analytical technique

G484

B

1671-802X（2016）01-0023-05

2015-12-25

陈王盛（1977-），男，福建顺昌人，硕士，工程师，研究方向：信息系统软硬件开发及应用。E-mail：chenws@hqu.edu.cn.