李红虎 王晓楠

（中国船舶重工集团公司第七二三研究所 江苏省扬州市 225127）

随着技术的进步，传统的故障检测技术已经不能满足当今社会的具体要求，建立在对采样电流的基础之上，或者是使用较为先进的数字信号处理方法,可以对传统检测技术做出创新和变革，弥补故障定位技术的不足。通过研究在故障定位中数字信号处理的应用，进一步探讨数字信号处理的应用潜力。

1 数字信号处理的内涵以及重要性

1.1 数字信号处理的内涵

数字信号处理是一种新型的技术手段，主要是建立在计算机技术的基础上将有价值的信息全部提取出来在某一个特定的环境中，采用一定的技术手段对信息进行有效转换，为使用者提供方便。在传统的数字信息提取中，模拟提取方法较为常见，模拟技术在参数设计方面要求较为严格，并且参数设置完毕后是不可以随意更改的，还有一点就是使用的模拟器对于运行环境的要求也比较苛刻，如果环境比较嘈杂，那么就无法将有用信息全部分离出来，很容易造成信息的缺失，提取信息的完整性与可靠性一时无法保障[1]。那么提取的信息就会失去应有的作用，在这样的情况下很容易被使用者丢弃。就目前的情况来看，二值逻辑处理方法是应用范围比较广的信息处理手段，二值逻辑处理和传统的数字信息提取存在本质上的差别，即使在较为嘈杂的环境中，也可以对想要提取的信息进行准确分辨，快速将其提取出来，倘若此时外界环境温度突然升高也不会对内部线路造成太大的影响，具有一定的稳定性。与此同时，二值逻辑处理还可以在一定程度上克服了在实际模拟阶段设置参数不易更改的情况，通过这样的手段，数字信息提取会变得更加方便和高效。针对数字信号处理，在实际应用中可以借助相关的软件来完成调整参数的任务，这种技术的灵活性较强，在芯片技术快速发展的背景下，给数字信号处理指明了新的发展方向，为其推广和普及注入了新的生命力。同时数字信息处理还具备高速处理能力，并且集成度比较理想，结构相对优良的优势，可以极大限度提升信息提取的响应速度与故障的处理能力。这一点也是故障检测与故障快速定位可以和数字信号处理相互融合的根本原因，数字信号处理采用了数字法，可以有效缓解各种信号干扰问题，从而保证信息提取的质量与效率。另外，在此基础上还可以将分离信息合理整合起来，通过信息的有效整合，可以进一步强化信息分析效果与识别速度。

1.2 推广数字信号处理的现实意义

在现阶段，数字化技术呈现出蓬勃发展的态势，随着科技进步，数字化相关技术得到了较好的发展，更新换代较快，在这样的背景下，数字化时代的优势逐渐显现出来，特别是数字信号处理的普及和推广，取得了实质性的进展。由此可见，数字信号技术显然已经成为推动社会发展的主力军。目前，数字信号已经逐渐渗透到了各个领域，得到了广泛的应用，无论是在通讯、网络，还是在机械设备等方向都发挥着重要作用，给科学技术革新带来了新的契机。数字信号处理主要是指将生活中常见到的视频素材以及图片素材等转变为数字信号，在此基础上进行接收和传输工作，数字信号处理想要实现信息的传输功能需要借助计算机或者是处理芯片来完成，数字信号处理具有超强的实用性，对其的研发与推广具有积极的现实意义。

2 在故障检测与故障快速定位中数字信号处理方法的具体应用

本文研究的主要目的就是为了有效缩短市场投放的时间，因为故障检测和故障的快速定位对集成电路来说是尤为重要的，只有确保检测的准确和高效，才能进一步提高集成电路的使用性能，提高电路的稳定性。因为故障检测显然已经成为主要任务之一，为了很好实现这一目标，必须要在原有设计方案的基础上制定出科学的测试策略。就目前的情况来看，针对测试方法的研究已经有很多了，这些测试的手段多数都是为了尽快实现故障检修而进行开发设计的，换句话说，测试的目的是为了判断是否存在可测电路，同时还要找到故障定位失败的原因。故障检测的合理性是目前生产测试中应该放在首位的问题，与此同时，找到定位到故障的原因也是工作的主要内容之一，因为这也是缩短市场投放所需要时间的重要途径。本文提出的是一种可以实现快速检测和定位故障的测试手段，该方法是建立在对采样电流的基础上，借助数字信号处理（电压）技术，实现故障的快速、准确定位。

2.1 该方法理论基础

（1）参考敏感传递路径，确保刺激传递至少包括一次真正意义上的跃迁，可以是0-1，也可以是1-0。

（2）做好定期取样工作，无论是输出信号还是输出电流，最好以小时作为单位，完成取样。

（3）利用信号处理手段完成数字化转换后，需要在此基础上对样品进行科学合理的分析。

上述方法主要是为了让给定的路径提高敏感度，以此来达到刺激缺陷的目的，并以此作为前提，使其停止传递。值得注意的是，在停止传递阶段，会出现明显的功耗缺陷，这种缺陷会使供电电流波形发生改变，对实际的电压输出造成影响。在实际的操作中，为了可以有效检测出故障以及缺陷，并且进行故障的快速定位，可以利用输出信号中的转换，这种转换有可能是存在的，也有可能是不存在的，例如：波形变化等。根据相关研究表明，该方法在过度刺激方面的潜力巨大，已经得到了认可（在电压输出检测中）[2]。另外，即使输出信号的采样过度，也可以从现有的信号波形中进行有效提取，从而获得更多的信息。这种信息提取方法是借助输出信号频谱来实现的，对一些信号处理效果进行科学估计。在此次项目的研究中，应用的是傅里叶转换法，简称 FFT。借助该方法完成频谱的估计，可以从源头检测到缺陷或者是故障导致的明显波形变化，这种方法具有一定的优越性，即使仅仅是小部分频谱，也可以通过这一小部分完成检测，并且确保检测结果的可靠性。截止到目前，该分析法和其他方法相比，在信息提取方面更加简单和高效。

2.2 检测

检测需要包括文中的全部结果，并且FFTs 也要涵盖在内，并借助HSPICE 仿真模拟来实现，通过继电器触点产生的寄生电容，完成模型的搭建。

2.3 桥接

桥连是一种形成的导电通路（主要和焊盘接触）。在进行组装时，在不同工艺阶段都会出现连接问题，因而产生桥连现象。在信号和GND 之间极易引发桥接，当出现固定0 故障时，通常情况下，需要将电路进行转换，转变成电流电压。事实上，出现在信号和接地端中间的桥接，会检测到大量的值,这些值通常不会导致0 故障，基于此，完成故障检测是存在一定困难的。另外，出现在信号和VDD（数字电源）之间的桥接,参照电流分量振幅的最终结果，可以发现和上一组的桥接数据相似。和其他模型结果进行对比可以从中看出非VDD 或者是GND 信号之间存在电阻桥接点，并且可以在一定范围内检测到。例如：接点15-19 或者是接点10-14。只要满足逻辑值接点长度可以达到标准的要求，并且是两个相反的逻辑值就可以完成检测。不仅电流消耗可以被清晰检测到，采用这种桥接还不会产生较弱的逻辑值。

2.4 定位和诊断

定位和诊断是数字信号处理应用的重要环节，在这一环节中,需要对如何定位电位检测节点进行研究，从而找到具体的优化方案，在此基础上将其故障原因诊断出来[3]。在实际操作中，设计定位程序可以从以下几点出发：

（1）通过激发寄生接触转换会直接影响电流的谐波振幅，使第一谐波振幅产生波动。

（2）激发寄生接触非转换只会单纯导致DC 消耗，并不会产生其他影响，对第一谐波振幅是不会造成威胁的。

（3）对检测结果造成影响的只有改变第一谐波振幅，综上可以看出，第一谐波振幅是关键因素。

通过逐步探索网络组合模式（从输入再到输出）可以发现，在转换传递过程中每额外增加1 个节点，都有利于实现节点定位。通过对电流变化情况的观察，掌握谐波振幅变化的趋势，从而达到定位节点的目的。基于这样的前提，任何一个定位程序想要实现快速定位的功能，都必须要从输入节点入手，开始转换，并且每一步转换都要按照指定的传递步骤,确保转换的流程符合相关要求，保证转换的正确率。可以通过FFT 算法完成检测，观察谐波振幅是否存在明显变化。当传递途中遇到缺陷节点，此时会产生一定的变化，为了确保传递的效果，可以在每个电路中只完成一次传递转换。

总而言之，本文采用的故障检测方法是通过传播过渡刺激来实现的。通过对电流（电源）以及电压（输出）的采样，并在此基础上进行频谱估计，得出的结果可以表明转换刺激方法在电流测试领域中具有一定的可行性。寄生电容触电能被精准监测到，即使在很大范围内也不会影响检测的实际效果。另外，这些触点不会导致坏的逻辑行为产生，通过对供应电流频谱的有效分析，允许检测开路和传播延迟的情况发生。从而提出一种较为明确的电阻接触点方法，这种方法主要是建立在第一谐波振幅可以被检测到的基础上，基于此，可以参照变化的性质，对故障原因进行科学诊断。

3 展望

随着数字信息技术在各个领域中渗透的加深，其应用前景将会广阔，在故障定位中的优势也会更加突显。就目前的情况来看，数字信号处理还不够成熟，与西方国家相比存在较大的上升空间，另外相关技术人员在这方面的研究还不够深入，在故障检测领域，数字信号处理还有很多优势没有发挥出来。随着相关技术的不断革新，数字信号处理在未来将向着尺寸更小，并且功耗更低的方向发展，在此基础上还要确保超强的运算速度，以满足不同领域的功能需求。相关研究人员需要在现有数字信号处理理论的基础上持续提升技术开发水平，找到数字信号处理在应用中存在的缺陷，不断优化信号处理技术，使其适用性变得更强，针对现存的问题找到原因，并进行科学分析最终得出解决方案。在未来数字信号处理的发展历程中，还需要攻克许多的难关，经过不懈的努力数字信号处理势必会成为数据信息处理的主流方式。除此之外，SFMD 技术在数字信号处理中也将会得到长足的发展，并且应用范围更广，随着数字信号处理的日渐改善，代码兼容性将会变得十分重要，在数字信号处理中发挥重要的作用。根据目前数字信号处理的应用现状可以知道，数字信号处理不仅被广泛应用在故障检测与快速定位中，在其他领域，像机器人控制、生物医药、电力系统以及噪声检测等领域中都扮演着重要角色。

4 结论

综上所述，本项研究主要包括以下几个部分的内容：

（1）对测试方法的理论基础进行简单描述。

（2）对该技术的检测能力进行阐述。

（3）对诊断和定位故障的潜力深入探索。

（4）对该技术的可行性完成论证。

通过一系列论证可以发现，将数字信号处理应用到故障检测和快速定位中具有一定的可行性，其应用空间巨大，值得大范围推广。