故障检测与诊断范文

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一、概述

现代化工业技术发展突飞猛进，现代工业自动化程度越来越高，系统规模也越来越大，简单控制系统已经不能达到工业生成的需求，大规模、综合性、复杂的自动化系统运用越来越广[1]。自动化设备和系统结构的日益复杂和集成化，使得系统发生故障的机率也增加，故障的产生会毁坏设备，影响系统正常运转，甚至造成人员伤亡。国内外由于设备故障所引起的设备损坏、锅炉爆炸、道路塌陷，不仅造成经济损失也造成人员伤亡，社会影响及其恶劣。为了达到以人为本同时维护经济的目的，可以加强系统的稳定性、可靠性、鲁棒性和安全性，但任何设备都不可能无限期使用，这就需要防患于未然，因此故障检测技术应运而生。

二、故障检测重要性

故障检测技术是是一门多学科融合交叉性学科[1]，如：信号提取则依赖于传感器及检测技术；信号降噪离不开信号处理技术；状态估计和参数估计方法以系统辨识理论为基础；鲁棒故障诊断涉及到鲁棒控制理论知识；此外数值分析、概率与数理统计等基础学科也是故障检查和诊断不可缺少的方法。多门学科知识的支撑确保了故障诊断技术的迅速发展，在工业领域也应用广泛，如化工生产、冶金工业、电力系统、航空航天、机器人等生产的各个领域。

三、故障检测技术经济效益

数据显示[2]，故障检测技术与经济发展息息相关，对故障检测技术的研究与发展越来越多，在工业生产中也得到了应用和推广。通过故障诊断技术的推广，大大降低了设备维修费用，各国在故障诊断技术上的投入也逐渐增加。日本对故障检测与诊断技术的投入占其生产成本的5.6%，德国和美国所占比例分别为 9.4%和7.2%。在冶金工业生产中，我国每年承担的设备维修的费用就高达 250 亿元，金额庞大，然而如果应用故障检测与诊断技术，每年可以减少事故发生率同时也能节约 10%～30%的维修费用。因此故障检测能带来经济效益，不容小觑。

四、故障检测的分析方法

（一）状态估计法

状态估计法一般分为两步：首先求取残差，再从残差数据中提取故障特征从而实现故障诊断。目前状态估计法的故障检测诊断方法方兴未艾，如H2估计[3]、鲁棒故障检测与反馈控制的最优集成设计方法[4]等。

（二）等价空间法

低阶的等价向量在实现过程中较易实现但性能不佳，而高阶的等价向量能够得到较理想的性能参数，但以较大的计算量和计算时间为代价。为了解决上述问题，文献[5]采用窄带IIR滤波器运用于等价空间法中，在几乎不改变计算量的前提下，提高系统检测性能，但此方法会产生较高的漏报率。

（三）参数估计法

参数估计法是因为模型参数和相应的物理参数的特点不同，分别统计这两类参数的变化特性来分析和确定故障。物理参数携带重要的信息，具有物理含义，因此，可以分析物理参数的特点，如果异常可以确定故障位置。与状态估计法比较，参数估计法能更有效的故障确定。参数估计法研究越来越丰富，故障诊断方法新成果倍出[6]。

（四）热门的分析方法

（1）小波分析技术

小波分析由于具有时频域局部化特性[7]，可任意调节时间窗和频率窗，因此突变信号能够检测出来。但是，小波基选取一直是在小波信号分析没能解决的问题，也是研究的一个难点，针对同一信号采用不同的小波基进行分析其分析结果往往不同。通过小波分析可以检测信号的奇异点，在信号降噪和信号分析中应用广泛。小波变换是结合时域和频域的分析方法，特征提取方便，在故障检测中应用较广。小波分析对单一的故障源检测效果明显，但较复杂情况，如多故障源效果不佳。

（2）神经网络技术

神经网络技术是根据模式识别理论，采用分类器理论，用神经网络进行故障分析和诊断。采用人工神经元网络进行故障诊断一般有四种方式[8]：神经元网络计算残差；神经元网络分析残差；神经元网络进一步分析确定故障点；神经元网络自学习过程进行自适应误差补偿。

（3）小波包分析和神经网络结合技术

用有限元法建立系统动力学模型[9]，再根据系统采集信号进行小波包分解，建立基于小波包能量谱指标。把信号指标作为改进BP神经网络的输入特征参数，用分步识别方法进行识别。

（五）展望

故障检测技术运用广泛，用单一方法进行处理存在准确度和精确度的问题，因此可以考虑多学科技术结合的方法，进一步提高准确度和精确度。

参考文献：

[1] 周东华， 胡艳艳. 动态系统的故障诊断技术. 自动化学报. 2009， 35（6）.

[2] 周福娜. 基于统计特征提取的多故障诊断方法及应用.[博士学位论文].上海：上海海事大学， 2009.

[3] Fadali M S， Colaneri P， Nel M. H2robust fault estimation for periodic systems[C]MProc. American Control Conference，Denver， Colorado，2003： 2973-2978.

[4]钟麦英，张承慧， Ding S X.一种鲁棒故障检测与反馈控制的最优集成设计方法[J].自动化学报， 2004， 30（2）： 294-299.

[5] Ye H， Wang G Z， Ding S X. An IIR filter based parity space approach for fault detection[C] Proc. the15th IFAC World Congress， Barcelona，2002.

[6] Abidin M S Z， Yusof R， Kahlid M， et al. Application of a model based fault detection and diagnosis using parameter estimation and fuzzy inference to a DC-servomotor[C] Proc.2002 IEEE International Symposium on Intelligent Control， Vancouver， Canada，2002：783-788.

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中图分类号[U8] 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）50-0144-01

机场助航灯光系统是飞机飞行安全的保障，是机场非常重要的一个目视助航设备。在一个中型的机场中，其助航灯光包括了跑道中线灯、跑道边灯、进近灯、末端等、顺序闪光灯、坡度灯等共计上千盏灯。机场助航灯光系统保障着飞机的安全起降，安全问题不容许丝毫的差错，助航灯光系统是否完好无损十分关键。在实际机场应用中，如何保证助航灯光系统的正常工作，如何及时的检测助航灯光系统的故障，也就变成保障安全的大问题。助航灯光系统中自动监视功能就可以很好的满足这一要求。我国目前较大规模机场使用的都是国外的助航灯光巡检系统，自己在助航灯光巡检监控系统方面的研究还没能形成成熟的系统，不能在实际中应用。不断学习，努力探索，寻求自己的助航灯光故障诊断系统，解决国内机场的燃眉之急。

1 助航灯光故障检测

助航灯光故障的检测主要通过自动监控，实行远程巡检，它的主要硬件设计包括了单片机、过零检测模块、模数转换模块、调制及隔离变压器模块、晶闸管驱动模块、进水检测模块、串口通信模块、单片机模块等。

1.1 灯暗检测和灯泡开路检测

灯暗检测实际上就是对灯电压进行检测，检测灯泡两端的电压。检测灯电压可以判断灯泡的输出功率，在使用6.6:6.6的隔离变压器时，一次测电流和二次侧电流是相同的。灯泡两端的电压反应了灯泡输出功率的大小，是判断灯暗的一个替代参数。灯暗的原因要么是灯泡经过长时间的使用，老化使得电阻减少，电压降低，从而导致灯暗。要么是灯泡中的灯丝出现靠丝现象，使得线圈被短路减小电阻，降低两端电压，减少功率，导致灯泡发暗。而灯泡开路检测则是对灯泡电流大小的检测。一个比较稳定的干路电流在隔离变压器的一次侧流过时，如果二次侧有正常的负载也会流过一个比较稳定的电流。当开灯光级设置越低时，电流越小；或则当负载的电阻越小时，电流越大。灯泡在使用过程中，新旧程度对电流的影响不大。而灯泡处于开路时，其负载电阻无穷大，电流就会急剧减小。在这一特点作用下，二次侧电压升高达到一定的数值时，通过对电路电压进行采用就可以判别灯泡是否断芯。

1.2 上行信号的调制

上行信号是指远程巡检单元向主控制单元上传的信息，这是灯光巡检中远程巡检单元和主控制单元之间通过调解和调制进行的有效通信中的一个方向。调制信号频率是工频50Hz，所以调制信号可以跨过隔离变压器，然后上传回主控单元。

1.3 上行信号的解调

经过电压互感器采样，然后经信号调理电路把调光器回路电压分为两路，一路过零检测电路，进入单片机；另一路经差分放大器处理，然后进行模数变换。进行采样12次，时间在2ms内。12次数据分为4组值，每组数据求一个平均值。所得的3个平均值分别与单片机中预先计算好并存储起来的对应数据进行比较，有调制的信号，其数值相比没有调制的信号明显要小。在差处理下，就可以得出“1”、“0”信息。

2 助航灯光故障诊断系统设计

2.1 主控单元解调程序

主控单元过零检测电路实时检测正过零点后，经过P3.3通道信号向单片机请求中断，然后执行中断程序。单片机读取转换值，2ms内进行采样12次，所得到的结果分成每组4个数据的3组，每组数据求其平均值，然后把求得的平均值与预先计算好并存储好的数值进行做差处理，如果差值大于设定值则为“1”，否则为“0”。重复过程3次，如果得到3个结果均为“0”，则说明没有下达命令；如果得到3个结果均为“1”，则说明肯定有下达命令；如果得到结果中有一个为“1”，则返回，要求上位机重新发送命令。

2.2 远程巡检单元调制程序

由P1.0和P1.2发送信号，经P3.7通道把正过零点后信号送入单片机，触发晶闸管开关。由于电压上加载了调制信号，所以电压输出就产生了畸变。

2.3 远程巡检单元故障定位程序

一个周期定位50ms，每个周期采样10次，每次采样之间间隔10ms，结果存放在寄存器中。每个周期采样的10次结果计算平均值，然后与设定的值作比较。在比较中，采样结果大于或则等于设定值，则灯已经损坏。

3 实际应用中的实验与结果

选择机场进近灯做灯泡断丝实验，结果实验的6盏灯判断全部正确，没有一盏误报。而灯暗实验中，电压波动率在5%以下，也基本能满足实际应用的要求。进水实验中，通过实验人员的实地检查，检测到进水的隔离变压器桶，其进水深度确实达到了设定值，而没有检测到进水的隔离变压器桶，则均未发现进水现象。以上实验结果表明，助航灯光故障检测准确度高，传输数据准确，电源足够稳定，操作灵活方便，在实际机场的应用中，能基本满足助航灯光故障检测与诊断的要求。

4 讨论

当然，笔者仅仅是从助航灯光故障检测的基本原理出发，浅显探析了其故障检测的方面。而实际应用中的助航灯光故障检测，要复杂多样得多，需要研究人员进一步探索，进一步完善才能达到实际应用的客观要求。而助航灯光故障诊断系统的设计，笔者更是仅仅点出了其大致的工作原理，要达到实际设计应用的要求，还需要全面细化，落实到细节，以及具体程序的编写和完善工作。

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中图分类号：V647 文献标识码：A DOI：10.16400/ki.kjdkz.2016.10.072

Abstract Aerospace fault diagnosis is the key to ensure the space work smoothly， this paper starts from the development of aerospace fault diagnosis and fault tolerant processing technology， the shortcomings of the aerospace fault detection in the presence of are analyzed， and combined with the specific problems of fault-tolerant processing technology design， is very important to enhance the level of fault treatment in spacecraft.

Keywords aerospace fault； detection； fault tolerant processing technique

0 引言

自从1903年俄国科学家齐奥尔科夫斯基发表《用喷气装置探测宇宙空间》，并从理论上论证采用多级火箭可以克服地球引力进入太空之后，特别是在哥达德、奥伯特、布劳恩、科罗列夫等一代科学巨匠的不懈努力之下，飞向太空终于在20世纪中叶从梦想变成了现实。

1 航天器故障的主要特点

1.1 航天器故障的危害性较大

航天器无论质量还是体积都足以对人的安全构成较大的危害。因此，航天器如果结构较为复杂，则很有可能在使用的过程中产生质量层面的问题。此外，航天器的元件比较容易产生质量故障。因此，航天器对精密仪器的质量要求较高，如果航天器在精密性仪器产生质量方面的问题，将会使航天器难以根据固定的模式进行故障的处理，也无法保证航天器可以提前结束对故障性因素的处理。还有一些航天器在实施任务处理的过程中，并不能保证当前的实用技术可以适应系统的技术处理方案，使得一些航天器在应用的过程中可能产生坠亡的问题，导致航天器的应用过程出现一系列的经济损失。航天器如果产生较为严重的质量问题，不仅会在问题的发生阶段出现质量问题，也很有可能影响到后来的技术研制工作的计划，使航天器的后续使用难以得到有效的保证。

1.2 航天器运行环境较为特殊

航天器在使用的过程中，难以保证具备足够的使用性能。因此，必须随时对航天器应用过程中的技术细节加以调整，使航天器具备充分适应运行环境的特点。此外，要结合航天器使用过程中的运行轨道特点，对全部的空间环境加以分析，使航天器可以在空间环境的带动之下进行运行性能的有效控制，保证航天器可以在操作的过程中凭借动力因素的特点加以技术性处理。航天器的运行还受到温度因素的影响较多。因此，航天器必须能够有效的针对噪音问题进行运行环境的适应，而技术应用过程中的电磁干扰等问题很有可能在外部因素的影响下发生变化，最终造成航天器的运行环境发生改变。航天器在应用的过程中，所处的整体外部环境与航天器生产过程中的日常环境并不一致，因此，航天器很有可能在元器件的质量发生问题的情况下受到零部件质量问题的干扰，造成零部件难以在实验过程中正常运行，形成较为强烈的质量问题。

1.3 航天器本身资源有限

航天器在运行的过程中，必须使用计算机系统对诸多资源因素加以研究和处理，因此，所有的计算机配置工作，都必须保证在能源处理过程中实现配置方案的优化。除此之外，必须结合全部的能源应用特点，对燃料质量控制过程中的故障分析机制加以研究，使全部的故障诊断工作都可以在容错技术的有效支持之下进行故障诊断机制的重构。此外，必须结合故障诊断技术的有效性分析结果，对全部的故障诊断机制加以研究，因此，航天器在诸多事务共同影响之下，难以预留足够的空间用来应对航天器的资源处理问题，也难以保证适应航天器运行模式的变化问题。还有一些航天器的资源储藏工作必须保证与航天器的运行技术相适应，因此，航天器在进行运行可靠性分析的过程中，必须使全部的应用技术都能与资源储藏现状相适应，这就使得航天器的资源储藏问题难以有效的保证与航天器的其它飞行性任务相适应。

2 航天器故障检测工作中存在的问题

2.1 信息资源融合角度的故障处理问题

目前，一些航天器在故障处理机制的设计过程中，并没有充分按照传感器的运行方式进行惯性因素的设计，使得一些传感器只能在技术层面上应用较差处理的方式进行信息资源的处置，无法从根本上适应传感器的应用技术要求。传感器的信息资源是保证航天器应用质量的关键。但是，一些传感器由于信息处理领域存在不确定性问题，难以保证传感器对诸多有效的信息资源实施完整的处理，也无法使传感器可以将信息资源以互补的形式完成设计，因此，必须通过互补性机制构建的方式进行传感器的不确定性因素的分析。但是，很多航天器在技术处理过程中，并不能从信息资源价值的角度实施航天器故障的有效分析，使得很多的航天器难以从故障处理有效性的角度进行航天器性能的控制，使得一些航天器只能简单的凭借传感器的基础性能进行故障处理机制的构建，难以保证航天器可以有效的整合全部信息资源的价值。还有一些航天器在处理故障因素的过程中，难以保证信息资源具备足够的有效性，使得信息系统无法完整的保证与信息利用机制相适应，造成很多信息资源的可信度难以得到充分的保障。

2.2 航天器闭环系统存在诊断技术问题

航天器在应用技术的选择方面，具备很强的复杂性，此外，航天器的控制系统不仅需要对常规的控制技术加以处理，还必须对航天器的全部组成构件加以研究。因此，所有的航天器都会在使用故障因素的影响下产生工作系统的紊乱。除此之外，必须对系统已经产生的故障进行分析，并对系统全部的运行故障进行关联机制的控制，使后续的系统运行活动可以在具备更强关联性因素的特点下进行故障处理机制的构建，确保故障能够在处理的过程中更加有效的同数据资源相适应。但是，一些航天器的避免系统并不能对诸多的航天器分支系统进行技术性处理，造成很多的航天器资源难以适应部件运行过程中的技术应用要求。还有一些航天器难以在使用的过程中对相关故障性因素实施处置，使得很多的部件运行程序难以在检测技术运行时间的有效控制下进行任务的处置，造成很多任务难以有效的凭借检测技术的应用特点进行测量机制的构建。还有一些航天器在闭环系统的质量诊断方面，并不能保证对闭环系统的全部的信息资源实施有效的采集处理，造成很多的闭环系统难以结合故障的具体存在特征进行信息检测机制的处理，最终导致很多的检测技术难以适应系统运行状态的控制要求。

2.3 模型诊断技术的应用不足

目前，很多航天器在实施诊断技术应用的过程中，都将硬件资源的质量控制作为工作的重点，这虽然能够保证诊断技术的应用可以增强航天器的技术处理质量，却容易导致很多的航天器无法在系统复杂性因素的影响下进行运行水平的提高。还有一些硬件资源在进行可靠性研究的过程中，并不能对已经产生的故障信息实施新型技术的重构，导致很多的信息资源无法应对现阶段的刚性需求。还有一些航天器必须对体积较大的液体燃料资源进行质量控制，导致很多的燃料处理程序难以适应动力基础的处理要求，虽然很多的模型诊断工作都可以适应燃料箱的技术应用特点，却难以充分保证所有的动力学模型都可以在航天器的质量控制过程中实施有效的技术性处理，也难以使全部的模型诊断技术可以在故障处理过程中实现诊断水平的提高。

3 航天故障诊断和容错处理技术的实践方案

3.1 运用信息融合技术实施故障诊断

首先，必须对航天器运行过程中的全部信息融合技术进行整合处理，使信息资源的控制工作可以在融合技术的有效支持之下实施传感器的质量控制。除此之外，必须对全部的传感器装置实施惯性因素的有效判断，以便传感器装置的诸多容错技术都可以在不同类型的传感器装置共同影响下实现容错技术的合理控制，提升传感器运行过程中的信息资源价值。在应用传感器对大量信息实施处置的过程中，必须保证所有的信息资源可以适应信息采集程序的要求，使全部的信息都可以在航天器运行过程中产生足够的互补性影响，确保所有的信息采集机制能适应资源互补性处理的要求。要加强对多种类型的传感器资源的关注，使传感器可以利用互补机制进行信息采集模式的适应，确保所有的信息资源都可以结合传感器应用程序的要求进行合理的分析机制的处理，切实保证传感器能够在有效的整合分析过程中实现信息资源处理质量的提高。

3.2 完善闭环系统质量控制机制

首先，必须加强对航天器运行过程中系统复杂性的关注，通过系统各类组成部件的有效分类管理，对航天器质量控制工作推进过程中的系统复杂性加以研究，使所有的系统质量控制工作都可以结合系统正常运行的技术性要求实施处置，以便系统可以有效的应对质量控制工作推进过程中的各项故障特点，并使全部的数据处理机制可以同数据运行的异常特点保持一致。在完成故障传播机制处理之后，必须对全部的系统运行质量关联性特点实施传播技术的处理，使得很多的故障性因素难以根据故障的实际特点对故障的实际呈现状态加以控制。因此，必须结合闭环控制技术的运行要求，对系统之间的各个组成部件是否具备足够的关联性加以研究，使后续的系统故障特点能够在传播模式的影响下得到更好的处理，保证数据资源的全部处置工作可以适应系统的关联性运行特点。

3.3 提升模型在航天器故障处理中的应用深度

首先，必须对航天器的所有组成材质进行质量可靠性分析，使后续的硬件资源可以结合系统的复杂性特点进行航天器的质量控制，保证航天器可以有效的增强全部的成本工作执行要求。其次，技术性因素的控制必须保证同成本控制的要求相适应。可以结合模型应用程序的特点，对故障诊断过程中的信息重构技术加以分析，使航天器的运行工作能够同全部的燃料装置形成结合，共同保证航天器装置可以在力学模型的技术指导下加以处置。

4 结论

容错技术和故障诊断技术是保证航天器运行质量的重要技术，深入地分析航天故障诊断技术的发展历程，并集合航天工作中的主要技术性问题进行容错处理技术的设计，能够很大程度上增强容错处理技术的实施质量。

参考文献

[1] 胡绍林，孙国基.基于系统仿真的故障检测与诊断技术[J].系统工程理论与实践，2014.21（6）：8-14.

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一、故障征兆的模拟检测与诊断

（1）振动法。当振动可能是引起故障的原因时，即可用振动法进行试验。基本方法如下。①连接器。在垂直和水平方向上轻轻摇动连接器。②配线。在垂直和水平方向上轻轻摆动配线。连接器的接头、支架和穿过开口的连接器体等部位的配线都应仔细检查。 ③零部件和传感器。用手轻拍装有传感器的零部件，检查是否失灵。

（2）加热法。如有些故障只在热车时出现，可能是由有关零部件或传感器受热而引起的。可用电吹风机或类似加热工具加热可能引起故障的零部件或传感器，加热后再检查是否出现故障。

（3）水淋法。当有些故障是在雨天或高湿度的环境下产生时，可以用水喷淋在车辆上，检查是否发生故障。

（4）电器全接通法。当怀疑故障可能是因用电负荷过大而引起时，可接通车上全部电气设备，检查是否发生故障。

二、利用简单仪表检测诊断

（1）用万用表检测诊断的一般原则。①除在测试过程中有特殊指明者外，不能用指针式万用表测试ECU和传感器，应使用高阻抗数字式万用表（内阻应不小于10kΩ）或汽车专用万用表。②首先检测熔丝、易熔线和接线端子（连接器）的状况，在排除这些部位的故障后再用万用表检测。③在测量电压时，点火开关应处于“ON”位置，蓄电池电压应不小于11V。④在用万用表检查防水型连接器时，取下防水套。表笔插入连接器检查时，不可对端子用力过大。⑤测量电阻时要在垂直和水平方向上轻轻摇动导线，以提高准确性。 ⑥检查线路断路故障时，应先脱开ECU和相应传感器的连接器，然后、测量连接器相应端子间的电阻，以确定是否有断路或接触不良故障。⑦检查线路搭铁短路故障时，应拆开线路两端的连接器，然后测量连接器被测端子与车身（搭铁）之间的电阻。电阻值大于1M时表明无故障。⑧在拆卸发动机电控系统线路之前，应首先切断电源，即将点火开关断开（ OFF），拆下蓄电池负极搭铁线。⑨测量两个端子或两条线路间的电压时，应将万用表的两个表笔与被测的两个端子或两根导线接触；测量某个端子或某条线路的电压时，应将万用表的正表笔与被测的端子或线路接触，而将万用表的负表笔与地线接触。⑩检查端子、触点或导线等的导通性，是指检查端子、触点或导线是否通路。

（2）用万用表检测的基本操作方法。①电阻测量方法。将万用表置于电阻挡的适当位置并校零后，即可以测量电阻值。电控系统的元器件的技术状况，都可以用检测其电阻值的方法来判断。②直流电压测量的方法。将万用表选择在直流电压挡，将表笔接至被测两端。用测量电压的方法可以检查ECU所发出的各种控制信号电压、电路上各点的电压以及元器件的电压降。③断路（开路）检测方法。如果如图1所示的配线有断路故障，可用检查导通性或检查电压的方法来确定断路的部位。

a.检查导通性方法。首先脱开连接器A和C，测量它们之间的电阻值，如图2所示。若连接器A 端子1与连接器C端子1之间的电阻值为无穷大，则它们之间不导通（断路）；若连接器A端子2与连接器C端子2之间电阻值为0，则它们之间导通（无断路）。

然后脱开连接器B，测量连接器A与B、B与C之间的电阻值。若连接器A端子l与连接器B端子1之间的电阻值为O，而连接器B端子l与连接器C端子1之间的电阻值为无穷大，则表明连接器A端子1与连接器B端子1之间导通，而连接器B端子l与连接器C端子1之间有断路故障存在。

b.检查电压方法。在ECU连接器端子加有电压的电路中，可以用检查电压的方法来检查断路故障，如图3所示。在各连接器接通的情况下，ECU输出端子电压为5V 的电路中，依次测量连接器A端子1、连接器B端子1、连接器C端子1与车身（搭铁）之间的电压，如果测得的电压值分别为5V、5V 和OV，则可判定在连接器B端子1与连接器C端子l之间的配线有断路故障存在。

④短路检查方法。如果配线短路搭铁，可通过检查配线与车身（搭铁）是否导通来判断短路部位，如图4所示。

三、利用故障自诊断系统检测诊断

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近年来随着建筑不断增多，对暖通空调系统应用提出了更高要求。保障暖通空调系统运行安全、稳定，实现优质、节能运行是目前该系统的主要问题。在暖通空调系统日常应用中，常出现不同类型故障影响系统运行，当诊断调试后仍可能出现故障，直接造成资源浪费，降低室内空气质量。因此，针对暖通空调系统加强故障检测与诊断至关重要。

本文将结合暖通空调系统自动故障检测与诊断的常用方法，并对该系统故障检测与诊断技术发展目标及方向进行总结，为进一步加强暖通空调系统故障检测与诊断技术应用提供理论参考。

1 暖通空调系统故障检测与诊断常用方法

（一）直接方法

直接方法主要是指在暖通空调系统运行中，以不同的输入、输出参数为依据作为故障检测基本症状，直接将这些症状输入分类器中。利用预期设置完成的分类策略对分类器中症状进行具体分类，即对系统故障进行分类，再以此为依据作出准确故障诊断结果。该故障检测与诊断方法常用于分类器设计中，较常见的分类方法如专家规则、贝叶斯分类法等等。利用这些具体方法可有效实现对设备自动故障检测与诊断，效果良好，操作便利，诊断数据较准确。

（二）间接方法

间接方法主要是指通过系统模型预测，该方法的应用前提条件是要先设立正常系统运行条件，并对已经确定的故障进行系统建模。在此基础上构建标准化模型系统，进而展开进一步针对性预测，再将预测结果所得参数与实测参数对比，将对比后偏差作为输入参数，再输入至分类器，确定故障类型。其分类方法包括贝叶斯分类法、故障树与神经网络法等等。其主要建模方法则为回归法等。

2 暖通空调系统故障检测与诊断技术研究与发展

传统暖通空调系统故障检测与诊断技术进依靠手提式诊断器检测，通过技术人员利用工具进行维修检验，以一台仪器对多个系统进行检测，并利用高精度配置传感器进行辅助检测，提高暖通空调系统故障检测效率。但该检测与诊断方法的不足在于无法实现在线检测，不能对系统动态运行情况进行反映，因此在故障处理后不能立即发挥效用。随着技术不断提升，以及应用需求不断提高，暖通空调系统故障检测与诊断技术中融入了保护系统，利用对设备启停操作确定故障检测，例如，暖通空调的制冷系统达到其压力上限时，应对该制冷系统进行中止操作，检测设备保护系统的应用则能够对制冷设备进行故障检测，并明确诊断其影响原因。

这种故障检测与诊断技术的应用对保障系统稳定，延长系统使用寿命有着重要作用，同时对保护系统安全也起到积极作用。但在故障检测与诊断系统中应用这汇总安全系统仅局限与出现较严重故障的设备检测与诊断，对系统继续恶化起不到有效监测与动态控制作用，因此会造成设备因严重故障无法有效修复，延长维修周期，造成资源浪费。

为进一步提高暖通空调系统故障检测与诊断技术，应充分结合技术理论及经济性理论，在提高系统整体可靠性的同时，提高暖通空调系统节能性，有效降低暖通空调出现故障的几率，提升暖通空调应用质量及寿命。在今后的暖通空调系统故障检测与诊断技术发展过程中，从几个方面进行强化研究：

（1）经济性角度。故障检测与诊断技术在今后的强化研究中应更加注重经济效益，进一步为人们带来应用保障。加强自动故障检测与诊断技术和暖通空调系统的结合，最大限度利用系统元器件，减少对故障检测与诊断系统的改动。

（2）可靠性角度。故障检测与诊断技术在暖通空调的应用中会受到多种因素影响，造成其他不可预见为题，所以要加强对故障诊断与检测技术的可靠性，最大限度避免降低设备错误警报，避免出现造成干扰，提高暖通空调运行保障。

（3）理论角度。暖通空调属于较复杂的服务性制冷设备，运行过程中受多种因素干扰，因此故障检测与诊断技术的应用应趋向简单、实用性高等方面，以保证其运行稳定。因此，通过加强理论验证与研究正式满足这一要求的必要性十分重要，以切实有效为暖通空调系统运行提供理论保障。

3 结语

综上所述，针对暖通空调系统加强故障检测与诊断对保证系统正常运行，提高室内空气质量有着重要作用。为进一步提高暖通空调系统故障检测与诊断技术，应充分结合技术理论及经济性理论，在提高系统整体可靠性的同时，提高暖通空调系统节能性，有效降低暖通空调出现故障的几率，提升暖通空调应用质量及寿命。同时加强故障检测与诊断技术研究，对进一步推进我国暖通空调系统创新发展也有着重要意义。

参考文献：

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一、暖通空调系统故障原因

HVAC系统整合了多种设备，很多参数互相配合和融合，使整个系统变得十分复杂，增加了故障之间的连接性和影响性。多个种类的空调设备通过管道连接而形成关联性和影响性极强的HVAC系统，倘若这个系统中有任何一个位置出现问题、发生故障，都会对其他设备和位置的运行情况产生影响，进而牵连到整个系统的稳定运行和控制性能。

暖通空调系统的故障大体可分成两大类：硬故障和软故障，既有局部性也有全面性，对整个HVAC系统的影响大小也不尽相同。硬故障是指机械设备和运转部件完全丧失功能所产生的故障，例如皮带断裂、传感器失效、阀门不受控制和风机停止运行等故障。从故障产生时间的角度分析，这些故障应当归为突发故障，且故障影响效果比较严重，所以检测和诊断的难度系数不大。软故障的实质是说设备和部件的机械功能降低或局部失效等，比如部件或管道结垢、堵塞，局部泄露、仪表稳定性降低等等。

另外，HVAC系y中所包含的传感器数量是极少的，因此缺少传感器带来是数据和信息，降低系统的监测性，而且，HVAC系统所整合数据比较多也比较复杂，通常都会给系统的控制者增大管理难度，由于系统所产生的数据和信息不能通过图案和文字直观的表现出来，其多变性较强，而这些数据信息最终都是由人工来进行处理和分析的，对故障的检测和诊断器械和软件也必须通过人来判断，还有就是系统的控制者比较容易忽视的故障和隐患，尽管这些故障不能干扰系统的稳定运行，但也许会有带来一些不确定问题。

二、暖通空调系统故障检测与诊断常用方法

1、直接方法

直接方法主要是指在暖通空调系统运行中，以不同的输入、输出参数为依据作为故障检测基本症状，直接将这些症状输入分类器中。利用预期设置完成的分类策略对分类器中症状进行具体分类，即对系统故障进行分类，再以此为依据作出准确故障诊断结果。该故障检测与诊断方法常用于分类器设计中，较常见的分类方法如专家规则、贝叶斯分类法等等。利用这些具体方法可有效实现对设备自动故障检测与诊断，效果良好，操作便利，诊断数据较准确。

2、间接方法

间接方法主要是指通过系统模型预测，该方法的应用前提条件是要先设立正常系统运行条件，并对已经确定的故障进行系统建模。在此基础上构建标准化模型系统，进而展开进一步针对性预测，再将预测结果所得参数与实测参数对比，将对比后偏差作为输入参数，再输入至分类器，确定故障类型。其分类方法包括贝叶斯分类法、故障树与神经网络法等等。其主要建模方法则为回归法等。

三、暖通空调系统故障检测与诊断分析

1、暖通空调系统诊断方法

暖通空调故障诊断方式主要有两种：一种是在线方式，即故障诊断系统实时地监测设备的工作状态，基于适时的在线故障检测与诊断算法，给出系统的故障信息，包括故障程度、故障所属模块、故障位置、故障报警等。另一种是离线方式，即构建计算机辅助决策支持系统，帮助系统迅速发现故障，制定合理有效的系统维修方案。

（1）基于知识的专家系统

建立专家系统诊断模块，包括专家系统知识故障诊断库，并可根据经验和知识的积累以及在获得了新的、可靠的故障诊断规则时或发现原有某条规则不足甚至错误时，能自动进行添加、修改和更新。 专家系统诊断模块由知识获取系统、知识库、推理机和输人、输出系统构成。

（2）基于规则的故障树

利用专家知识、工程师的经验和知识库建立基本故障诊断树，并可生成新的故障诊断树，用户则选择相适应的故障诊断树来执行故障诊断。

故障树分析是在复杂系统中作故障诊断的一种有力工具。用这种方法诊断的效率较高且不容易漏检，例如该模块能根据系统故障现象，逐次向下展开，查询有关的节点和树枝，直到找出故障的发生原因及处理对策。

（3）基于人工神经网 B P改进算法的模式识别

该模块由 B P改进算法的网络、网络结构参数及推理诊断等组成，主要用于完成模式识别和故障诊断。专家系统诊断与故障树诊断两种方法的相互结合，可以有效地解决过去已发生过的各种故障的诊断；但对于以前没有发生过的故障，不具备处理能力，因为知识库中缺乏相应的诊断知识。采用人工神经网络（ A N N） 模式识别技术是一种较好的方案。它根据新的样本进行自动学习和训练以更新故障诊断知识，并可添加到专家系统知识库中。A N N的故障初始样本来自已有的故障实例，这些实例可通过故障机理分析或专家经验获得，此外还可在应用中逐步添加、删除和更新。

2、故障检测与诊断的应用

随着科技的进步，现在的故障检测和诊断手段嵌入了动态的控制系统体系，完善了检测和诊断的技术。制定一些模型数值或者一些经验数据，当传感器测量得到的实际运行过程中的参数和由模型得到的计算值在诊断软件中进行对比和评估，它们之间的差值作为传送的数据，送到故障诊断分析其中的问题，如果这个差值逐渐的增大时，就说明了这个系统发生故障的可能性就会增加。根据检测系统的分析，就会将故障的诊断结果及时传送出去进行显示。这些故障诊断由输入的数据类型、复杂程度、性质等进行分区，较难的诊断就会需要长时间来完成，或者由更高层次的诊断设备来完成。

暖通空调系统故障的检测方法。在以前，我们所用的方法就是用直接、解析和时序三种冗余法来进行检测。基于定量模型法在相同的情况下可以通过比较实际系统或者仿真的模型运行状态来进行检测和诊断系统故障，但是在执行的时候需要具体的、精确的数据模型来进行检测。还有一些基于定型模型法、基于统计学法、人工神经网络法和模式识别法等可以对暖通空调系统的故障来进行检测。

按照故障的级别和故障的优先级不同，不同故障在不同的诊断层次上来诊断。在分布式控体系（DCS）中，驻留在不同层级上的故障诊断工主要由输入数据的类型、性质、复杂程度和诊断具使用的频率来区分，复杂的、需要更多知识和能的故障诊断（如诊断周期需要一天或一个月的将由更高层次的诊断工具（或计算机）来完成，由现在传感器性能的提高，大量的、低端的故障诊倾向于在传感器中就地解决。

四、结束语

综上所述，针对暖通空调系统加强故障检测与诊断对保证系统正常运行，提高室内空气质量有着重要作用。为进一步提高暖通空调系统故障检测与诊断技术，应充分结合技术理论及经济性理论，在提高系统整体可靠性的同时，提高暖通空调系统节能性，有效降低暖通空调出现故障的几率，提升暖通空调应用质量及寿命。同时加强故障检测与诊断技术研究，对进一步推进我国暖通空调系统创新发展也有着重要意义。■

参考文献

[1]陈友明.自动故障检测与诊断在暖通空调中的研究与应用[J].暖通空调，2014，03：29-33.

篇7

商业建筑中因为设施保护不佳，功能老化与掌控不佳等因素引发的耗能损失大约是15～30%。HVAC体系中的设施障碍或传感器的差错都会导致屋内舒适性的更糟或体系耗能的提升。所以，安全且精确的检查与调控是体系稳定运转的基础要求，还是智能化与先进化调控实行的必备因素。若体系产生障碍，一定要快速且精准的找出障碍原因、位置，而且规定体系在运转当中具备防备性，也就是可以预测也许会产生的障碍，进而尽可能降低障碍的产生率或产生障碍后可快速地解除。研发FDD技能，在HVAC调控体系中加入一定的逻辑以快速精准地对障碍实施检查诊断且给出解除办法，这已是当前急需处理的重要难题。

一、暖通空调系统故障原因

HVAC系统整合了多种设备，很多参数互相配合和融合，使整个系统变得十分复杂，增加了故障之间的连接性和影响性。多个种类的空调设备通过管道连接而形成关联性和影响性极强的HVAC系统，倘若这个系统中有任何一个位置出现问题、发生故障，都会对其他设备和位置的运行情况产生影响，进而牵连到整个系统的稳定运行和控制性能。

暖通空调系统的故障大体可分成两大类：硬故障和软故障，既有局部性也有全面性，对整个HVAC系统的影响大小也不尽相同。硬故障是指机械设备和运转部件完全丧失功能所产生的故障，例如皮带断裂、传感器失效、阀门不受控制和风机停止运行等故障。从故障产生时间的角度分析，这些故障应当归为突发故障，且故障影响效果比较严重，所以检测和诊断的难度系数不大。软故障的实质是说设备和部件的机械功能降低或局部失效等，比如部件或管道结垢、堵塞，局部泄露、仪表稳定性降低等等。

另外，HVAC系统中所包含的传感器数量是极少的，因此缺少传感器带来是数据和信息，降低系统的监测性，而且，HVAC系统所整合数据比较多也比较复杂，通常都会给系统的控制者增大管理难度，由于系统所产生的数据和信息不能通过图案和文字直观的表现出来，其多变性较强，而这些数据信息最终都是由人工来进行处理和分析的，对故障的检测和诊断器械和软件也必须通过人来判断，还有就是系统的控制者比较容易忽视的故障和隐患，尽管这些故障不能干扰系统的稳定运行，但也许会有带来一些不确定问题。

二、暖通空调系统故障检测与诊断措施

1、暖通空调系统诊断模型及结构

根据暖通空调故障机理分析，并考虑暖通空调系统的特殊性，暖通空调系统诊断模型可选择为：基于故障树的常规诊断；基于专家系统的规则诊断和基于神经网络的模式识别故障诊断。

2、暖通空调系统诊断方案

暖通空调故障诊断方式主要有两种：一种是在线方式，即故障诊断系统实时地监测设备的工作状态，基于适时的在线故障检测与诊断算法，给出系统的故障信息，包括故障程度、故障所属模块、故障位置、故障报警等。另一种是离线方式，即构建计算机辅助决策支持系统，帮助系统迅速发现故障，制定合理有效的系统维修方案。

（1）基于知识的专家系统

建立专家系统诊断模块，包括专家系统知识故障诊断库，并可根据经验和知识的积累以及在获得了新的、可靠的故障诊断规则时或发现原有某条规则不足甚至错误时，能自动进行添加、修改和更新。 专家系统诊断模块由知识获取系统、知识库、推理机和输人、输出系统构成。

（2）基于规则的故障树

利用专家知识、工程师的经验和知识库建立基本故障诊断树，并可生成新的故障诊断树， 用户则选择相适应的故障诊断树来执行故障诊断。

故障树分析是在复杂系统中作故障诊断的一种有力工具。用这种方法诊断的效率较高且不容易漏检，例如该模块能根据系统故障现象，逐次向下展开，查询有关的节点和树枝，直到找出故障的发生原因及处理对策。

（3）基于人工神经网 B P改进算法的模式识别

该模块由 B P改进算法的网络、网络结构参数及推理诊断等组成，主要用于完成模式识别和故障诊断。专家系统诊断与故障树诊断两种方法的相互结合，可以有效地解决过去已发生过的各种故障的诊断；但对于以前没有发生过的故障，不具备处理能力，因为知识库中缺乏相应的诊断知识。采用人工神经网络（ A N N） 模式识别技术是一种较好的方案。它根据新的样本进行自动学习和训练以更新故障诊断知识，并可添加到专家系统知识库中。A N N的故障初始样本来自已有的故障实例，这些实例可通过故障机理分析或专家经验获得，此外还可在应用中逐步添加、删除和更新。

3、故障检测与诊断过程

随着科技的进步，现在的故障检测和诊断手段嵌入了动态的控制系统体系，完善了检测和诊断的技术。制定一些模型数值或者一些经验数据，当传感器测量得到的实际运行过程中的参数和由模型得到的计算值在诊断软件中进行对比和评估，它们之间的差值作为传送的数据，送到故障诊断分析其中的问题，如果这个差值逐渐的增大时，就说明了这个系统发生故障的可能性就会增加。根据检测系统的分析，就会将故障的诊断结果及时传送出去进行显示。这些故障诊断由输入的数据类型、复杂程度、性质等进行分区，较难的诊断就会需要长时间来完成，或者由更高层次的诊断设备来完成。

暖通空调系统故障的检测方法。在以前，我们所用的方法就是用直接、解析和时序三种冗余法来进行检测。基于定量模型法在相同的情况下可以通过比较实际系统或者仿真的模型运行状态来进行检测和诊断系统故障，但是在执行的时候需要具体的、精确的数据模型来进行检测。还有一些基于定型模型法、基于统计学法、人工神经网络法和模式识别法等可以对暖通空调系统的故障来进行检测。

按照故障的级别和故障的优先级不同，不同故障在不同的诊断层次上来诊断。在分布式控体系（DCS）中，驻留在不同层级上的故障诊断工主要由输入数据的类型、性质、复杂程度和诊断具使用的频率来区分，复杂的、需要更多知识和能的故障诊断（如诊断周期需要一天或一个月的将由更高层次的诊断工具（或计算机）来完成，由现在传感器性能的提高，大量的、低端的故障诊倾向于在传感器中就地解决。

三、结束语

综上所述， 暖通空调系统的故障诊断对减少系统的能源消耗、降低能耗费用、维持舒适的室内环境、提高室内空气品质、降低设备的磨损和减少温室气体的排放都是非常重要的。然而，对于日益复杂的空调系统，快速、及时地检测系统中出现的各种故障，以远非操作者人力所能及。

参考文献

[1] 李志生，张国强，刘建龙.故障检测与诊断技术在暖通空调领域的应用和展望[J]. 流体机械. 2016（06）.

[2] 韩琦，魏东，曹勇.暖通空调系统故障检测与诊断技术研究进展[J]. 暖通空调. 2014（03）.

篇8

0 引言

现阶段，我国大多数的矿山设备所采用的维修方法以及设施，通常应用计划经济体制模式，和国外发达的国家相比，差异较大，其中部分模式已无法适应当前市场经济的需要。而在矿山机电设备维修应用故障检测诊断技术，不仅结合我国的国情，还吸收了先进技术及经验，有效提高矿山的生产管理水平，改变传统的维修体制，以便适应当前市场经济的体制。

1 故障诊断检测技术

1.1 故障检测诊断技术定义

故障检测诊断技术主要是包括故障检测和故障诊断，以现阶段的实践领域和学界理论的通说，统称为故障检测机诊断。设备工作运行正常主要是指设备能按自身功能特征，正常运转，和设备该有效能相符合。而设备的异常运转，是指其在运转的过程中出现问题，且影响到其它零件的正常运转，造成难以满足生产的发展需求。设备出现瑕疵，故障指油耗等，导致设备性能丧失，无法继续工作。故障检测诊断技术就是以设备的工作状态信号变化，进行准确定位，精确发现存在的问题，且快速处理相关问题，以确保设备的安全运行。

1.2 故障检测诊断技术特点分析

随着现阶段设备维修理论、检查技术理论等的快速发展，故障检测诊断技术也得到不断发展，其主要有如下三个特点：（1）目的性较强。诊断目的明确，能快速对运行中的设备进行故障定位和分析，且在这样的基础上制定出行之有效的维修方案，进而保障设备的正常运行。（2）复合型技术。诊断维修均涉及到动力学和物理学等多种学科的领域，主要包括液压器操作、机械制造等的原理与应用等相关专业的知识。由此可见，故障检测诊断技术涉及到各种学科知识，知识面广且经验丰富。（3）理论化向实践转化。所有的诊断方法及维修技术均根据时间来定，处理原理及结果可直接转化为实践，并用于实际操作。

2 故障诊断技术在煤矿机电设备中的应用

2.1 矿井提升机检测与故障诊断

提升机是矿井生产、运输的基础设备之一，在矿山生产中的地位及其重要，它担负着提升原煤、矸石，下放相关材料、升降人员等任务。提升机的运行是否安全，直接关系到的一个煤矿能否正常运作，关系到煤矿工作人员的生命安全，其重要性不容忽视。有学者提出矿井提升机故障有“软故障”和“硬故障”之分。文章以下将对“软故障”和“硬故障”进行定位分析。“软故障”涉及到工况参数，实践中需要对工况参数进行测量，对相关数据进行分析和处理才可以得出。“硬故障”是指由一些特定的参数超限表现的故障“，硬故障”的出现往往以“软故障”为前提，从这一点定位来看，对“软故障”的及时预诊和定位检修极为重要。由于该项基础设备关系到矿山运作的安全，属于重要基础性设备之一，为了确保这一领域的安全性，我们国家许多科研机构和科研人员都进行了大量的研发工作，如中国矿业大学研制的KJ46型矿井提升机状态监护系统、ASCC型全数字提升机控制系统等都包含了故障诊断技术的功能，取得了比较好的效果。

文章在实际的工作过程中发现，矿井双筒提升机松绳现象经常发生，一旦发生事故将会带来不可估量的损害。文章在研究以前成果的基础上，认为可以用一种简单实用的松绳检测装置来解决该问题。该装置主要由单片机和霍尔传感器组成，在提升机每个天轮一侧安装一周小磁钢，并在适当位置安装霍尔传感器检测两天轮的转速，在正常运行（即无松绳）时，两天轮的转速相同，则两个传感器输出的计数脉冲个数基本相同，该装置内单片机计算出的两天轮的行程差几乎为零；当钢丝绳出现松绳现象时，两天轮的行程不同，该装置可计算出两天轮之间的行程差，当行程差达到预报警值时发出松绳报警信号；当行程差达到保护值时，该检测装置发出控制信号，使提升机及时刹车，起到保护作用。

2.2 采煤机工况检测和故障诊断

与国外先进采煤机相比，国产采煤机的整机水平还是比较低的，与国外先进水平存在着极大差距。譬如检测范围狭窄、检测参数满足不了需要，对故障检测的功能基本上是缺失的。为了从根本上改变国产采煤机检测水平低的落后状况，原煤炭部将“电牵引采煤机工况检测及故障诊断系统”的研制列入了“九五”重点科技攻关计划。该故障检测诊断系统主要有：（1）左、右摇臂检测单元；（2）机身检测单元；（3）高压控制箱检测单元；（4）变频器通信单元；（5）工况检测及故障诊断单元（6）检测152.4mm 显示单元。目前来看已经取得显著的效果，在此领域获得较大突破，有望彻底解决这一难题。

2.3 通风机的检测诊断技术

文章通过研究相关产品， 发现目前用于通风机故障检测诊断的产品寥寥无几， 比较典型装置是江西煤炭工业研究所研制的KFCA型通风机集中检测仪、煤炭科学总院重庆分院研制的FJZ 型矿井主风机在线监测与故障诊断仪。其主要特点是：16位中央处理器、丰富高效的指令系统、四通道10位A/D转换器、高速输入/输出接口、8个中断源、两个16位定时器、16位监视定时器和具有多用途的接口。由于通风机的检测诊断技术在国内的研究较少，可以借鉴的东西不多，文章希望通过自己的研究可以起到抛砖引玉的作用，尽快促进该问题的解决。

2.4 矿用高压异步电动机的检测及诊断技术

矿用高压异步电动机在矿山生产中的地位也及其重要，一旦发生故障，不仅仅会给煤矿带来较大的经济损失， 还会影响到煤矿正常的生产运营。现代信号处理技术和人工智能技术的出现和应用使得异步电动机的故障诊断变得较为得心应手，取得了较好的效果。通说认为异步电动机故障检测与诊断方法主要有：①局部放电检测；②电流高次谐波检测；③磁通检测。

3 结语

除以上所述内容外，文章认为故障检测诊断技术在矿山机电设备中的应用还需要对机工、电工和相关领域的工作人员做渗透培训，提高安全生产意识和应急能力。为了适应扩大化的生产，同时要重视技术的革新、改造，建立和完善的矿山机电设备的故障检测诊断机制，完善相关制度，责任到人。只有这样才可以保证矿山设备正常、高效、安全的运行，推进我国经济的高速发展。■

篇9

罗洪辉

（陕西法士特齿轮有限责任公司  陕西 西安  710077）

摘要：随着科学技术的发展,设备越来越复杂,自动化水平越来越高,设备在现代工业生产中的作用和影响越来越大,机器运行中发生的任何故障或失效不仅会造成重大的经济损失,甚至可能导致人员伤亡。通过对设备工况进行检测,对故障发展趋势进行早期诊断,在现代工业生产中起着重要的作用。开展设备故障检测与诊断技术的研究具有重要的现实意义。

关键词：设备，故障，检测，预防，维修方法

本文从设备检测诊断的基本方法、内容和技术手段等多方面对我国机械设备检测和诊断技术的现状进行综述,并在此基础上提出了该技术今后的发展趋势。企业要实现设备管理现代化，应当积极推行先进的设备管理方法和采取以设备状态监测为基础的设备维修技术。

一、设备检测的一般常用方法概述

设备检测一般是指采用各类检测仪器对设备各项指标进行检测，以达到保障安全使用的目的。根据相关技术人员的经验，设备检测尤其是特种设备的检测需要符合国家、地方及行业协会的相关规定。设备检测常用的方法是无损检测，无损检测就是利用声、光、磁和电等，在不损害或不影响被检对象使用性能的前提下，检测被检对象中是否存在缺陷或不均匀性，给出缺陷的大小、位置、性质和数量等信息，进而判定被检对象所处技术状态（如合格与否、剩余寿命等）的所有技术手段的总称。与破坏性检测相比，无损检测不会损害被检对象的使用性能，因此，无损检测又称为非破坏性检测。无损检测分为常规检测技术和非常规检测技术。常规检测技术有：超声检测、射线检测、磁粉检测、渗透检验、涡流检测。非常规无损检测技术有：声发射、 红外检测、激光全息检测等。二、下面对以上所说的检测技术做一下简要的介绍。 1、超声检测 超声检测的基本原理是：利用超声波在界面（声阻抗不同的两种介质的结合面）处的反射和折射以及超声波在介质中传播过程中的衰减，由发射探头向被检件发射超声波，由接收探头接收从界面（缺陷或本底）处反射回来超声波（反射法）或透过被检件后的透射波（透射法），以此检测备件部件是否存在缺陷，并对缺陷进行定位、定性与定量。2、射线检测射线检测的基本原理是：利用射线(X 射线、γ射线和中子射线)在介质中传播时的衰减特性，当将强度均匀的射线从被检件的一面注入其中时，由于缺陷与被检件基体材料对射线的衰减特性不同，透过被检件后的射线强度将会不均匀，用胶片照相、荧光屏直接观测等方法在其对面检测透过被检件后的射线强度，即可判断被检件表面或内部是否存在缺陷（异质点）。3、磁粉检测 磁粉检测的基本原理是：由于缺陷与基体材料的磁特性（磁阻）不同，穿过基体的磁力线在缺陷处将产生弯曲并可能逸出基体表面，形成漏磁场。若缺陷漏磁场的强度足以吸附磁性颗粒，则将在缺陷对应处形成尺寸比缺陷本身更大、对比 度也更高的磁痕，从而指示缺陷的存在。4、红外检测红外检测的基本原理是：用红外点温仪、红外热像仪等设备，测取目标物体表面的红外辐射能，并将其转变为直观形象的温度场，通过观察该温度场的均匀 与否，来推断目标物体表面或内部是否有缺陷。三、设备故障诊断技术的概述设备故障诊断是指设备在运行中或在基本不拆卸的情况下，通过各种手段，掌握设备运行状态，判定产生故障的部位和原因，并预测设备未来的状态，从而找出对策的一门技术。 设备故障诊断的任务是监视设备的状态，判断其是否正常；预测和诊断设备的故障并消除故障；指导设备的管理和维修。

1、设备故障诊断的内容包括状态监测、分析诊断和故障预测三个方面。其具体实施过程为信息采集、信号处理、状态识别、诊断决策。

2、设备故障信息的获取方法包括直接观测法、参数测定法、磨损残渣测定法及设备性能指标的测定。

3、设备故障的检测方法包括振动和噪声的故障检测、材料裂纹及缺陷损伤的故障检测、设备零部件材料的磨损及腐蚀故障检测及工艺参数变化引起的故障检测。

4、设备故障的评定标准常用的有三种判断标准，即绝对判断标准、相对判断标准以及类比判断标准。可用平均法制定相对判断标准。

5、从某种意义上讲，设备振动诊断的过程，就是从信号中提取周期成分的过程。组成周期成分的简谐振动可用位移、速度和加速度三个参量来表征，每个参量有三个基本要素：即频率、振幅和初相位。

6、试验数据处理的目的就是去伪存真、去粗取精、由表及里、由此及彼的加工过程，提高信噪比，找出客观事物本身的内在规律和客观事物之间的相互关系。

7、振动信号频率分析的数学基础是傅里叶变换；在工程实践中，运用快速傅里叶变换的原理制成频谱仪，这是故障诊断的有力工具

四、设备故障诊断技术的分类，有三种分类方法：

（一）按照诊断的目的、要求和条件分类，分为功能诊断和运行诊断、定期诊断和连续监测、直接诊断和间接诊断、在线诊断和离线诊断、常规诊断和特殊诊断、简易诊断和精密诊断等等。

1、功能诊断和运行诊断。功能诊断主要是针对新安装的设备或刚刚维修过的设备，而运行诊断更多是起到状态监测的功能。

2、直接诊断是直接根据关键零部件的状态信息来确定其所处的状态，例如轴承间隙、齿面磨损.直接诊断迅速可靠，但往往受到机械结构和工作条件的限制而无法实现。

3、间接诊断是通过设备运行中的二次效应参数来间接判断关键零部件的状态变化。由于多数二次效应参数属于综合信息，因此在间接诊断中出现伪警或漏检的可能性会增加。

  4、在线诊断和离线诊断。

在线是指对现场正在运行设备的自动实时监测；而离线监测是利用磁带记录仪等将现场的状态信号记录后，带回实验室后再结合诊断对象的历史档案进行进一步的分析诊断或通过网络进行的诊断。

5、常规诊断和特殊诊断。

常规诊断是在设备正常服役条件下进行的诊断，大多数诊断属于这一类型诊断。但在个别情况下，需要创造特殊的服役条件来采集信号，例如，动力机组的起动和停机过程要通过转子的扭振和弯曲振动的几个临界转速采集起动和停机过程中的振动信号，停车对诊断其故障是必须的，所要求的振动信号在常规诊断中是采集不到的，因而需要采用特殊诊断。

6、简易诊断和精密诊断。

简易诊断一般由现场作业人员进行。凭着听、摸、看、闻来检查。也可通过便携式简单诊断仪器,如测振仪、声级计、工业内窥镜、红外测温仪等对设备进行人工监测，根据设定的标准或凭人的经验确定设备是否处于正常状态。

精密诊断一般要由专业人员来实施。采用先进的传感器采集现场信号，然后采用精密诊断仪器和各种先进分析手段（包括计算机辅助方法、人工智能技术等）进行综合分析，确定故障类型、程度、部位和产生故障的原因，了解故障的发展趋势。

（二）按诊断的物理参数分类

振动、声学、温度、污染、无损诊断、压力诊断等等，都是按物理参数分类。

   （三）按照按诊断的直接对象分类

各种不同的对象，诊断方法、诊断的技术、诊断的设备都有很大区别，按照机械零件、液压系统、旋转机械、往复机械、工程结构等等来进行区分。

综上所述，设备的检测和故障诊断技术，可以迅速、连续地反映设备的运行状态，预示运行设备存在的潜伏性故障并提出处理措施，是保障设备安全经济运行的有力措施，应大力推广。然而，设备的检测与故障诊断技术毕竟为新兴的多学科高新技术，其发展和实施还存在许多困难，距离替代预防性定期检修还有较长历程。所以，既要积极开发、推广这一技术，也要客观对待，避免盲从，不断总结经验并完善系统。

参考文献

篇10

前言

电机在机械设备操作过程中容易发生故障，影响生产的正常进行。熟练掌握电机状态的检测与故障诊断能及时有效的预防故障的发生，降低企业损失，并及时寻求出解决方案。

1 电机状态与故障诊断技术的特点

1.1 涉及的专业多

由于电机内部结构较为复杂，涉及到电力、电磁、机械以及通风散热等方面，因此如果发生故障就需要对各个可能的方面进行检测，再加上可能出现的故障不是单一方面原因造成的，就更造成了故障检测的难度，电机故障诊断涉及到电机学、空气动力学、传热学、高压电技术、弱电技术、材料技术、计算机技术、机械加工技术等等多个学科，因此就要求相关工作人员必须具备全方位的综合素质方能合格。

1.2 对电机工作状态记录依赖性较大

电机的运行状态是不断改变的，虽然这种改变非常轻微，但一般来说形成故障都是有一定征兆的，同时引起电机故障的原因来说也是多方面的，因此对电机状态检测与故障诊断很大程度上要依赖日常工作对电机工作状态的记录文件作为参考，工作人员只有在充分了解电机的运行特点以及工作负载情况的基础上，才能有针对性地进行故障诊断，达到事半功倍的目的。

1.3 可根据实时状态对故障进行预判

与继电保护系统不同的是，电机故障检测和诊断可根据当前检测的运行状态对可能发生的故障进行预判，对故障的发展趋势进行分析后可制定出最佳的检修方案，而不用等到故障发生后才采取相应手段，因此将可能由故障带来的损失降为最低。

2 电机状态检测与故障诊断的方法与流程

电机状态检测与故障诊断工作的进行需要借助于先进的分析仪器和设备以及丰富的理论知识和相关经验。首先，用传感器对电机的实时技术状态参数进行采集，然后将数据传输到主机进行数据的处理和诊断分析，利用工作人员扎实的知识和丰富的经验，并结合当前数据分析结果对当前电机可能发生的故障提出相关技术措施，尽量做到故障的事前控制，将损失降为最低。电机的状态检测和故障诊断流程如图1 所示：

3 常用的检测与故障诊断技术分类

3.1 铁谱技术

铁谱技术是通过铁谱仪对电机零部件磨损颗粒的形态、粒径和化学成分进行分析（金属磨粒一般是从易损部件的油样中分离出来得到），从而得出电机当前的磨损状况，以便在磨损的初期得到情报，及时采取有效措施防止进一步的磨损，预防故障的产生。在电机检测中，利用铁谱仪将磨损颗粒的谱图呈现在基片上，供工作人员分析使用。

3.2 红外测温和热成像技术

在电机状态检测中，红外测温与热成像技术是通过检测电机向外辐射出的红外光谱来显示出电机的温度，是非接触式的测温方法，由于物体的温度越高其辐射的功率就越大，因此可根据测量得到的辐射量将温度呈现出来，在实际工作中，电机某一个部位出现温升过大的情况就可通过红外热成像的技术准确检测出来。

3.3 声发射技术

在电机中如果某一个部件有发生变形或断裂等，其声传播与在正常金属材料中传播的形式不同，此时形变或断裂处在受力的状态下就会以弹性波的形式释放出部分能量，这种能量以声音的形式发射出去，利用这种非正常的声音即可判断出是否存在故障以及故障发生部位，在实际工作中，仅凭人耳是无法分辨微弱的声音，因此一般要借助于灵敏的声检测仪器来测试。

3.4 力和扭矩的检测

力和扭矩检测技术是检测电机工作状态的一种重要手段，其方法为：将电阻丝固定在基片上制成应变片，而后将其粘接到需要检测的部位，当设备工作时应变片就会受到电机的影响，如果被检测部位承受力和扭矩的作用就会使应变片发生形变，改变电阻丝的横截面和长度，因此使之阻值发生改变，结果呈现在应变仪上，计算出该部位的应变量就得得知该检测部位的受力情况，从而判断故障的趋势走向。

3.5 电磁检测

在实际工作中经常利用电机内部和其周围的磁场分布情况来检测和判断电机的故障，通常的方法有直接测量电机内部和周围的磁场分布，以及测量谐波磁场和漏磁场等，其原理是利用探测线圈或霍尔元件等测磁元件测量磁场分布中各点的磁通量，其中探测线圈只用来测量交变磁场，而霍尔元件可测量交变磁场和直流磁场，根据磁通量变化情况来判定电机故障发生点。

3.6 光线传感器测温技术

光纤传感器测温技术是一种新兴设备检测和故障诊断技术，具有体积小、灵敏度高、重量轻、精度高、测温范围宽等优点，因此在电机状态检测和故障诊断中可推广应用，其主要是利用光纤测温系统对测量空间的温度场分布进行实时测量，并实时传递出来供工作人员参考使用。

4结束语

综上所述，电机的状态检测与故障诊断技术有多中，实际操作中需要专业人员根据具体的情况而定。科学规范的方法能够避免重复无用的过程以及错误的发生。

篇11

一、定义：

汽车故障的“诊断”和“检测”从广义来讲，两个词没有太大的区别，但要讲究的话，还有一点差异，诊断是运用必要的手段（包括外观、气味、震动、声响、感觉和电气现实及仪器等）和知识、经验对车辆故障（包括故障码、故障症状）做出分析和判断，确定故障部位、器件、电路的过程，诊断的过程是一个完整的过程，不是一个单一的某个内容的检测，而是对一些故障症状从开始接触到测量、到分析判断，最后做出修理方案的思维过程。而检测是指根据判断，对确定的故障部位、器件和电路进行精确的测量，以便证实判断是否正确并准确地确定故障部位、器件、电路的过程。

二、故障诊断技术特征

1、故障分析手段的多样化。现代汽车结构的复杂使故障状态呈现出多样性、模糊性和不确定性，将小波分析技术、模糊集理论、粗糙集理论、灰色关联分析、波形分析、融合技术、神经网络技术等应用于故障诊断

2、故障诊断设备的现代化。车外诊断系统和车载诊断系统仪器的发展融合了机械、电子、流体、声学、光学等技术，还具有自动分析、判断、打印结果的功能，并不断向着集成化和智能化方向发展。

3、故障诊断方式的网络化。现代网络技术的发展可使在汽车故障诊断方面运用现代通信技术，集各种组件如维修企业的管理软件、诊断维修技术信息系统、专家系统为一体，实现各维修企业的软硬件共享。

三、汽车故障诊断技术方法

1、人工经验诊断法：诊断人员凭借丰富的实践经验和理论知识，在汽车不解体或局部解体情况下，借助简单工具，用眼看、耳听、手摸、鼻闻等手段，边检查、边试验、边分析，进而对汽车技术状况作出判断。有直接检测法、换件法、条件改变法、顺序检查法、分段排除法等。特别是对汽车运行中出现的随机故障，直至现在它仍不失为一种行之有效的诊断方法。然而，它只能对故障进行定性的分析，而对于因诸多因素导致的复杂故障则难以诊断，诊断的准确与快慢取决于诊断技术人员的技术水平。经验诊断法经过不断地积累、总结和完善，已朝着人工智能分析、逻辑推理的方向发展。在使用该方法时，一般应先了解汽车的使用和维护情况，搞清楚故障特征及其伴随现象，然后由简到繁、由表及里进行推理分析，做出判断。其诊断方法大致分为望问法、观察法、听觉法、嗅觉法、触摸法、试验法等，

2、仪器设备诊断法

仪器设备诊断法是在传统的人工经验诊断法的基础上，随着社会和科学技术的进步逐渐发展起来的。与人工经验诊断法相比，其不同点在于：一是要借助于仪器；二是可将检查结果定量化。

目前可供利用的仪器设备有：万用表、点火正时灯、汽缸压力表、真空表、油压表、声级计、流量计、油耗仪、示波器、汽缸漏气量检测仪、曲轴箱窜气量检测仪、气体分析仪、烟度计，以及功能比较齐全的测功机、四轮定位仪、制动试验台、侧滑试验台、发动机综合检测仪、底盘测功机，等等。这些仪器设备给人们提供了可靠的工具，使汽车故障诊断从定性诊断发展为定量诊断。

现代仪器设备诊断法具有检测速度快、准确性高、能定量分析、可实现快速诊断等优点，而且采用微机控制的现代电子仪器设备能自动分析、判断、存储并打印出汽车的各项性能参数。但其缺点是投资大，需有专用厂房，需要培训操作人员，检测成本高等。这种诊断方法适用于汽车检测站和大中型维修企业。使用现代仪器设备诊断法是汽车诊断与检测技术发展的必然趋势。

3、汽车故障的自诊断法

随着现代科学技术特别是计算机技术的进步，20世纪末期，汽车故障的自诊断技术随着汽车电子控制技术发展起来。汽车电子控制系统机理与结构的复杂性，要求其自身必须建立可靠的故障自诊断系统。1979年，美国通用公司首次在汽车上运用了电子控制装置ECU自诊断系统，该系统由存储于ECU中的软件及相应的硬件构成，当汽车运行时，ECU不断监控系统中各部分的工作情况，如果发生故障，ECU根据故障的性质和程度，首先进入失效安全模式，使汽车有可能行驶到附近的维修点排除故障。同时，其将故障信息以代码的形式存贮，汽车维修时，利用专门的仪器和方法提取故障代码，据此排除故障后再将其清除。这种汽车故障自身诊断系统又称为OBD。

四、故障诊断、检测过程

1、故障描述。要仔细询问故障出现的状态，比如时间、温度、冷车、热车、加速、减速、行驶里程、晴天还是雨天，在整个修理过程中，故障的描述是非常重要的，千万不可忽略。

2、初步诊断

2.1根据对故障症状的了解，对该故障系统的知识以及积累的经验，可对故障正中做出一个初步的判断。例如，什么系统、何部位、与故障症状相关的器件等。比如发支机系统，有很多子系统，出现的故障和哪些系统有关？这个判断是初步的判断，但是该判断已经有了一个理性的认识，这是根据你对故障的了解以及你的经验，知识进行的判断，它已经不是客观存在的东西，是你的大脑思维做出的阶段，这个结论对不对呢？还要去检测。

2.2利用合适的仪器设备，对初步判断的内容作一个简单快速的检测，比如行到一个相关的故障码。

2.3相关的技术资料，这点非常重要，因为随着车辆更新的加快、技术变更的加快，技术资料也是必不可少的，专修厂因为获得技术支持比较直接有及时。

3、替换试验

3.1替换的原则有两个，一是用性能良好件，而不是新件，新件不等于好件，性能良好指在同类车上正确使用完全没有问题。二是替换的时候应该一个一个换，有人不间断地换，换到最后也不知道是哪个出了问题。

3.2替换后的实验，应该是同故障状态一致，替换后的实验一定应该与故障状态同等，否则的话，替换试验没有意义。

4、路试，有一个原则，一定是谁陪客户验的车，由他去陪客户实验。

4.1一个好的试车员，应该对车况、对路况非常悉。

4.2一个系统所有的功能都要经过验证。现在的车讲究的是，除了良好换挡以外，还有品质的控制，换档的过程、强制换楼的过程，TOC的控制过程，包括发动机的功能等等都有要试，不能说人家有8个功能，修了以后剩3个功能，车主也不会同意。所以说，无论你修的是哪个系统，所有的功能都要去试验。

五、诊断、检测方法技巧

1、熟练掌握手中的各类测试仪器的使用。熟练对仪器的型号、连接、选择、使用都要知道，一个功能应用得好坏，取决于人对仪器的理解。

2、要了解进行测量器件的位置，电路（如接口、针脚、线色、信号类型等），压到电路图、位置图中去找。电路上的故障，有60-80%是根据现象能在电路图上分析出来的，在哪点测量，根据线路图就能分析出来。现在有的修理工都看不清楚电路力这是可行的。

3、选择合适合理的测量部位，正确连接测试设备，全面如实记录测试数据。有些东西，如果用手测非常难，要拆一大堆东西，还下不去手，那么这时候你考虑到同理的设备，也可以进行测量。

4、全面正确的分析所得信息，如果测量错了，你可能得出错误的结论，可是总有人不承认自己的错误。因此，在记录数据的时候也要做到全面、如实，在开始测量的时候并不知道数据是有用，在分析的过程中，就需要各方面的数据。

结语：通过对汽车检测和故障诊断方法的论述，有利于汽车维修工作人员在汽车发生故障时能够快速诊断出故障的原因和部位，及时修复，提高汽车的维修工作效率和汽车的使用效率，使汽车造福于人类。

篇12

中图分类号：G642.0 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2017）04-0060-04

Abstract Aiming to the problems such as outdated content， only focus on the conventional vehicle technology and poor regionally adaption， the optimization study is conducted on the teaching content

of Vehicle Inspection and Fault Diagnosis Technology. The old tea-

ching contents are integrated based on market demanding of automo-

tive technology and conforming to Beijing around requirements， the

new type and new energy vehicle inspection and fault diagnosis tech-

nology are added. The course structures are more reasonable and broader coverage after optimized and could meet the vehicle service marked around Beijing as well as the objectives of school training objectives. The main purpose of this article is researching the optimi-

zation of teaching contents about the vehicle inspection and fault diagnosis technology.

Key words vehicle inspection and fault diagnosis technology； prac-tical ability； CAN bus

1 w论

汽车检测与故障诊断是汽车交通类专业的重要课程之一，也是理论联系实际的课程，课程目的旨在提升学生专业理论水平和实践能力。该课程具有很强的理论性和专业性，内容涉及汽车不解体检测的基本原理、整车技术状况的检测、汽车各部分故障诊断及检测仪器设备基本结构等，课程的设置能够为从事汽车检测与维修方面的工作提供一定的理论和实践基础。

北京信息科技大学车辆工程专业汽车运用与服务工况方向主要培养在京津冀地区汽车后市场服务的复合型、应用型人才，要求学生具有较强的专业实践能力。京津冀一体化的提出，对北京的定位提出明确的要求，未来的任务是加大京津冀的环境治理力度，而学校的定位是“培养适合首都经济圈的应用技术型人才”。因此，需要根据社会发展对首都的要求，根据学校的定位差异与学生学缘结构、基础及就业意向的差异来规划整合现有资源，从而契合《北京行动纲要》及符合北京信息科技大学工程认证新要求。

新能源汽车作为新能源、新业态及八个专项的首要组成部分，对大幅提升制造业创新发展能力具有重要的支撑作用。北京小客车摇号系统数据显示，北京地区的新能源汽车销量仅2015年就已呈现爆发式增长，电动车辆技术状况的检测也逐渐成为市场不可分割的一部分。新能源汽车检测与维修技术人才的紧缺对专业的发展既是机遇也是挑战。为更好地服务社会与适应京津冀的发展，需加快电动汽车检测与维修人才的培养。近年来，汽车底盘综合控制系统、稳定性控制系统及主、被动安全控制系统的运用及CAN总线的广泛运用，使基于CAN总线信息的检测技术得到发展，如何将先进的电子、测控、计算机等技术融入汽车检测与故障诊断课程中，成为教学人员需要解决的一个重要问题。

综上所述，可根据目前技术需求和京津冀汽车产业的发展方向，对汽车检测与故障诊断技术现有教学内容和教学资源进行整合与优化，在进行课程资源整合及新增新检测技术、新能源检测与故障诊断技术的基础上，构建面向首都的融传授知识、培养能力、提高素质于一体的具有北京信息科技大学特色的汽车检测与故障诊断技术课程，充分发挥学生在学习中的主观能动作用。

2 汽车检测与故障诊断技术课程现状分析

教学内容陈旧 随着汽车检测诊断技术的不断发展，新的检测诊断方法与设备不断涌现并逐步应用于实践中，而与发展状况相比，现行教材的知识结构与内容则显得有些陈旧。随着汽车技术的发展，化油器结构、柴油机简单喷射系统已经逐渐退出市场，某些汽车检测技术在日益变化的今天也逐步被淘汰。目前，教学内容陈旧，对社会上的4S店、大修厂普遍使用的汽车先进检测线系统、汽车先进底盘控制系统、稳定性控制系统及主、被动安全控制系统却没有涉及。这就造成书本知识与社会严重脱节，对培养掌握先进检测技术的应用型人才极为不利[1]。

重视传统汽车教学，新能源汽车教学落后 2016年上半年新能源汽车销量显示，新能源汽车销量出现井喷式增长，新能源汽车销量同比增长162%，达到17万辆，我国由此成为世界最大的新能源汽车市场。2016年，北京小客车指标年度配额为15万个，其中示范应用新能源指标额度6万个。随着电动车辆使用年限的增强，故障凸显，因此，需要掌握电动车辆故障检测与诊断技术的专业技术人才，满足就业和汽车服务市场的需求。而现有的汽车检测与故障诊断技术课程多针对传统燃油车辆，针对新能源车辆检测与故障诊断技术内容相对薄弱和落后。

目前，现有电动汽车服务行业从业人员素质较低，对电动汽车高、低压电系统了解较少，缺乏系统的电动汽车技术知识，跟不上电动汽车技术现代化的发展[2]；需要加强从业人员的素质培养和技术水平，也需要地区高校加大人才培养力度，适应行业的发展。

教学内容适用性较差 就目前的汽车检测发展而言，先进的通信技术及先进的总线技术已经广泛应用于车载信息系统和控制系统当中，而这其中最为典型的为CAN总线技术的发展和应用[3]。现有的教学内容并未涉及CAN仪器的使用和纠错使用方法，知识内容跟进不够及时。与此同时，有一些自动化程度较高的汽车检测线使用CAN总线作为通信总线及自诊断系统的通信协议。因此，掌握总线的通信技术和纠错方法对汽车检测、检测线检测及先进汽车自诊断系统的故障检测和诊断具有重要意义。

在网络技术、信息技术等不断推广和应用的情况下，现代汽车故障诊断方法变得越来越多样化、智能化、自动化，是社会不断发展和汽车产业不断发展的必然趋势，是汽车故障诊断领域研究不断深入的必然结果。而现有课程内容对新技术及高自动化检测设备的试用性较差，需要进行内容优化，这对满足不同现代汽车的故障诊断需求有着重要意义。

3 课程教学内容优化

对现有内容进行整合梳理的基础上添加新型检测与故障诊断技术、新能源汽车检测与故障诊断技术方面的内容。

现有教学内容整合 按需进行教材整合和内容调整，同时强化教材整体性，加强立体化教学内容建设。在现有课程资源基础上，对现有的汽车检测与故障诊断技术进行完善和优化，删除化油器式汽油机燃油供给系统故障诊断部分内容。将发动机检测技术章节与电子喷射章节进行合并统一，调整为传统―电子点火系统故障诊断、电脑控制点火系统检测、汽油机燃油供给系统检测，具体内容调整为汽油泵的检测原理和方法、点火类型、波形形成原理、发动机点火正时检测、电控喷油信号和燃油压力的检测。各部分内容整合为传统―电子点火系统两部分内容，在对比分析点火系统的基础上，使学生对点火系统有整体的理解和掌握。其他诊断章节如气缸密封性检测、柴油机燃油供给系统检测、系统检测、发动机异响诊断维持原状不变。调整后的分类如表1所示。

新检测与故障诊断技术 在保留有益教学内容基础上，不断更新、充实新的教学内容，并将本学科的最新发展和科研成果补充到教学内容中，通过对教材内容的不断推陈出新，使课程内容更贴近生产实际。现近汽车检测技术发展迅速，CAN总线技术已经广泛应用于汽车通信、检测系统通信[4]及检测设备之间的通信设计，在CAN总线技术的帮助下使车辆各个传感器之间的信息得到共享，也为汽车故障检测与诊断提供最有力的保障。

在维修方面，CAN总线的应用也实现了在线诊断功能。故障诊断专家系统、视觉检测技术也已经广泛应用于检测与诊断的各个领域，包括电梯、变压器、电网、工程机械、数控机床等众多I域，在汽车检测中也获得广泛应用，如使用专家系统的汽车检测线检测系统及车轮定位参数的视觉检测系统开发等。与此同时，随着汽车自诊断技术及新能源汽车自诊断技术的发展，其基本原理均为通过分析数据总线（CAN）中的数据进行检测，可见CAN总线技术对汽车控制和检测的重要性。因此，读懂并了解CAN总线通信规则和数据格式提取等知识，对掌握先进检测设备及汽车先进诊断技术至关重要。

针对目前先进检测技术及控制系统关键内容，添加新型检测系统的检测原理及可检测项目、基于CAN总线技术的汽车底盘控制系统故障诊断与检测部分内容，对汽车新技术进行总结归纳，包括先进汽车检测技术、CAN总线通信技术及基于CAN总线技术原理。具体增加内容如表2所示。

新能源车辆检测与故障诊断技术 电机作为电动汽车的心脏是最容易出现问题的系统，而目前无刷直流电机[5-6]的广泛应用及学生对电机检测知识的缺乏，成为制约检测人员素质的一个因素。从新能源汽车的关键系统结构出发，针对目前新能源汽车的产业结构，根据混合动力电动汽车及纯电动汽车的相同和区别，新增新能源车辆综合检测技术现状分析部分内容。结合新能源汽车与普通燃油汽车的区别，对关键部分的电驱动系统故障诊断与检测[7]、混合动力电动汽车电机控制系统故障诊断与检测内容进行整合梳理。针对纯电动汽车的结构特征和目前受广泛关注的电池电压一致性和安全问题等，增加纯电动汽车电池系统故障诊断与检测[8-11]课程内容。新增课程共4学时，囊括了新能源汽车的关键部分故障检测与诊断技术。受学时限制，其他内容仅作课后自习内容。具体新增内容如表3所示。经过优化后的课程内容和建议学时如表4所示。

4 结论

根据本课程的特点及适应京津冀一体化对汽车检测与故障诊断人才的需求，结合学校的定位差异、学生学缘结构与自身基础的不同及就业意向的差异来选择教材和课程内容。在现有课程建设基础上，进一步整合和完善新型检测系统的检测原理及检测项目、基于CAN总线技术的汽车底盘控制系统故障诊断与检测、电动车辆综合检测技术现状及电驱动系统故障诊断与检测、混合动力电动汽车电机控制系统故障诊断与检测、纯电动汽车电池系统故障诊断与检测的教学支撑部分，进行教材整合和内容调整，同时强化教材整体性，加强新教材和立体化教学的建设。

通过优化，使课程涵盖面更广，内容更加丰富新颖，课程体系和教学内容更加符合北京信息科技大学的培养目标和定位，教学内容有助于提升学生学习能力、实践能力及创新能力，确保教学质量的提高和培养的人才能够更好地服务社会与适应京津冀的发展，达到面向首都地区车辆检测综合性人才培养的目标。

参考文献

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2012（12）：106-108.

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[3]李顶根，陈军，黄荣华，等.基于CAN 网络的纯电动轿车车载信息系统[J].华中科技大学学报：自然科学版，

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[4]丁强强，鲍远慧.基于CAN总线的汽车检测线计算机控制系统[J].合肥工业大学学报：自然科学版，2010，33（4）：

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