CN104614663A - 电路故障检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电路故障检测系统及方法，所述电路故障检测系统包括：手持检测设备，用于采集待检测电路的检测点的物理信号，对所述物理信号进行处理，将处理后得到的数字信号发送给检测终端；以及所述检测终端，用于根据所述待检测电路的故障现象确定所述检测点及故障位置区域，将所述检测点发送给所述手持检测设备，并接收所述检测点的数字信号，根据所述数字信号以及存储的参考参数确定故障位置。本发明提供的电路故障检测系统及方法，实现了对电路板的异地化及自动化检测，而且适用于实训教学，有利于引导学生找到待检测电路的故障位置，还能够对检测点位置等信息进行实时记录，减轻了教师的负担。

Description

电路故障检测系统及方法

技术领域

本发明涉及故障检测技术领域，尤其涉及一种用于检测电路故障的电路故障检测系统及方法。

背景技术

传统的电路故障检测方式基本都是通过人工检测的方式来完成。熟练的技术员通过手持式在线检测设备对待检测电路进行检测，检测相关参数并分析原理后，凭借经验根据故障现象确定故障位置。

随着技术的发展，异地化检测变得尤为重要，特别是在一些高危环境下，人工直接测量对人身安全带来隐患。

另外，职业院校的学生在进行电子产品的实训中，对于电路的检测与故障排除是实训教学的重点与难点。但是在教学过程中教师很难实现一边对所有学生的排故操作进行讲解和指点以便对所有学生的排故过程进行记录，从而难以评价学生的学习情况与排故能力。

发明内容

技术问题

有鉴于此，本发明要解决的技术问题是提供一种电路故障检测系统及方法，以解决现有技术中人工检测所带来的人身安全隐患，以及不适用于异地检测的缺陷。

解决方案

为了解决上述技术问题，根据本发明的一实施例，提供了一种电路故障检测系统，该系统包括：

手持检测设备，用于采集待检测电路的检测点的物理信号，对所述物理信号进行处理，将处理后得到的数字信号发送给检测终端；以及

所述检测终端，用于根据所述待检测电路的故障现象确定所述检测点及故障位置区域，将所述检测点发送给所述手持检测设备，并接收所述检测点的数字信号，根据所述数字信号以及存储的参考参数确定故障位置。

对于上述电路故障检测系统，在一种可能的实现方式中，所述手持检测设备包括：

信号采集装置，用于采集所述待检测电路的检测点的物理信号；

转换模块，与所述信号采集装置连接，用于将所述物理信号转换为数字信号；

微处理器，与所述转换模块连接，用于对所述数字信号进行滤波处理；以及

第一通讯模块，与所述微处理器连接，用于将所述滤波处理后的数字信号发送给所述检测终端。

对于上述电路故障检测系统，在一种可能的实现方式中，所述手持检测设备还包括：

电源，用于为所述手持检测设备供电，所述电源包括：

可充电锂离子电池、电池充电管理芯片和系统休眠唤醒电路，所述电池充电管理芯片对所述可充电锂离子电池的充放电进行管理，所述系统休眠唤醒电路用于将待机状态下的所述手持检测设备快速唤醒。

对于上述电路故障检测系统，在一种可能的实现方式中，所述检测终端包括：

显示模块，用于显示故障排查模式、故障现象列表供用户选择，还用于显示主控模块所判断出的故障位置区域及检测点，还用于显示存储模块所存储的故障解决方案；

所述主控模块，用于在用户选择的所述故障排查模式为引导模式时，根据用户选择的故障现象确定检测点及故障位置区域，并将所确定的检测点发送给所述手持检测设备进行检测；

第二通信模块，用于接收所述手持检测设备发送的所述检测点的数字信号；

所述存储模块，用于存储所述待检测电路的故障解决方案、检测点的参考参数、故障类型及与之相对应的故障现象；

第一判断模块，用于在所述引导模式下，根据所述手持检测设备发送的所述数字信号及所述参考参数判断所述检测点的数字信号是否正常；以及

第二判断模块，用于在所述第一判断模块判断为数字信号异常的情况下，根据所述故障位置区域判断故障位置。

对于上述电路故障检测系统，在一种可能的实现方式中，所述主控模块还用于在第二判断模块不能够判断出故障位置的情况下，缩小故障位置区域。

对于上述电路故障检测系统，在一种可能的实现方式中，还包括：

记录模块，用于对所检测的检测点位置以及各检测点的检测顺序进行记录。

对于上述电路故障检测系统，在一种可能的实现方式中，所述检测终端包括：智能手机、平板电脑或便携式PC。

本发明的另一个实施例还提供了一种电路故障检测方法，包括：

检测终端接收用户输入的故障现象，根据所述故障现象确定故障位置区域和检测点，将所述检测点发送给手持检测设备；

所述手持检测设备采集所述检测点的物理信号并处理为数字信号；以及

所述检测终端基于所存储的参考参数判断所述检测点的数字信号是否正常，如果判断为异常，则基于所述故障位置区域确定故障位置。

对于上述电路故障检测方法，在一种可能的实现方式中，还包括：如果所述检测终端基于所述故障位置区域不能够确定故障位置，则根据所述检测点的数字信号缩小所确定的故障位置区域。

对于上述电路故障检测方法，在一种可能的实现方式中，还包括：所述检测终端根据所确定的故障位置显示对应于所述故障现象的故障解决方案。

对于上述电路故障检测方法，在一种可能的实现方式中，所述检测终端接收用户输入的故障现象之前，还包括：开启所述手持检测设备和所述检测终端的蓝牙功能，使得所述手持检测设备和所述检测终端进行配对。

对于上述电路故障检测方法，在一种可能的实现方式中，还包括：对所检测的检测点位置以及各检测点的检测顺序进行记录。

有益效果

本发明提供的电路故障检测系统及方法，通过蓝牙，zigbee等无线通讯技术使电路物理参数检测与后台数据分析分离，实现了对电路板的异地化及自动化检测，避免了人工直接检测带来的安全隐患；本发明提供的系统及方法也适用于实训教学，将测量的物理参数与软件中存储的参考参数进行比较，有利于引导学生找到故障位置，还能够对检测点位置等信息进行实时记录，减轻了教师的负担，能够为教师提供全面详实的学生学习情况。

根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本发明的其它特征及方面将变得清楚。

附图说明

包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本发明的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本发明的原理。

图1示出本发明一实施例提供的电路故障检测系统的结构示意图；以及

图2示出本发明一实施例提供的电路故障检测方法的流程图。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本发明的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。

另外，为了更好的说明本发明，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本发明同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。

如图1所示，为本发明一个实施例提供的电路故障检测系统的结构示意图。该电路故障检测系统100包括手持检测设备10和检测终端20。

电路故障检测系统100的故障排查模式包括自由模式和引导模式。其中自由模式针对能力较强的使用者设计。在自由模式下，检测终端20接收手持检测设备10测量和处理的各检测点的物理参数后，将其显示给用户，然后由用户自主选择检测点，并由用户自主根据检测到的物理参数判断电路故障位置，进行电路故障的诊断和维修。在引导模式下，检测终端20通过菜单引导用户选择故障现象，由检测终端20对故障现象进行分析来确定检测点和故障位置。下面对电路故障检测系统100的结构进行详细描述。

手持检测设备10包括信号采集装置11、模/数转换模块12、微控制器(MCU)13、无线通讯模块14以及电源15。

具体而言，信号采集装置11用于采集待检测电路上各检测点的物理信号，并将采集到的物理信号输入至模/数转换模块12。信号采集装置11可以包括探头，用于采集电路上检测点的电压、占空比、频率、以及波形等参量中的一种或多种。信号采集装置11还可以包括摄像头，用于采集检测点的影像信息，以便用户能够更为直观的观察到电路的状况，对电路故障进行分析。

该电路故障检测系统100有自由模式和引导模式两种工作模式，在自由模式下，信号采集装置11采集待检测电路上各检测点的物理信号，在引导模式下，信号采集装置11采集检测终端20所确定的检测点的物理信号。

模/数转换模块12用于将接收到的物理信号转换为数字信号，并将该数字信号输入至微处理器13，该A/D转换为8位以上精度A/D转换。模/数转换模块12将转换后的数字信号通过DMA通道输入到微处理器13内置的高速内部RAM中。

微处理器13用于对接收到的数字信号进行数字滤波，然后将滤波后的数字信号发送至第一通讯模块14。本实施例中的微处理器13可以选用ARM主控芯片STM32F103RBT6。

第一通讯模块14用于将接收到的滤波后的数字信号发送给检测终端20。

电源15用于为手持检测设备10的各个模块供电。电源15可以包括可充电锂离子电池、电池充电管理芯片和系统休眠唤醒电路。其中电池充电管理芯片对可充电锂离子电池的充放电进行管理，并通过系统休眠唤醒电路将待机状态下的系统快速唤醒。

检测终端20可以为便携式检测终端，例如智能手机，平板电脑，或便携式PC。

检测终端20包括显示模块21、主控模块22、第二通信模块23、存储模块24、第一判断模块25以及第二判断模块26。

其中，显示模块21用于显示故障排查模式(包括自由模式和引导模式)供用户选择，还用于显示故障现象列表供用户选择，还用于显示主控模块22所判断出的故障位置区域及检测点，还用于在第二判断模块25确定了故障位置之后显示存储模块24所存储的对应的故障解决方案。

主控模块22用于在用户选择了引导模式的情况下，根据用户选择的故障现象确定检测点及故障位置区域，并发送给显示模块21进行显示，还将所确定的检测点发送给手持检测设备10，以便信号采集装置11对所确定的检测点进行检测；主控模块22还用于在第二判断模块26不能够判断出故障位置的情况下，根据所确定的检测点缩小故障位置范围，还可以以红点的方式或其他方式对所确定的可能出现故障的检测点做标记。

优选地，主控模块22还用于在缩小了N次故障位置范围(其中N为设定次数，例如2次)，而第二判断模块26仍不能判断出故障位置的情况下，将该故障现象及对应的检测过程数据存储到存储模块24的问题库中，以供专家进行会诊和更新存储模块24中的故障检测数据。

主控模块22还用于在用户选择了自由模式的情况下，如果用户想要对新的故障现象进行检测诊断，则存储用户所输入新的故障类型，并将用户在检测诊断过程中涉及到的数据对应地存储到存储模块24中。以丰富存储模块24中所存储的故障类型，提高电路故障检测系统100的检测效率和电路的可维护性。

第二通信模块23用于接收手持检测设备10检测到的检测点的数字信号，即各检测点的物理参数，该检测点为主控模块22所确定的检测点。第二通信模块23还可以用于在第二判断模块26确定出故障位置之后，将存储模块24中存储的对应的故障解决方案发送给相关工作人员的终端设备，例如以微信或彩信的方式进行发送，以便现场的工作人员能够及时对电路进行维修。

存储模块24中存储有各检测点的参考参数，电路板的故障类型(例如短路、断路等)及与之相对应的故障解决方案，故障现象及对应的检测点。其中参考参数可以包括正常参数数据范围和/或各检测点的异常参数数据范围，也可以为正常参数走势图。

第一判断模块25用于在引导模式下，根据手持检测设备10采集的检测点的物理参数及存储模块24所存储的参考参数判断该检测点的物理参数是否正常。具体地，第一判断模块25可以通过判断所检测到的参数是否在正常参数数据范围或异常参数数据范围之内来判断该检测点的物理参数是否正常；也可以通过将一段时间内采集的物理参数的走势与正常参数走势图的相似度来判断该检测点的物理参数是否正常。

第二判断模块26用于在第一判断模块25判断为物理参数异常的情况下，根据主控模块22所确定的故障位置区域或主控模块22缩小的故障位置区域判断故障位置。

优选地，该检测终端20还包括记录模块(未图示)，用于对每次检测的检测点以及各检测点的检测顺序进行记录。在自由模式下记录上述信息，能够提供给教师作为教学效果的考核资料。

本实施例中，手持检测设备10具有蓝牙发射功能，第一通信模块14可以为蓝牙通信模块，检测终端20具有蓝牙接收功能，第二通信模块23可以为蓝牙通信模块，以通过蓝牙进行连接。此外，还可以通过zigbee，RF通讯，wifi等无线通信方式进行连接。

如图2所示，为本发明一个实施例提供的电路故障检测方法的流程图，该电路故障检测方法包括以下步骤：

步骤S11、开启检测终端20的蓝牙功能，检测终端20自检是否与手持检测设备10配对过，如果判断为是则执行步骤S12，如果判断为否则执行步骤S13；

步骤S12、检测终端20与手持检测设备10进行连接，进入步骤S14；

步骤S13、检测终端20与手持检测设备10进行配对操作，进入步骤S12；

步骤S14、显示模块21显示故障排查模式供用户选择，如果用户选择引导模式则执行步骤S15，如果用户选择自由模式则执行步骤S23；

步骤S15、显示模块21显示故障现象列表，并接收用户选择的待检测电路的故障现象；

步骤S16、主控模块22根据用户所选择的故障现象确定故障位置的区域范围和检测点，并通过显示模块21显示选择所确定的故障位置区域和检测点；

步骤S17、手持检测设备10的信号采集装置11对主控模块22确定的检测点进行检测，并将采集到的检测点的物理参数发送给检测终端20；

步骤S18、第一判断模块25将接收到的物理参数与存储模块24存储的参考参数做比较，如果该物理参数在正常参数范围之内，则执行步骤S16，如果该物理参数不在正常参数范围之内，则执行步骤S19；

此外，第一判断模块25也可以将接收到的物理参数与存储的异常参数范围做比较，如果该物理参数在异常参数范围之内，则执行步骤S19，如果该物理参数不在异常参数范围之内，则执行步骤S16；

步骤S19、第二判断模块26基于检测点的物理参数判断是否能够确定出故障位置，如果判断为是则执行步骤S20，如果判断为否则执行步骤S21；

步骤S20、从存储模块24存储的数据中选择出对应于故障位置和故障现象的故障解决方案并显示给用户，并通过第二通信模块23将该故障解决方案发送给现场的工作人员，进入步骤S22；

步骤S21、主控模块22根据所检测到的物理参数缩小故障位置的区域范围，进入步骤S16；

优选地，在主控模块22判断为已经缩小了2次故障位置区域之后，将该故障现象及对应的检测过程数据存储到存储模块24的问题库中，以供专家进行会诊。

步骤S22、故障现场的工作人员可以根据故障解决方案对待检测电路进行维修，检测终端20的学生可以根据故障解决方案搭建故障排除报告，完成故障排查教学，结束；记录模块还可以记录检测点位置以及检测点的检测顺序，以为教师提供教学过程的数据资料；

步骤S23、信号采集装置11对待检测电路上的检测点进行检测，并将检测得到的数据信号进行显示；

步骤S24、由用户或学生自主排查故障，记录模块还可以记录检测点位置以及检测点的检测顺序；完成故障排查教学。如果主控模块22判断该故障类型之前并未存储在存储模块24中，则将该新的故障类型及对应的检测诊断过程中的数据对应存储在存储模块24中。

本发明提供的电路故障检测系统及方法，通过蓝牙，zigbee等无线通讯技术使电路物理参数检测与后台数据分析分离，实现异地化及自动化检测，避免了人工直接检测带来的安全隐患；本发明提供的系统及方法也适用于实训教学，将测量的物理参数与软件中存储的参考参数进行比较，有利于引导学生找到故障位置，还能够对检测点位置等信息进行实时记录，减轻了教师的负担，能够为教师提供全面详实的学生学习情况。

本领域普通技术人员可以意识到，本文所描述的实施例中的各示例性模块及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件形式来实现，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以针对特定的应用选择不同的方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

如果以计算机软件的形式来实现所述功能并作为独立的产品销售或使用时，则在一定程度上可认为本发明的技术方案的全部或部分(例如对现有技术做出贡献的部分)是以计算机软件产品的形式体现的。该计算机软件产品通常存储在计算机可读取的非易失性存储介质中，包括若干指令用以使得计算机设备(可以是个人计算机、服务器、或者网络设备等)执行本发明各实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (12)

1.一种电路故障检测系统，其特征在于，包括：

手持检测设备，用于采集待检测电路的检测点的物理信号，对所述物理信号进行处理，将处理后得到的数字信号发送给检测终端；以及

所述检测终端，用于根据所述待检测电路的故障现象确定所述检测点及故障位置区域，将所述检测点发送给所述手持检测设备，并接收所述检测点的数字信号，根据所述数字信号以及存储的参考参数确定故障位置。

2.根据权利要求1所述的电路故障检测系统，其特征在于，所述手持检测设备包括：

信号采集装置，用于采集所述待检测电路的检测点的物理信号；

转换模块，与所述信号采集装置连接，用于将所述物理信号转换为数字信号；

微处理器，与所述转换模块连接，用于对所述数字信号进行滤波处理；以及

第一通讯模块，与所述微处理器连接，用于将所述滤波处理后的数字信号发送给所述检测终端。

3.根据权利要求2所述的电路故障检测系统，其特征在于，所述手持检测设备还包括：

电源，用于为所述手持检测设备供电，所述电源包括：

可充电锂离子电池、电池充电管理芯片和系统休眠唤醒电路，所述电池充电管理芯片对所述可充电锂离子电池的充放电进行管理，所述系统休眠唤醒电路用于将待机状态下的所述手持检测设备快速唤醒。

4.根据权利要求3所述的电路故障检测系统，其特征在于，所述检测终端包括：

显示模块，用于显示故障排查模式、故障现象列表供用户选择，还用于显示主控模块所判断出的故障位置区域及检测点，还用于显示存储模块所存储的故障解决方案；

所述主控模块，用于在用户选择的所述故障排查模式为引导模式时，根据用户选择的故障现象确定检测点及故障位置区域，并将所确定的检测点发送给所述手持检测设备进行检测；

第二通信模块，用于接收所述手持检测设备发送的所述检测点的数字信号；

所述存储模块，用于存储所述待检测电路的故障解决方案、检测点的参考参数、故障类型及与之相对应的故障现象；

第一判断模块，用于在所述引导模式下，根据所述手持检测设备发送的所述数字信号及所述参考参数判断所述检测点的数字信号是否正常；以及

第二判断模块，用于在所述第一判断模块判断为数字信号异常的情况下，根据所述故障位置区域判断故障位置。

5.根据权利要求4所述的电路故障检测系统，其特征在于，所述主控模块还用于在第二判断模块不能够判断出故障位置的情况下，缩小故障位置区域。

6.根据权利要求1-5任一项所述的电路故障检测系统，其特征在于，还包括：

记录模块，用于对所检测的检测点位置以及各检测点的检测顺序进行记录。

7.根据权利要求1-5任一项所述的电路故障检测系统，其特征在于，所述检测终端包括：智能手机、平板电脑或便携式PC。

8.一种电路故障检测方法，其特征在于，包括：

检测终端接收用户输入的故障现象，根据所述故障现象确定故障位置区域和检测点，将所述检测点发送给手持检测设备；

所述手持检测设备采集所述检测点的物理信号并处理为数字信号；以及

所述检测终端基于所存储的参考参数判断所述检测点的数字信号是否正常，如果判断为异常，则基于所述故障位置区域确定故障位置。

9.根据权利要求8所述的电路故障检测方法，其特征在于，还包括：如果所述检测终端基于所述故障位置区域不能够确定故障位置，则根据所述检测点的数字信号缩小所确定的故障位置区域。

10.根据权利要求8所述的电路故障检测方法，其特征在于，还包括：所述检测终端根据所确定的故障位置显示对应于所述故障现象的故障解决方案。

11.根据权利要求8所述的电路故障检测方法，其特征在于，所述检测终端接收用户输入的故障现象之前，还包括：开启所述手持检测设备和所述检测终端的蓝牙功能，使得所述手持检测设备和所述检测终端进行配对。

12.根据权利要求8所述的电路故障检测方法，其特征在于，还包括：对所检测的检测点位置以及各检测点的检测顺序进行记录。