SE510037C2

SE510037C2 - Method and apparatus for detecting and recording long time intervals of deviations from a monitored signal

Info

Publication number: SE510037C2
Application number: SE9603437A
Authority: SE
Inventors: Christer Nordstroem
Original assignee: Christer Nordstroem
Priority date: 1996-09-20
Filing date: 1996-09-20
Publication date: 1999-04-12
Also published as: EP0927336A1; SE9603437L; AU4407597A; SE9603437D0; WO1998012506A1

Abstract

A method and a device for discovering and recording signal deviations that occur at long time intervals. The method comprises the steps of sensing the signal and analyzing the signal with respect to its frequency content and amplitude, monitoring the signal during a chosen initiation period in which the signal does not contain a deviation that is to be discovered and registered, forming a mean value of the signal during the initiation period and establishing an upper and a lower limit value of the signal, and sensing the signal after said initiation period and comparing the signal with said limit values and recording the signal over a pre-selected time period when one of said limit values is transgressed. The inventive device is implemented with a plug-in board in a personal computer, wherewith the board carried components are designed to carry out the method steps, such that the signal will be recorded on the hard disk of the computer in the event of a malfunction.

Description

510 037 2 Utföringsformer av uppfinningen anges i de bilagda osjälvstän- diga patentkraven. 510 037 2 Embodiments of the invention are set out in the appended dependent claims.

Till att börja med analyserar man signalen med avseende på frekvensinnehåll och amplitud, varefter man bildar ett medel- värde för signalen. Vidare bestämmer man ett övre och ett undre gränsvärde för den avkända signalen. Under denna initieringsfas måste mätobjektet uppträda felfritt och får inte uppvisa någon av de felaktigheter som är anledning till observation av signa- len. I praktiken innebär det att en operatör övervakar signalen under initieringsfasen.To begin with, the signal is analyzed with respect to frequency content and amplitude, after which an average value is formed for the signal. Furthermore, an upper and a lower limit value for the sensed signal are determined. During this initiation phase, the measuring object must appear error-free and must not show any of the inaccuracies that are the reason for observing the signal. In practice, this means that an operator monitors the signal during the initialization phase.

Genom att man sålunda kan etablera ett medelvärde och till- hörande undre och övre gränsvärden för signalen kan man med enkla medel avkänna de tillfällen då signalen sedan överskrider det övre eller undre gränsvärdet, dvs uppvisar avvikelse eller fel. registrering av signalen med hög informationstäthet, under en Gränsvärdeöverskridandet utnyttjas till att utlösa en begränsad tidsperiod. Medelvärdet bildas lämpligen genom kvadrering, så att man kan undvika eventuella olägenheter med direkta medelvärden för väsentligen periodiska signaler.By thus being able to establish an average value and associated lower and upper limit values for the signal, it is possible with simple means to detect the times when the signal then exceeds the upper or lower limit value, ie shows deviation or error. recording of the signal with high information density, during a Limit Exceeding is used to trigger a limited period of time. The average value is suitably formed by squaring, so that any inconveniences with direct averages for substantially periodic signals can be avoided.

Uppfinningen inbegriper företrädesvis att man bygger ett instickskort som monteras i en konventionell PC eller dylikt.The invention preferably involves building a plug-in board which is mounted in a conventional PC or the like.

Kortet innefattar då medel för att bilda medelvärden av den avkända signalen och värdet för att aktivera registreringen av signalen vid gränsvärdesöverskridanden. Kortet är lämpligen uppbyggt för att anpassas till olika amplitudområden hos den avkända signalen och även olika frekvensområden för densamma, varvid kortet lämpligen inställes på korrekta områden med ledning av den initiala signalanalysen. Då kortet utlöser en registrering av signalen, registreras denna lämpligen på hårddisken i PC'n.The card then comprises means for forming averages of the sensed signal and the value for activating the registration of the signal in the event of limit values being exceeded. The card is suitably constructed to be adapted to different amplitude ranges of the sensed signal and also different frequency ranges for the same, the card being suitably set to correct ranges on the basis of the initial signal analysis. When the card triggers a registration of the signal, it is suitably registered on the hard disk of the PC.

Enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen kan man även under korta tidsperioder registrera signalen vid relativt långa tidsmellanrum så att man i efterhand kan följa långsamma ten- denser till förändringar hos signalen. 3 510 057 Vid uppfinningen, speciellt då denna tillämpas i anslutning till elektroniska kretsar, är det lämpligt att avkänna även åtminstone en ytterligare signal så att man får ett jämförelse- material vid en efterföljande närmare analys av den "felaktiga" signalen. Man kan exempelvis enbart registrera den ytterligare signalen vid samma tillfälle som man registrerar den primärt avkända signalen av intresse. Alternativt kan man samtidigt på samma sätt avkänna och registrera flera olika signaler.According to a preferred embodiment of the invention, the signal can also be registered for short time periods at relatively long time intervals so that slow tendencies to changes in the signal can be followed afterwards. In the invention, especially when this is applied in connection with electronic circuits, it is convenient to also detect at least one further signal so that a comparison material is obtained in a subsequent further analysis of the "erroneous" signal. For example, you can only register the additional signal at the same time as you register the primarily sensed signal of interest. Alternatively, you can simultaneously sense and register several different signals.

Enligt uppfinningen kan man utnyttja en dator för att genomföra signalövervakningen. Man kan sålunda med hjälp av datorn efter initieringsfasen logga mätvärden i en relativt långsam takt till dess någon av signalerna överskrider något av sina gräns- värden, varvid detta överskridande bringas att starta en logg- ning av signalerna i hög takt, under begränsad tid.According to the invention, a computer can be used to carry out the signal monitoring. Thus, with the aid of the computer after the initialization phase, measured values can be logged at a relatively slow rate until one of the signals exceeds one of its limit values, this exceeding being caused to start a logging of the signals at a high rate, for a limited time.

Genom uppfinningen vinnes bl a fördelen att man även med en persondator och dess relativt begränsade minnesstorlek har möj- lighet att under lång tid följa en signal och att registrera dess förlopp i samband med en lågfrekvent uppträdande felfunk- tion.The invention gains, among other things, the advantage that even with a personal computer and its relatively limited memory size, it is possible to follow a signal for a long time and to register its course in connection with a low-frequency malfunction.

Då mätningen har avslutats kan hela mätförloppet analyseras grafiskt på någon form av bildskärm. Därvid kan man grafiskt zooma in varje tidpunkt då något gränsvärde har överskridits och vidare kan man då jämföra signalförloppet med det för någon annan samtidigt loggad signal. Operatören får härigenom möjlig- het att finna orsaken till felet eller åtminstone möjlighet att komma närmare felet. Om den genomförda mätningssekvensen inte entydigt leder ett påvisande av orsaken till felet i en elek- tronikkrets, kan operatören välja en uppsättning andra signaler med ledning av resultatet av den första mätningen, varvid den andra mätningen ger en säkrare indikation på orsaken till felet eller åtminstone eliminerar möjliga felkällor.When the measurement has been completed, the entire measurement process can be analyzed graphically on some form of monitor. In this case, you can graphically zoom in at any time when a limit value has been exceeded, and furthermore, you can then compare the signal progression with the signal for some other simultaneously logged signal. This gives the operator the opportunity to find the cause of the error or at least the opportunity to get closer to the error. If the completed measurement sequence does not unambiguously lead to a detection of the cause of the fault in an electronic circuit, the operator can select a set of other signals based on the result of the first measurement, the second measurement giving a more reliable indication of the cause of the fault or at least eliminating possible sources of error.

Uppfinningen är naturligtvis inte begränsad till användning i anknytning till elektroniska kretsar, utan kan även användas exempelvis för statistisk kontroll av förlopp. Man kan alltså 510 057 4 utnyttja uppfinningen i samband med tillverkningsprocesser, dvs statistisk processkontroll hos tillverkningsprocesser för att upptäcka problem och förhöja kvaliteten på tillverkningspro- CêSSên.The invention is of course not limited to use in connection with electronic circuits, but can also be used, for example, for statistical control of processes. One can thus use the invention in connection with manufacturing processes, ie statistical process control of manufacturing processes to detect problems and increase the quality of the manufacturing process.

Uppfinningen kommer i det följande att illustreras i anknytning till den bilagda ritningen.The invention will be illustrated in the following in connection with the accompanying drawing.

Fig 1 visar ett blockschema som illustrerar uppfinningen.Fig. 1 shows a block diagram illustrating the invention.

I fig l visas en elektronisk krets l och en persondator 2. Fràn kretsen l uttages en signal från en vald punkt och inledes i datorn. Där bringas datorn att bilda ett medelvärde för signa- len i en medelvärdesbildande anordning 21, som lämpligen har formen av ett kort (instickskort). En operatör kan studera signalen ifråga på en bildskärm 3 som kan vara kopplad till datorn 2. Vidare inbegriper datorn 2 anordningar 22 för att etablera ett övre och ett undre gränsvärde för den övervakade signalen. Dessa anordningar 22 kan lämpligen ingå i insticks- kortet. Dessa gränsvärden etableras under en initieringsperiod där signalen måste uppträda felfritt, dvs inte får ha någon av de felfunktioner som är anledning till studiet av signalen.Fig. 1 shows an electronic circuit 1 and a personal computer 2. A signal is taken from the circuit 1 from a selected point and is introduced into the computer. There, the computer is caused to form an average value of the signal in an average value-forming device 21, which suitably has the shape of a card (plug-in card). An operator can study the signal in question on a monitor 3 which may be connected to the computer 2. Furthermore, the computer 2 includes devices 22 for establishing an upper and a lower limit value for the monitored signal. These devices 22 may conveniently be included in the plug-in board. These limit values are established during an initiation period where the signal must appear error-free, ie must not have any of the malfunctions that are the reason for the study of the signal.

Utlösningsorgan 23 (som lämpligen också är integrerade i kor- tet) är anordnade att medge signalen att registreras under en vald tidsperiod i en registreringsanordning 25 (datorns hård- disk), dà signalen har överskridit det övre eller undre gräns- värdet.Trigger means 23 (which are suitably also integrated in the card) are arranged to allow the signal to be registered for a selected period of time in a recording device 25 (computer hard disk), when the signal has exceeded the upper or lower limit value.

Signalen kan registreras i registreringsanordningen 25 med hjälp av tidsstyrda anordningar 24 (som lämpligen också är integrerade i kortet) och som framleder signalen till anord- ningen 25 under valda tidsperioder, med en relativt långsam takt.The signal can be registered in the recording device 25 by means of time-controlled devices 24 (which are suitably also integrated in the card) and which forward the signal to the device 25 during selected time periods, at a relatively slow rate.

Registreringsanordningen 25 kan utgöras av persondatorminne.The recording device 25 may be personal computer memory.

Signalen fràn kretsen 1 kan naturligtvis även förstärkas och 5 510037 behandlas av datorn 2 eller instickskortet för att möjliggöra en visuell grafisk avbildning därav pà en bildskärm.The signal from the circuit 1 can of course also be amplified and processed by the computer 2 or the plug-in board to enable a visual graphic representation thereof on a monitor.

Registreringsanordningen 25 är naturligtvis också anordnad att kunna avbilda sitt registrerade innehåll på bildskärmen, even- tuellt med en annan takt.The recording device 25 is of course also arranged to be able to display its recorded content on the screen, possibly at a different rate.

Exempel på användning En audioförstärkare bestående av fem förstärkarsteg "låter illa" under nâgra minuter i veckan. Servicetekniker kan ej forcera fram felet med konventionell kylning/värmning/bändning och har därigenom ingen möjlighet att analysera felet. Detta instrument kan nu anslutas t ex efter sista och före tredje förstärkarsteget, varefter lämplig insignal i form av signal- generator eller brusgenerator anslutes till förstärkares ingång.Example of use An audio amplifier consisting of five amplifier stages "sounds bad" for a few minutes a week. Service technicians can not force the fault with conventional cooling / heating / bending and thus have no possibility to analyze the fault. This instrument can now be connected, for example, after the last and before the third amplifier stage, after which a suitable input signal in the form of a signal generator or noise generator is connected to the input of the amplifier.

Instrumentets alarmnivå, frekvensområde och spänningsomràde ställs in och mätningen påbörjas genom att övervakas mindre än en minut, under den tid referensvärden ställs in. Därefter kan övervakningen pàgà under så lång tid som behövs för att fram- kalla felet. Då instrumentet alarmerat, analyseras resultat och jämförelse mellan resultaten från tredje resp sista förstärkar- steget görs. Om signalen, som avkännes före det tredje steget, inte uppvisar något fel flyttas avkänningspunkt närmare felet och en ny matning startas, varefter felet ringas in pà ett resurssnålt sätt.The instrument's alarm level, frequency range and voltage range are set and the measurement is started by monitoring for less than one minute, during which time reference values are set. Thereafter, the monitoring may continue for as long as necessary to induce the error. When the instrument has alarmed, results are analyzed and a comparison between the results from the third and last amplifier stage is made. If the signal detected before the third stage does not show an error, the sensing point is moved closer to the error and a new supply is started, after which the error is circled in a resource-efficient manner.

Den uppfinningsenliga anordningen är byggd för att vara snabb, dvs för att ge en särskilt hög tidsupplösning av registrerade signaler. Detta kan uppnås speciellt genom att man åtminstone dubblerar alla viktiga komponenter och delar av anordningen, för att etablera tvá eller flera parallellt arbetande kanaler för en parallell avsökning av de aktuella signalerna. Denna ansträngning står i kontrast till konventionellt uppbyggda an- ordningar vari multiplexering utnyttjas.The device according to the invention is built to be fast, ie to give a particularly high time resolution of registered signals. This can be achieved in particular by at least doubling all the important components and parts of the device, in order to establish two or more parallel operating channels for a parallel scanning of the signals in question. This effort is in contrast to conventionally constructed devices in which multiplexing is used.

BíÛ 057 Genom att i enlighet med uppfinningen frambringa en särskilt hög tidsupplösning för den registrerade signalen eller de re- gistrerade signalerna, uppnås gynnsamma fördelar vid övervak- ning av tröga system eller àterkopplade system. Man vet då i vilken ordning felen uppstår, och man kan då härleda det pri- mära felet och särskilja detta från därav framkallade signal- avvikelser. I frånvaro av en sådan hög tidsupplösning av den registrerade signalen skulle man annars ha svårt att utläsa den primära anledningen till felfunktionen.By producing a particularly high time resolution for the registered signal or signals in accordance with the invention, favorable advantages are obtained in monitoring sluggish systems or feedback systems. You then know the order in which the errors occur, and you can then derive the primary error and distinguish this from the signal deviations caused by it. In the absence of such a high time resolution of the registered signal, it would otherwise be difficult to read out the primary reason for the malfunction.

Claims

v 510037 P a t e n t k r a v

A method for detecting and registering deviations occurring at long intervals in a signal, which is obtained in an electronic circuit where the signal deviation relates to a malfunctioning component, or which is obtained from a statistical process, in which the signal deviation is an indication of error in the process, sensing the signal, monitoring the signal during a selected initiation period so that it does not contain a deviation one wishes to detect and register, during the initiation period forming an average value of the signal and establishing an upper and a lower limit value for the signal, after the initialization period, the signal is sensed and compared with the limit values and when the signal exceeds any of the limit values, the signal registers for a preselected time period, characterized in that during the initialization period the signal is analyzed for frequency content and set a corresponding averaging rate. b is constant, and that after the initialization period the average signal generated is sensed and compared with the averaged limit values and that the average value of the monitored signal is sensed at intervals.

Method according to Claim 1, characterized in that the signal is registered for short periods of time after the initialization period with relatively long time intervals.

Method according to Claim 1 or 2, characterized in that measured values relating to the monitored signal are logged by means of a computer at a relatively slow rate until the signal exceeds one of its limit values, whereby logging is carried out at a high rate during a limited time. 510 057 and 8

Method according to one of Claims 1 to 3, characterized in that when the measurement has been completed, the measurement process is analyzed graphically, an operator graphically studying in detail the measurement process in the time section when a limit value has been exceeded.

Method according to one of Claims 1 to 4, characterized in that at least one further signal is detected simultaneously with the signal of primary interest, and is registered simultaneously with it.

Device for detecting and registering deviations occurring at long intervals in a signal, which is obtained in an electronic circuit where the signal deviation relates to a malfunctioning component, or which is obtained from a statistical process, in which the signal deviation is an indication of errors in the process, including means for sensing the signal during a preselected initiation time period, means for forming an upper and a lower limit value for the signal during the initiation time period, means for registering the signal, and means for activating the recording means when any of the signal limit values are exceeded, the activating means being arranged to effect a registration during a preselected time period, characterized by means for analyzing the frequency content of the signal during the initiation time period, means for setting a mean value formation rate for the signal, that means are provided to average sign and to compare it with the averaged limit values and that means are provided for sensing the averaging signal to be monitored at intervals.

Device according to claim 6, characterized in that means are provided for effecting recordings of the signal for a short time with relatively long time intervals even in the absence of a limit value exceeding. ”I 510 037

Device according to one of Claims 6 or 7, characterized by means for registering the monitored signal with a high information density for a limited period of time after the limit value has been exceeded.

Device according to one of Claims 6 to 8, characterized in that at least one further signal is sensed and registered at the same time as the signal of primary interest.

Device according to any one of claims 6-9, characterized in that the device comprises a personal computer, the memory of which forms said recording means, and a plug-in card in the computer, which is provided with the other said means.