传感器的故障分类及其诊断方法

1、传感器的故障分类及其诊断方法故障主要包括：彻低失效故障、固定偏差故障、漂移偏差故障和精度下降四类。1所示。图1 传感器的故障类型其中，失效故障是指传感器测量的骤然失灵，测量值向来为某一常数;偏差故障主要是指传感器的测量值与真切值相差某一恒定常数的一类故障，从图中可见，有故障的测量与无故障的测量是平行的;漂移故障是指传感器测量值与真切值的差值随时问的增强而发生化的一类故障;精度下降是指传感器的测量能力变差，精度变低。精度等级降低时，测量的平均值并没有发生变幻，而是测量的方差发生变幻。固定偏差故障和漂移故障都是不简单发觉的故障，在故障发生的过程中会引起一系列的无法预计的问题，使控制系统长久不能正常

2、发挥作用。传感器的故障分类方式1、按传感器故障程度分类按传感器故障程度的大小可分为硬故障和软故障。硬故障泛指结构损坏导致的故障，普通幅值较大，变幻骤然;软故障泛指特性的变异，幅值较小，变幻缓慢。硬故障也称彻低故障，彻低故障时测量值不随实际变幻而变幻，始终保持某一读数。通常这一恒定值普通是零或者最大读数。故障测量值大致是一条水平直线。软故障包括数据偏差、漂移、精度等级下降等。软故障相对较小，难于被发觉，因此，从某种意义上来讲，软故障危害比硬故障危害更大，其危害逐渐引起了人们的重视。2、按故障存在的表现分类按故障存在的表现可分为间歇性故障和永远性故障。间歇性故障时好时坏;永远性故障失效后，不能再复

3、原正常。3、按照故障发生、进展的进程分类按照故障发生、进展的进程可分为突变故障和缓变故障。突变故障信号变幻速率大;缓变故障信号变幻速率小。4、按故障的缘由分类按故障缘由可分为偏差故障，冲击故障，开路故障，漂移故障，短路故障，周期性干扰，非线性死区故障。偏差故障的故障缘由为：偏置或偏置等;冲击故障的故障缘由是：电源和地线中的随机干扰，浪涌、电火花放电，d/a变换器中的毛刺等;开路故障的故障缘由：信号线断、芯片管脚没连上等;漂移故障的故障缘由：温等;短路故障的故障缘由：污染引起的桥路腐蚀、线路短接等;周期性干扰的故障缘由：电源50 hz干扰等;非线性死区故障的故障缘由：饱和、含有非线性环节等。另外

4、，从建模、的角度动身，可分为乘性故障和加性故障。对于偏置故障，在原信号上加上一个恒定或随机的小信号;对于冲击干扰，可在原信号上叠加一个脉冲信号;对于短路故障，信号临近于零;开路故障，信号临近传感器输出最大值;漂移故障，信号以某一速率偏移原信号;周期性干扰故障，原信号上叠加某一频率的信号。传感器故障的诊断办法从不同角度动身，故障诊断办法的分类不彻低相同。现容易地将故障诊断办法分为：基于解析数学模型的办法和不依靠于数学模型的办法。1、基于解析数学模型的办法按照残差产生的形式不同，基于解析数学模型的办法可以进一步分为：参数估量法、状态估量法和等价空间法。基于模型的故障诊断办法，是一种最早进展起来的诊

5、断办法，同时也是一种讨论、应用最广泛的诊断办法。优点是模型机理清晰，结构容易，易实现，易分析，可实时诊断。在故障诊断领域具有重要的地位，在今后的进展中依旧会是传感器故障诊断办法的主要讨论方向。缺点是计算量大，系统复杂;存在建模误差，模型的适应性差;牢靠性差，简单浮现误报、漏报等现象;外部扰动的鲁棒性，系统的噪声和干扰不敏感。目前，这种诊断办法的讨论成绩仍然主要集中于线性系统，对深化讨论非线性系统的通用故障诊断技术具有重要的意义，同时，鲁棒性问题也具有很高的讨论价值。表l介绍了模型法中一些故障诊断办法的优点和缺点。表1模型法中一些故障诊断办法的优点和缺点的比较2、不依靠于数学模型的故障诊断办法当

6、前，控制系统变得越来越复杂，因为实际中很难建立控制系统的精确解析数学模型，当存在建模误差时，基于模型的故障诊断办法将浮现误报、漏报等现象，因此不依靠于模型的故障诊断办法受到了人们的高度重视。不依靠数学模型的办法的优点是不需要对象的精确模型，并且适应性强。其缺点是结构复杂，难于实现。这种不依靠于系统模型的故障诊断办法可分为基于数据驱动的办法的故障诊断办法、基于学问的故障诊断办法和基于离散大事的办法等。2.1 基于数据驱动的办法基于数据驱动的办法有两大类：信号处理办法和统计办法。常用的一些基于信号处理的故障诊断办法有：肯定值检验和趋势检验，利用kullb ack信息准则的故障检测，基于自适应滑动lattice的故障检测办法，基于信号模态估量的故障检测办法相关分析法、小波分析办法和信息融合办法等。2.2 基于学问的办法基于学问的故障诊断办法协可分为基于症状的故障诊断办法和基于定性模型的故障诊断办法两种。2.3 基于离散大事的办法基于离散大事的故障诊断办法是近年来进展起来的一种新型故障诊断办法。其基本思想是：离散大事模型的状态既反映