传感器常见故障诊断技巧

1、传感器的一般故障诊断方法传感器故障主要有完全故障、固定偏差故障、漂移偏差故障和精度下降4种。 如图1所示。图1传感器的故障类型故障是传感器测量的突然故障，测量值总是一定的偏差故障主要是传感器的测量值和真值相差一定常数的故障，从图中可以看出，有故障的测量和无故障的测量是平行的漂移故障是指传感器的测定值和真值之差随时增加而发生的故障精度下降是指传感器的测量能力变差，精度降低。 精度等级下降时，测量的平均值不变化，测量的方差变化。固定偏差故障和漂移故障都是不容易发现的故障，在故障发生过程中引起一系列无法预测的问题，控制系统长期无法正常工作。传感器的故障分类方式1 .按传感器故障的程度进行分类按传感器

2、故障程度的大小可分为硬故障和软故障。硬故障指结构破坏引起的故障，一般振幅大，变化突然的软故障指特性的变化，振幅小，变化慢。硬件故障也被称为完全故障，完全故障时的测量值不随实际变化而变化，总是保持一定的读取值。 通常，这个恒定值通常是零或最大的读数。 故障测量值几乎是水平的直线。软件故障包括数据偏差、漂移、精度等级下降等。 由于软件故障相对较小，很难被发现，在某种意义上，软件故障的危害比硬件故障的危害大，其危害逐渐引起人们的重视。2 .用有故障的表现进行分类根据故障存在的表现，可以分为间歇性故障和永久性故障。间歇性故障时不良的永久故障故障后，不能恢复正常。3 .根据故障发生、发展的过程进行分类根

3、据故障的发生、发展过程，可分为突变故障和缓解故障。突变故障信号的变化速度大，故障信号的缓慢变化速度小。4 .按故障的原因分类根据故障的原因可以分为偏差故障、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。偏差故障的原因有偏置电流和偏置电压等冲击故障的原因有电源和接地的随机噪声、浪涌、放电、D/A转换器的毛刺等开路故障的故障原因：信号线断开、没有连接芯片引脚等漂移故障的故障原因：温度等短路故障的故障原因：污染引起的桥腐蚀、线路短路等周期性噪声的故障原因：电源50 Hz噪声等非线性死区故障的故障原因：放大器饱和、包含非线性链路等。另外，从建模、仿真的角度可以分为乘法性故障和加法

4、性故障。 对于针对偏置故障，对原信号施加一定或随机小信号的冲击干扰，对于不能在原信号上重叠脉冲信号的短路故障，信号接近零的开路故障、信号接近传感器输出最大值漂移故障、信号以某速率使原信号偏移的周期性噪声发生故障，原传感器故障的诊断方法从不同角度来看，故障诊断方法的分类不完全相同。 简单地把故障诊断方法分为分析数学模型的方法和不依赖数学模型的方法。1 .基于分析数学模型的方法根据残差的出现，对数学模型进行分析的方法还可以分为参数估计方法、状态估计方法和等效空间方法。基于模型的故障诊断方法是发展最快的诊断方法，同时也是应用最广泛的诊断方法。优点是模型机制明确，结构简单，容易实现，分析容易，可进行实

5、时诊断。 在故障诊断领域具有重要地位，在今后的发展中仍然是传感器故障诊断方法的主要研究方向。缺点是计算量大，系统复杂，有建模误差，模型的适应性差，可靠性差，容易发生误报、遗漏等现象，外部干扰的稳健性，系统噪声和干扰不敏感。目前该诊断方法的研究成果仍然主要集中在线性系统上，在深入研究非线性系统的通用故障诊断技术上具有重要意义，同时鲁棒性问题也有很高的研究价值。 表l介绍了几种故障诊断方法在模型法中的优点和缺点。表1模型法中几种故障诊断方法的优点和缺点的比较2 .与数学模型无关的故障诊断方法目前，控制系统越来越复杂，实际上难以建立控制系统的正确解析数学模型，因此如果存在建模误差，基于模型的故障诊断

6、方法就会发生误报、失报等现象，因此，不依赖于模型的故障诊断方法受到非常重视。不依赖数学模型的方法的优点是不需要对象的正确模型，适应性强。 其缺点是结构复杂，难以实现。这种不依赖于系统模型的故障诊断方法可以分为基于数据驱动的方法故障诊断方法、基于知识的故障诊断方法、基于离散事件的方法等。2.1数据驱动的方法数据驱动方式有信号处理方式和统计方式两种。常用的基于信号处理的故障诊断方法有绝对值检查和趋势检查、利用Kullb ack信息标准的故障检测、基于自适应滑动晶格滤波器的故障检测方法、基于信号模态估计的故障检测方法相关分析法、小波分析方法和信息融合方法等。2.2基于知识的方法基于知识的故障诊断方法协议分为基于症状的故障诊断方法和基于定性模型的故障诊断方法。2.3基于离散事件的方法基于离散事件的故障诊断方法是近年来发展起来的一种新的故障诊断方法。 其基本思