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1、浅析VI视觉识别系统设计—以零度摄影VI设计为例1、相关定义1.1、VI曲线的定义就基本原理而言,VI测试可以看成万用表检测法的自然延伸。对于电路板的故障诊断有很多仪器,但是最常用的还是到处可见的万用表。万用表不但可用来测量电压、电流、电阻值,还可具有测量三极管的放大倍数和电容值等功能。在常见的利用万用表的检测方法中,一是在通电之前利用万用表测量电路上某个节点对地阻抗来判断与该节点关联的元器件是否有端口型故障,二是在通电情况下测量各处的电压。特别在拿到一个未知的电路板的情况下,一般都不能轻易上电,以免造成不必要的故障扩
2、大,更多的是先采用第一种方法初步判断故障的类型和范围。但是究竟一块电路板的某个节点的阻抗在什么范围表示无故障、什么范围表示可能有故障完全由使用者根据经验来判定,所以大家经常可以听到”某人将某种电路板己经测熟了”的说法,其含义很大程度是指”经过多次测量已经对大部分节点阻抗的正常范围己心中有数”。特别是面向诊断量大但需要诊断的电路板种类少的诊断人员,甚至会将这类数据的正常值详细记录下来供参照。大量的应用实践表明,这种检测方法不仅在经验丰富的诊断者手中相当有效,而且往往是没有图纸资料情况下唯一可用的方法。而这种方法有着明显的
3、局限性,用万用表测量到的电阻,是指在稳恒电压(一般是万用表电池电压,通常是1.5V)下所对应的电流值,表示在电压—电流平面上仅为一点,见图2.1。图2.1单点测量示意图对呈线性特征的电路节点,可以从这一个点推算出在所有其它电压下的电流值。但是对呈非线性特征的电路节点则不能这样做,这就意味着1.5V时的正常电流值并不能保证在其它电压下的电流值也会在正常范围之内。在此情况下自然想8基于VI曲线的在线测试的研究与实现到的办法是改变不同的电压多测量几个点,比如均匀地取16个、32个、64个甚至更多的点,取值范围从负到正,包括整
4、个工作电压范围(见图2.2),这样当所取的点足够密,就形成一条曲线。然后通过对整条曲线的重合程度而不是曲线上一个点的重合程度来判别故障,显然这样要直观、全面得多。图2.2多点测量示意图这就是所谓的端口”模拟特征分析”(AnalogSignatureAnalysis)的技术原理,习惯上也称之为”VI曲线测试”(即电压电流曲线测试)。它是一种不加电的故障诊断技术,指在待测电路板未接通电源的情况下,对板上被测器件的引脚施加一个限流的正弦激励信号,观察由此产生的阻抗信号(VI曲线)。不同类型的器件的信号波形明显不同,因此很容易
5、被分辨出来。在线路节点之间注入一定幅度和频率的周期信号,在显示坐标上形成一条电流随电压变化的关系曲线,即VI曲线。VI曲线的形状由被测节点之间的特性阻抗所决定,通过比较好、坏电路板(器件)上相同节点之间的VI曲线,可发现特性阻抗发生改变的节点,其通常为器件故障所引发。对选定的电路节点,激励条件确定时,其响应是唯一确定的;响应如有变异,意味着电路节点特性的变异,这必定是电路元件损伤或电路结构变化(短路或断线)所致,这种测试理念与方法有助于技术人员找出已经损伤或即将损伤的元件。AC在这里有必要对几个相关概念进行阐述。节点:
6、按图论的定义,在电路中,不论如何连接,一个元件称为一条支路,而两个以上支路的联节点就称为节点。显然,元器件之间的连接点,即为节点。换言之,被测装置或组件中各个元器件的每个引线或端子就是节点。节点间的特性:对确定的电路,两个节点之间,不论有多复杂,其电压与电流的关系,即伏安特性是确定的。然而,对它的表述,数学表达式已无法胜任,第二章VI曲线测试原理9只能用图解法。因此,两个节点间的伏安特性曲线就是节点间的特性。模拟特征分析(AnalogSignatureAnalysis):与一个节点相关的电路结构或元件参数发生变化,必然
7、导致其节点特征的变异。通过对比测试,查出特征变异的节点,由此分析电路故障、查找故障元件的方法,称之为模拟特征分析,又称VI曲线测试。加电测试:是指接通被测对象的电源,用电压表、示波器、逻辑分析仪以及相关的信号源进行测试,这里又有”静态测试”与”动态测试”之分。”静态测试”较为简便,仅靠电压表就可胜任,也无须过高的技术水平,但只能作电路静态工作点的分析。尽管如此,不少故障靠”静态测试”就可查出。”动态测试”能力很强,但必须有较强仪器阵容、较高技术水平以及详尽图纸资料的有力支持。不加电测试:是不对被测对象加电,用万用表等廉
8、价简便的测试工具,依靠相应的知识和经验,对电路节点的阻抗特性进行分析的简便测试。显然,”不加电测试”的能力有限,然而,却因为它廉价简便,成为绝大多数技术人员的首选。它不仅简单方便,更重要的是,避免了加电造成新的元器件损伤。VI曲线技术可实施真正的阻抗特性测试,使人们能增强”不加电测试”的能力。VI曲线分析测试几乎适用于任何类型的器
