「電路基礎(chǔ)」第八章：故障排除理論與實(shí)踐

也許任何技術(shù)人員所擁有的最有價(jià)值但最難學(xué)習(xí)的技能是排除系統(tǒng)故障的能力。對(duì)于那些不熟悉這個(gè)詞的人來(lái)說(shuō)，故障排除指在任何系統(tǒng)中找出并糾正問(wèn)題的行為。對(duì)于汽車修理工來(lái)說(shuō)，這意味著根據(jù)汽車的行為來(lái)確定和解決汽車的問(wèn)題。對(duì)醫(yī)生來(lái)說(shuō)，這意味著正確診斷病人的疾病并開(kāi)出治療方案。對(duì)于業(yè)務(wù)專家來(lái)說(shuō)，這意味著要找出公司效率低下的根源并提出糾正措施。

疑難解答人員必須能夠通過(guò)檢查問(wèn)題的影響來(lái)確定問(wèn)題的原因。很少有問(wèn)題的根源直接呈現(xiàn)給所有人看。因果關(guān)系通常是復(fù)雜的，即使對(duì)于看似簡(jiǎn)單的系統(tǒng)也是如此，而且通常熟練的故障排除人員由于其快速識(shí)別問(wèn)題根源的能力而被其他人視為某種奇跡。雖然有些人天生就有排除故障的天賦，但這是一種可以像其他人一樣學(xué)習(xí)的技能。

有時(shí)，要分析的系統(tǒng)處于非常糟糕的狀態(tài)，以至于沒(méi)有希望讓它再次工作。當(dāng)調(diào)查人員仔細(xì)檢查失事飛機(jī)的殘骸時(shí)，或者當(dāng)醫(yī)生進(jìn)行尸檢時(shí)，他們必須在事后盡最大努力確定大規(guī)模失敗的原因。幸運(yùn)的是，故障排除者的任務(wù)通常不是那么嚴(yán)峻。通常情況下，行為不正常的系統(tǒng)在某種程度上仍在運(yùn)行，在診斷過(guò)程中，故障診斷人員可能會(huì)對(duì)其進(jìn)行刺激和調(diào)整。從這個(gè)意義上說(shuō)，故障排除與科學(xué)方法非常相似：通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)確定因果關(guān)系。

像科學(xué)一樣，故障排除是標(biāo)準(zhǔn)程序和個(gè)人創(chuàng)造力的混合體。有一些程序被用作區(qū)分因果關(guān)系的工具，但如果不加上創(chuàng)造性和好奇心強(qiáng)的頭腦，這些程序是無(wú)效的。在故障排除的過(guò)程中，故障排除人員可能必須發(fā)明自己的特定技術(shù)（適應(yīng)他們正在工作的特定系統(tǒng)）和/或修改工具來(lái)執(zhí)行特殊任務(wù)。創(chuàng)造性是從不同的角度審視問(wèn)題的必要條件：當(dāng)“標(biāo)準(zhǔn)”問(wèn)題不能帶來(lái)富有成效的答案時(shí)，學(xué)會(huì)問(wèn)不同的問(wèn)題。

如果說(shuō)有一種人格特質(zhì)比其他任何人格特質(zhì)都更能與出色的故障排除聯(lián)系在一起，那就是技術(shù)上的好奇心。對(duì)學(xué)習(xí)事物的工作原理很感興趣的人，以及對(duì)挑戰(zhàn)性問(wèn)題不灰心的人，往往比其他人更擅長(zhǎng)故障排除。理查德·費(fèi)曼，已故物理學(xué)家，在加州理工學(xué)院任教多年，他向我展示了終極的故障排除人格。閱讀他的任何一本（自動(dòng)）傳記書(shū)都是教育性和娛樂(lè)性的，我向那些想發(fā)展自己的科學(xué)推理/故障排除技能的人推薦這些書(shū)。

• 這個(gè)系統(tǒng)以前工作過(guò)嗎？如果是，那么自那以后，是否發(fā)生了任何可能導(dǎo)致問(wèn)題的情況？

• 這個(gè)系統(tǒng)是否已被證明容易發(fā)生某些類型的故障？

• 修理的需要有多緊急？

• 是什么安全問(wèn)題，在我開(kāi)始故障排除之前？

• 在我開(kāi)始故障排除之前，過(guò)程質(zhì)量問(wèn)題是什么（在不造成生產(chǎn)中斷的情況下我能做些什么）？

這些初步問(wèn)題并非小事。實(shí)際上，它們對(duì)于方便和安全的故障排除至關(guān)重要。當(dāng)要進(jìn)行故障檢修的系統(tǒng)很大、危險(xiǎn)和/或昂貴時(shí)，它們尤其重要。

有時(shí)，故障診斷人員需要在一個(gè)仍在全面運(yùn)行的系統(tǒng)上工作（也許這方面的最終例子是醫(yī)生診斷一個(gè)活著的病人）。一旦確定了一個(gè)或多個(gè)原因的高度確定性，就有了糾正措施的步驟。在不嚴(yán)重中斷系統(tǒng)運(yùn)行的情況下糾正系統(tǒng)故障是非常具有挑戰(zhàn)性的，值得進(jìn)行周密的計(jì)劃。

當(dāng)采取糾正措施涉及高風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，例如對(duì)病人進(jìn)行手術(shù)或?qū)S的操作過(guò)程進(jìn)行維修時(shí)，工人必須提前計(jì)劃可能出現(xiàn)的故障。在進(jìn)行維修之前，有一個(gè)問(wèn)題需要問(wèn)：“如果出現(xiàn)問(wèn)題，我如何以及在什么時(shí)候中止維修？”在危險(xiǎn)的情況下，有計(jì)劃的“逃生路線”在你的糾正行動(dòng)中是至關(guān)重要的，以防事情不按計(jì)劃進(jìn)行。為病人做手術(shù)的外科醫(yī)生知道在這樣的手術(shù)中是否有“不歸路”的地方，并且在經(jīng)過(guò)這些點(diǎn)之前停下來(lái)重新檢查病人。如果需要的話，他或她也知道如何在這些時(shí)候“退出”外科手術(shù)。

當(dāng)?shù)谝淮谓咏粋€(gè)發(fā)生故障或行為異常的系統(tǒng)時(shí)，新的故障診斷人員通常不知道從哪里開(kāi)始。以下策略并不詳盡，但為疑難解答人員提供了一個(gè)簡(jiǎn)單的問(wèn)題清單，以便開(kāi)始隔離問(wèn)題。

作為提示，這些故障排除建議不是全面的步驟：它們只是故障排除過(guò)程的起點(diǎn)。權(quán)宜之計(jì)故障排除的一個(gè)重要部分是概率評(píng)估，這些提示幫助故障排除人員確定哪些可能的故障點(diǎn)比其他故障點(diǎn)更有可能或更少。系統(tǒng)故障的最終隔離通常通過(guò)更具體的技術(shù)來(lái)確定（在下一節(jié)中概述--特定故障排除技術(shù) ).

如果該設(shè)備或工藝在歷史上以某種特定方式失效，并且導(dǎo)致這種常見(jiàn)故障的條件沒(méi)有改變，則首先檢查這種“方式”。此故障排除技巧的一個(gè)必然結(jié)果是指示保存故障的詳細(xì)記錄。理想情況下，基于計(jì)算機(jī)的故障日志是最佳的，這樣故障可以被許多因素（如時(shí)間、日期和環(huán)境條件）引用并與之關(guān)聯(lián)。

例子：汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)熱了。上兩次發(fā)生這種情況，原因是散熱器中的冷卻液液位低。

怎么做：首先檢查冷卻液液位。當(dāng)然，過(guò)去的病史并不能保證現(xiàn)在的癥狀是由同一個(gè)問(wèn)題引起的，但由于這種情況更有可能發(fā)生，所以首先檢查一下這一點(diǎn)是有意義的。

但是，如果系統(tǒng)中導(dǎo)致常規(guī)故障的原因已得到糾正（即過(guò)去導(dǎo)致低冷卻液液位的泄漏已得到修復(fù)），則這可能不是這次故障的可能原因。

如果系統(tǒng)在某種維護(hù)或其他更改之后立即出現(xiàn)問(wèn)題，則問(wèn)題可能與這些更改有關(guān)。

例子：最近我沒(méi)聽(tīng)到修車的引擎有卡嗒的聲音。

怎么做：檢查有無(wú)機(jī)械師在調(diào)整工作后留下的東西。

如果一個(gè)系統(tǒng)沒(méi)有產(chǎn)生預(yù)期的最終結(jié)果，那就看看它是什么是正確地做；換句話說(shuō)，找出問(wèn)題所在不把你的精力集中在其他地方。任何部件或子系統(tǒng)都可以正常工作。過(guò)錯(cuò)的程度往往能告訴你該怪哪一部分。

例子：收音機(jī)在調(diào)幅波段工作正常，但在調(diào)頻波段不行。

怎么做：從可能的原因列表中排除收音機(jī)中AM波段功能所需的任何東西。無(wú)論問(wèn)題的根源是什么，它是特定于調(diào)頻波段而不是調(diào)幅波段。這樣就省去了音頻放大器、揚(yáng)聲器、保險(xiǎn)絲、電源和幾乎所有外部接線。能夠消除系統(tǒng)中可能出現(xiàn)故障的部分，可以減少問(wèn)題的范圍，并使故障排除過(guò)程的其余部分更有效。

根據(jù)您對(duì)系統(tǒng)工作原理的了解，考慮可能導(dǎo)致此問(wèn)題（或這些現(xiàn)象）發(fā)生的各種故障，并檢查這些故障（從最有可能的故障開(kāi)始，基于環(huán)境、歷史或?qū)M件弱點(diǎn)的了解）。

例子：汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)熱了

怎么做：根據(jù)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的了解，考慮可能導(dǎo)致過(guò)熱的原因。要么是發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生了太多的熱量，要么是散熱效果不夠好（很可能是后者）。頭腦風(fēng)暴一些可能的原因：風(fēng)扇皮帶松脫、散熱器堵塞、水泵壞、冷卻液液位低等等。在研究替代方案之前，先調(diào)查每一種可能性。

在應(yīng)用一些一般的故障排除技巧來(lái)縮小問(wèn)題所在位置的范圍之后，有一些技術(shù)可以進(jìn)一步隔離問(wèn)題。以下是一些：

在具有相同或并行子系統(tǒng)的系統(tǒng)中，交換這些子系統(tǒng)之間的組件，并查看問(wèn)題是否隨交換的組件一起移動(dòng)。如果是的話，你就換掉了有問(wèn)題的組件；如果沒(méi)有，繼續(xù)搜索！

這是一種功能強(qiáng)大的故障排除方法，因?yàn)樗鼮槟峁┝烁鼡Q組件故障的正面和負(fù)面指示：當(dāng)壞的部分在相同的系統(tǒng)之間交換時(shí)，以前損壞的子系統(tǒng)將重新開(kāi)始工作，而以前良好的子系統(tǒng)將失敗。

我曾經(jīng)用這種方法解決了一個(gè)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)的難以捉摸的問(wèn)題：我碰巧有一個(gè)朋友和一輛汽車共用同一型號(hào)的點(diǎn)火系統(tǒng)。我們?cè)诎l(fā)動(dòng)機(jī)之間交換零件（分配器、火花塞導(dǎo)線、點(diǎn)火線圈——一次一個(gè)），直到問(wèn)題轉(zhuǎn)移到另一輛車上。這個(gè)問(wèn)題碰巧是一個(gè)“弱”的點(diǎn)火線圈，它只表現(xiàn)在重載下（這種情況在我的車庫(kù)里無(wú)法模擬）。通常，這類問(wèn)題只能用點(diǎn)火系統(tǒng)分析儀（或示波器）查明和模擬負(fù)載行駛條件的測(cè)功機(jī)。然而，這項(xiàng)技術(shù)在不使用任何診斷設(shè)備的情況下，以100%的準(zhǔn)確率確認(rèn)了問(wèn)題的根源。

有時(shí)，您可能會(huì)交換一個(gè)組件，然后發(fā)現(xiàn)問(wèn)題仍然存在，但在某種程度上已經(jīng)發(fā)生了變化。這說(shuō)明您剛剛交換的組件是有點(diǎn)不同（不同的校準(zhǔn)，不同的功能），等等。但是，不要因?yàn)檫@些信息不會(huì)直接導(dǎo)致問(wèn)題的出現(xiàn)而忽略掉這些信息——尋找作為交換結(jié)果的整個(gè)系統(tǒng)中的其他更改，并嘗試找出這些更改對(duì)問(wèn)題根源的指示。

這項(xiàng)技術(shù)的一個(gè)重要警告是可能造成進(jìn)一步的損害。假設(shè)某個(gè)組件因系統(tǒng)中另一個(gè)不太明顯的故障而失效。用一個(gè)好的組件替換失敗的組件也會(huì)導(dǎo)致好組件失敗。例如，假設(shè)一個(gè)電路發(fā)生短路，該短路“燒斷”了該電路的保護(hù)保險(xiǎn)絲。通過(guò)檢查，保險(xiǎn)絲沒(méi)有熔斷跡象，而且您沒(méi)有儀表對(duì)保險(xiǎn)絲進(jìn)行電氣測(cè)試，因此您決定更換工作電路中具有相同額定值的可疑保險(xiǎn)絲。因此，移動(dòng)到短路電路的好保險(xiǎn)絲也會(huì)熔斷，留下兩個(gè)熔斷的保險(xiǎn)絲和兩個(gè)不工作的電路。你至少知道那個(gè)導(dǎo)火索是熔斷，因?yàn)樗灰苿?dòng)到的電路在交換后停止工作，但這一知識(shí)是通過(guò)丟失一個(gè)好的保險(xiǎn)絲和第二個(gè)電路的額外“停機(jī)時(shí)間”獲得的。

另一個(gè)說(shuō)明此警告的例子是前面提到的點(diǎn)火系統(tǒng)問(wèn)題。假設(shè)“弱”的點(diǎn)火線圈導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)回火，損壞消聲器。如果用另一輛車更換點(diǎn)火系統(tǒng)部件導(dǎo)致問(wèn)題轉(zhuǎn)移到另一輛車上，也可能損壞另一輛車的消音器。一般來(lái)說(shuō)，只有在造成額外損害的可能性很小的情況下，才應(yīng)使用交換相同組件的技術(shù)。它是隔離非破壞性問(wèn)題的優(yōu)秀技術(shù)。

例1：您正在使用一臺(tái)帶有X、Y和Z軸驅(qū)動(dòng)的數(shù)控機(jī)床。Y軸不工作，但X軸和Z軸正在工作。所有三個(gè)軸共享相同的組件（反饋編碼器、伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、伺服電機(jī)）。

怎么做：交換這些相同的組件，一次一個(gè)，Y軸和一個(gè)工作軸（X或Z），每次交換后查看問(wèn)題是否隨交換而移動(dòng)。

例2：立體聲系統(tǒng)在左揚(yáng)聲器上不發(fā)聲，但右揚(yáng)聲器工作正常。

怎么做：從左右兩個(gè)通道中分別檢查是否有問(wèn)題。一旦找到了，你就找到了有缺陷的部件。例如，您可以在通道之間交換揚(yáng)聲器：如果問(wèn)題轉(zhuǎn)移到另一側(cè)（即，之前死機(jī)的同一個(gè)揚(yáng)聲器現(xiàn)在仍然死機(jī)，現(xiàn)在它已連接到正確的信道電纜），那么您就知道該揚(yáng)聲器壞了。如果揚(yáng)聲器和另一側(cè)的電纜連接不出聲音，那另一邊的揚(yáng)聲器可能會(huì)保持沉默，或在放大器本身）。

如果揚(yáng)聲器已經(jīng)過(guò)驗(yàn)證，那么您可以使用相同的方法檢查電纜。交換電纜，使每個(gè)電纜現(xiàn)在都連接到放大器的另一個(gè)通道和另一個(gè)揚(yáng)聲器。同樣，如果問(wèn)題發(fā)生了變化（即，現(xiàn)在右揚(yáng)聲器“死機(jī)”，而左揚(yáng)聲器現(xiàn)在發(fā)出聲音），那么現(xiàn)在連接到右揚(yáng)聲器的電纜一定有缺陷。如果交換（揚(yáng)聲器或電纜）都不會(huì)導(dǎo)致問(wèn)題從左向右改變，則問(wèn)題必須出在放大器內(nèi)部（即，左聲道輸出必須為“死區(qū)”）。

如果一個(gè)系統(tǒng)由幾個(gè)并行或冗余的組件組成，這些組件可以在不破壞整個(gè)系統(tǒng)的情況下被移除，那么就開(kāi)始移除這些組件（一次一個(gè)），然后看看事情是否能重新開(kāi)始工作。

例1：“星型計(jì)算機(jī)之間的通信拓?fù)洹币呀?jīng)失敗。沒(méi)有一臺(tái)計(jì)算機(jī)能互相通信。

怎么做：試著一次一臺(tái)地從網(wǎng)絡(luò)上拔下這些計(jì)算機(jī)的插頭，看看其中一臺(tái)拔下后網(wǎng)絡(luò)是否能重新開(kāi)始工作。如果是這樣的話，那么最后一臺(tái)被拔下的計(jì)算機(jī)可能就是故障所在（它可能通過(guò)不斷地輸出數(shù)據(jù)或噪聲來(lái)“干擾”網(wǎng)絡(luò)）。

例2：家用保險(xiǎn)絲會(huì)在短時(shí)間內(nèi)熔斷（或者斷路器一直斷開(kāi)）。

怎么做：把電器從電路上拔下，直到保險(xiǎn)絲或斷路器停止中斷電路。如果您可以通過(guò)拔下單個(gè)設(shè)備的插頭來(lái)消除問(wèn)題，那么該設(shè)備可能有缺陷。如果你發(fā)現(xiàn)拔下幾乎所有的電器都能解決問(wèn)題，那么電路可能只是因?yàn)樘嗟碾娖鞫^(guò)載，而這些電器都沒(méi)有缺陷。

在一個(gè)有多個(gè)部分或多個(gè)階段的系統(tǒng)中，仔細(xì)測(cè)量每個(gè)階段進(jìn)出的變量，直到找到一個(gè)情況看起來(lái)不對(duì)勁的階段。

例1：收音機(jī)壞了（揚(yáng)聲器沒(méi)有聲音）

怎么做：將電路分成幾個(gè)階段：調(diào)諧階段，混音階段，放大器階段，一直到揚(yáng)聲器。測(cè)量這些階段之間的測(cè)試點(diǎn)的信號(hào)，并判斷一個(gè)階段是否工作正常。

例2：模擬夏季電路工作不正常。

怎么做：我將測(cè)試無(wú)源平均器網(wǎng)絡(luò)（示意圖左下角的三個(gè)電阻）以查看在運(yùn)算放大器的非轉(zhuǎn)換輸入端是否有合適的（平均）電壓。然后我會(huì)測(cè)量逆變輸入端的電壓，看看它是否與非逆變輸入端相同（或者，或者，測(cè)量運(yùn)算放大器兩個(gè)輸入端之間的電壓差，因?yàn)樗鼞?yīng)該是零）。繼續(xù)測(cè)試電路的各個(gè)部分（或只測(cè)試電路中的測(cè)試點(diǎn)），看看是否測(cè)量了預(yù)期的電壓和電流。

這與將一個(gè)系統(tǒng)劃分為多個(gè)部分的策略密切相關(guān)，這實(shí)際上是一種對(duì)新電路、機(jī)器或系統(tǒng)有用的設(shè)計(jì)和制造技術(shù)。從一小步開(kāi)始設(shè)計(jì)和構(gòu)建過(guò)程總是更容易，從而導(dǎo)致越來(lái)越大的步驟，而不是一次構(gòu)建整個(gè)過(guò)程并嘗試將其作為一個(gè)整體進(jìn)行故障排除。

假設(shè)有人正在制造一輛定制汽車。他（她）愚蠢地把所有的部件都栓在一起，而不檢查和測(cè)試部件和子系統(tǒng)，期望所有部件在組裝后都能完美地工作。理想情況下，建造商將在整個(gè)建造過(guò)程中檢查部件的正常運(yùn)行：?jiǎn)?dòng)并調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)之前檢查傳動(dòng)系統(tǒng)的接線是否有問(wèn)題之前所有蓋板就位，檢查車道上的制動(dòng)系統(tǒng)之前把它帶到路上等

無(wú)數(shù)次，我親眼目睹學(xué)生們建立了一個(gè)復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)電路，卻很難讓它工作，因?yàn)樗麄儧](méi)有停下來(lái)檢查東西：測(cè)試所有的電阻之前將它們插到適當(dāng)?shù)奈恢茫_保電源電壓調(diào)節(jié)充分之前試圖用它來(lái)驅(qū)動(dòng)任何東西，這是人類的天性，急于完成一個(gè)項(xiàng)目，認(rèn)為這樣的檢查是浪費(fèi)寶貴的時(shí)間。然而，在排除故障電路方面所浪費(fèi)的時(shí)間比在整個(gè)施工過(guò)程中檢查子系統(tǒng)的運(yùn)行所花費(fèi)的時(shí)間要多。

以上一節(jié)中的模擬夏季電路為例：如果它不能正常工作呢？你將如何簡(jiǎn)化它并分階段測(cè)試它？好吧，你可以重新連接運(yùn)算放大器作為一個(gè)基本的比較器，看看它是否對(duì)不同的輸入電壓有反應(yīng)，和/或把它連接成一個(gè)電壓跟隨器（緩沖器），看看它是否輸出與輸入相同的模擬電壓。如果它不執(zhí)行這些簡(jiǎn)單的功能，它將永遠(yuǎn)無(wú)法在夏季賽道上發(fā)揮其功能！通過(guò)剝離夏季電路的復(fù)雜性，將其簡(jiǎn)化為一個(gè)（幾乎）光禿禿的運(yùn)算放大器，您可以測(cè)試該組件的功能，然后從那里構(gòu)建（添加電阻反饋并檢查電壓放大，然后添加輸入電阻并檢查電壓求和），一路檢查預(yù)期結(jié)果。

設(shè)置儀器（如數(shù)據(jù)記錄器、圖表記錄器或設(shè)置為“記錄”模式的萬(wàn)用表）以監(jiān)測(cè)一段時(shí)間內(nèi)的信號(hào)。這在追蹤間歇性問(wèn)題時(shí)尤其有用，這些問(wèn)題在你轉(zhuǎn)身離開(kāi)的那一刻就會(huì)顯現(xiàn)出來(lái)。

這對(duì)于證明在一個(gè)快速反應(yīng)的系統(tǒng)中首先發(fā)生的事情是至關(guān)重要的。許多fast系統(tǒng)（特別是停堆“跳閘”系統(tǒng)）具有“先出”監(jiān)控能力，以提供此類數(shù)據(jù)。

示例1：汽輪機(jī)控制系統(tǒng)在異常情況下自動(dòng)關(guān)閉。然而，當(dāng)一名技術(shù)人員到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查渦輪機(jī)的狀況時(shí)，一切都處于“停機(jī)”狀態(tài)，無(wú)法判斷是什么信號(hào)或狀況導(dǎo)致了最初的停機(jī)，因?yàn)楝F(xiàn)在所有的運(yùn)行參數(shù)都“異?！?/span>

怎么做：我認(rèn)識(shí)的一位技術(shù)人員用攝像機(jī)記錄了渦輪機(jī)控制面板，這樣他就可以在自動(dòng)停機(jī)事件中首先看到發(fā)生了什么（通過(guò)儀表上的指示）。僅僅是事后再看專家組，根本無(wú)法判斷哪一個(gè)信號(hào)關(guān)閉了渦輪機(jī)，但錄像帶回放會(huì)顯示出發(fā)生的事情順序，低到一幀一幀的時(shí)間分辨率。

例2 :報(bào)警系統(tǒng)錯(cuò)誤觸發(fā)，您懷疑這可能是由于某個(gè)特定的電線連接損壞。不幸的是，當(dāng)你在看的時(shí)候，問(wèn)題永遠(yuǎn)不會(huì)顯現(xiàn)出來(lái)！

怎么做：許多現(xiàn)代數(shù)字萬(wàn)用表都配備有“記錄”設(shè)置，因此它們可以隨時(shí)間監(jiān)測(cè)電壓、電流或電阻，并記錄測(cè)量值是否與常規(guī)值有很大的偏差。對(duì)于“間歇性”電子系統(tǒng)故障，這是一個(gè)非常寶貴的工具。

以下問(wèn)題按最有可能到最不可能、自上而下的順序排列。此訂單主要是根據(jù)個(gè)人經(jīng)驗(yàn)確定的，用于汽車、工業(yè)和家庭應(yīng)用中的電氣和電子故障排除。此訂單還假設(shè)電路或系統(tǒng)已被證明按設(shè)計(jì)功能運(yùn)行，并且在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后出現(xiàn)故障。在新組裝的電路和系統(tǒng)中遇到的問(wèn)題不一定表現(xiàn)出相同的發(fā)生概率。

系統(tǒng)故障的一個(gè)常見(jiàn)原因是操作它的人的錯(cuò)誤。這個(gè)問(wèn)題的原因被排在首位，但當(dāng)然，實(shí)際的可能性很大程度上取決于具體負(fù)責(zé)操作的個(gè)人。如果操作員錯(cuò)誤是導(dǎo)致故障的原因，則不可能的會(huì)在調(diào)查前被承認(rèn)。我并不是說(shuō)操作員不稱職和不負(fù)責(zé)任——恰恰相反：這些人往往是學(xué)習(xí)系統(tǒng)功能和獲得失敗歷史的最好老師——但人的錯(cuò)誤的現(xiàn)實(shí)不容忽視。當(dāng)人為錯(cuò)誤是故障的根本原因時(shí)，一個(gè)積極的態(tài)度加上良好的人際關(guān)系技巧，在故障排除方面有很大的幫助。

盡管這對(duì)新學(xué)電子學(xué)的學(xué)生來(lái)說(shuō)可能聽(tīng)起來(lái)不可思議，但電氣和電子系統(tǒng)問(wèn)題的高比例是由一個(gè)非常簡(jiǎn)單的故障源引起的：不良（即開(kāi)路或短路）電線連接。當(dāng)環(huán)境惡劣時(shí)，尤其如此，包括高振動(dòng)和/或腐蝕性空氣等因素。在任何種類的插頭和插座連接器、端子排或拼接中發(fā)現(xiàn)的連接點(diǎn)最容易發(fā)生故障?！斑B接”的類別還包括機(jī)械開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)，可以認(rèn)為是高周波連接器。不正確的電線終端接線片（例如壓接在固體電線——一個(gè)確定的錯(cuò)誤的步驟)經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的無(wú)故障維修后，可能會(huì)導(dǎo)致高電阻連接。

應(yīng)該注意的是，低壓系統(tǒng)中的連接往往比高壓系統(tǒng)中的連接更麻煩。其主要原因是高電壓系統(tǒng)中不連續(xù)性（斷路）產(chǎn)生的電弧效應(yīng)往往會(huì)炸掉絕緣層上的污垢和腐蝕，如果持續(xù)時(shí)間足夠長(zhǎng)，甚至可能將兩端焊接在一起。低壓系統(tǒng)往往不會(huì)在斷路器間隙產(chǎn)生如此劇烈的電弧，而且往往對(duì)電路中的附加電阻更為敏感。低壓系統(tǒng)中使用的機(jī)械開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)具有建議的最小值濕電流即使其他電路元件的運(yùn)行不需要該電流水平，也可通過(guò)它們進(jìn)行導(dǎo)通，以促進(jìn)斷開(kāi)時(shí)的正常電弧量。

盡管打開(kāi)失敗往往比短路故障、“短路”仍占接線故障模式的很大比例。許多短路是由電線絕緣性能下降引起的。同樣，當(dāng)環(huán)境惡劣時(shí)尤其如此，包括高振動(dòng)、高熱、高濕度或高電壓等因素。很少發(fā)現(xiàn)機(jī)械開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)發(fā)生故障短路，除非是在過(guò)電流條件下觸點(diǎn)“焊接”的高電流觸點(diǎn)。短路也可能是由端子板段或印刷電路板背面的導(dǎo)電堆積引起的。

短路接線的常見(jiàn)情況是接地故障，導(dǎo)體意外地接觸到接地或底盤接地。這可能會(huì)改變電路中其他導(dǎo)體與地面之間的電壓，從而導(dǎo)致奇怪的系統(tǒng)故障和/或人員危險(xiǎn)。

這些通常包括跳閘的過(guò)電流保護(hù)裝置或過(guò)熱造成的損壞。雖然電源電路通常比被供電的電路復(fù)雜，因此僅憑此就不容易發(fā)生故障，但它通常比系統(tǒng)的任何其他部分處理更多的功率，因此必須處理更高的電壓和/或電流。此外，由于其相對(duì)簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)，系統(tǒng)的電源可能沒(méi)有得到應(yīng)有的工程關(guān)注，大多數(shù)工程的焦點(diǎn)都集中在系統(tǒng)更迷人的部分。

有源元件（放大器件）比無(wú)源（非放大）器件更容易發(fā)生故障，這是因?yàn)樗鼈兏鼜?fù)雜，而且容易放大過(guò)電壓/過(guò)電流條件。眾所周知，半導(dǎo)體器件容易因電瞬態(tài)（電壓/電流浪涌）過(guò)載和熱（熱）過(guò)載而失效。電子管器件對(duì)這兩種失效模式的抵抗力要大得多，但由于結(jié)構(gòu)脆弱，一般更容易發(fā)生機(jī)械故障。

非放大元件是所有元件中最堅(jiān)固的，它們相對(duì)簡(jiǎn)單，比有源器件具有統(tǒng)計(jì)上的優(yōu)勢(shì)。下表給出了失效概率的近似關(guān)系（同樣，頂部最有可能，底部最不可能）：

• 電容器（短路），尤其是電解液電容器。糊狀電解液會(huì)隨著時(shí)間的推移而失去水分，從而導(dǎo)致失效。薄介電層可能被過(guò)電壓瞬變擊穿。

• Diodes open (rectifying diodes) or shorted (Zener diodes).

• 或?qū)?dǎo)電變壓器繞組短路。與過(guò)熱（絕緣擊穿）有關(guān)的故障很容易通過(guò)氣味檢測(cè)出來(lái)。

• 電阻器開(kāi)路，幾乎從不短路。過(guò)電壓（或過(guò)電壓）通常是由過(guò)電壓（或過(guò)電壓）引起的。電阻也可能改變電阻值，如果過(guò)熱！

“人人都有犯錯(cuò)的可能

約翰·洛克

雖然最后一節(jié)討論的是成功運(yùn)行了一段時(shí)間的系統(tǒng)中的組件故障，但本節(jié)集中討論困擾全新系統(tǒng)的問(wèn)題。在這種情況下，失效模式一般不屬于老化類型，而是與人為造成的設(shè)計(jì)和裝配錯(cuò)誤有關(guān)。

在這種情況下，不良連接通常是由于裝配錯(cuò)誤造成的，例如連接到錯(cuò)誤的點(diǎn)或連接器制造不良。短路故障也會(huì)出現(xiàn)，但通常涉及錯(cuò)誤連接（導(dǎo)線無(wú)意中連接到接地點(diǎn)）或電線夾在盒蓋下。

在新系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)的另一個(gè)與布線相關(guān)的問(wèn)題是，由于靠近布線，不同電路之間存在靜電或電磁干擾。這類問(wèn)題很容易由布線組之間過(guò)于靠近（尤其是靠近電源導(dǎo)體的信號(hào)電纜布線）而產(chǎn)生，并且往往很難用測(cè)試設(shè)備識(shí)別和定位。

熔斷器熔斷和斷路器跳閘可能是故障的來(lái)源，特別是如果所討論的項(xiàng)目是對(duì)已經(jīng)運(yùn)行的系統(tǒng)的補(bǔ)充。負(fù)載可能大于預(yù)期，導(dǎo)致過(guò)載和隨后的電源故障。

對(duì)于一個(gè)新組裝的系統(tǒng)，組件故障概率并不像操作系統(tǒng)隨著時(shí)間推移而發(fā)生故障的情況那樣可預(yù)測(cè)。任何組件類型（主動(dòng)或被動(dòng)）可能被發(fā)現(xiàn)有缺陷或“開(kāi)箱即用”的不精確值，概率大致相等，除非在運(yùn)輸過(guò)程中有任何特定的敏感性（即易碎真空管或靜電敏感半導(dǎo)體組件）。此外，這些類型的故障并不總是像年齡或短暫的故障那樣容易通過(guò)視覺(jué)或嗅覺(jué)來(lái)識(shí)別。

在使用基于微處理器的組件的大型系統(tǒng)中，越來(lái)越多的“編程”問(wèn)題仍然會(huì)困擾非微處理器系統(tǒng)，其形式包括不正確的延時(shí)繼電器設(shè)置、限位開(kāi)關(guān)校準(zhǔn)和鼓形開(kāi)關(guān)序列。具有配置“跳線”或開(kāi)關(guān)以控制行為的復(fù)雜組件可能未正確“編程”。

可在新系統(tǒng)的容許范圍外使用。例如，可能安裝了額定功率過(guò)低、公差過(guò)大的電阻器。傳感器、儀器和控制機(jī)構(gòu)可能未校準(zhǔn)，或校準(zhǔn)到錯(cuò)誤的范圍。

也許最難確定和最慢被識(shí)別的（尤其是首席設(shè)計(jì)師）是設(shè)計(jì)錯(cuò)誤的問(wèn)題，在這種情況下，系統(tǒng)不能正常工作僅僅是因?yàn)樗?span style="box-sizing: border-box; margin: 0px; padding: 0px; border: 0px;">不能按設(shè)計(jì)運(yùn)行。這可能像設(shè)計(jì)者在系統(tǒng)中指定錯(cuò)誤的組件一樣微不足道，也可能像由于設(shè)計(jì)者對(duì)物理知識(shí)不正確而導(dǎo)致系統(tǒng)無(wú)法工作一樣基本。

我曾經(jīng)看到安裝了一個(gè)渦輪機(jī)控制系統(tǒng)，它在潤(rùn)滑油管上使用一個(gè)低壓開(kāi)關(guān)，在油壓下降到不足的水平時(shí)關(guān)閉渦輪機(jī)。潤(rùn)滑油壓由汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的油泵提供。安裝后，渦輪機(jī)拒絕啟動(dòng)。為什么？因?yàn)橥C(jī)時(shí)，油泵沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)，因此沒(méi)有油壓潤(rùn)滑汽輪機(jī)。低油壓開(kāi)關(guān)檢測(cè)到這種情況，控制系統(tǒng)將汽輪機(jī)維持在停機(jī)模式，阻止其起動(dòng)。這是一個(gè)典型的設(shè)計(jì)缺陷的例子，它只能通過(guò)改變系統(tǒng)邏輯來(lái)糾正。

雖然大多數(shù)設(shè)計(jì)缺陷在系統(tǒng)的運(yùn)行壽命早期就顯現(xiàn)出來(lái)了，但有些缺陷會(huì)一直隱藏，直到出現(xiàn)觸發(fā)故障的合適條件。這些類型的缺陷是最難發(fā)現(xiàn)的，因?yàn)楣收蠙z修人員通常忽略了設(shè)計(jì)錯(cuò)誤的可能性，因?yàn)橄到y(tǒng)被假定為“已證實(shí)”。汽輪機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)的例子是啟動(dòng)時(shí)不可能忽略的設(shè)計(jì)缺陷?！半[藏”設(shè)計(jì)缺陷的一個(gè)例子可能是一臺(tái)機(jī)器的應(yīng)急冷卻系統(tǒng)出現(xiàn)故障，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)成在達(dá)到某些異常條件之前保持不活動(dòng)狀態(tài)——這種情況在系統(tǒng)的使用壽命中可能永遠(yuǎn)不會(huì)出現(xiàn)。

錯(cuò)誤的推理和糟糕的人際關(guān)系比其他任何障礙都更容易導(dǎo)致故障排除。有鑒于此，有抱負(fù)的疑難解答人員需要熟悉一些常見(jiàn)的故障排除錯(cuò)誤。

相信一個(gè)全新的部件永遠(yuǎn)是好的。雖然通常情況下，一個(gè)新組件將處于良好狀態(tài)，但事實(shí)并非如此總是是的。也有可能是組件貼錯(cuò)了標(biāo)簽，并且可能有錯(cuò)誤的值（通常這種錯(cuò)誤標(biāo)簽是在分銷或倉(cāng)儲(chǔ)點(diǎn)而不是在制造商處犯下的錯(cuò)誤，但是，不總是這樣 !).

不定期檢查你的測(cè)試設(shè)備。電池供電的電表尤其如此，因?yàn)殡姵仉娏坎蛔憧赡軙?huì)產(chǎn)生虛假讀數(shù)。當(dāng)使用電表安全檢查危險(xiǎn)電壓時(shí)，請(qǐng)記住在已知電壓源上測(cè)試電表之前和之后檢查要維修的電路，確保儀表處于正常工作狀態(tài)。

假設(shè)只有一個(gè)原因可以解釋這個(gè)問(wèn)題。單一故障系統(tǒng)問(wèn)題是故障排除的理想選擇，但有時(shí)故障有多個(gè)數(shù)量。在某些情況下，一個(gè)組件的故障可能導(dǎo)致系統(tǒng)狀況損壞其他組件。有時(shí)一個(gè)處于邊緣狀態(tài)的組件在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)未被檢測(cè)到，那么當(dāng)另一個(gè)組件出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)出現(xiàn)二者都組件

把巧合誤認(rèn)為是因果關(guān)系。僅僅因?yàn)閮蓚€(gè)事件幾乎同時(shí)發(fā)生不必然意味著一件事引起其他的！它們可能是共同原因的結(jié)果，也可能是完全無(wú)關(guān)的！如果可能的話，試著復(fù)制同樣的疑似原因，看看懷疑是巧合的事件是否再次發(fā)生。如果不是，那么就沒(méi)有假設(shè)的因果關(guān)系。這可能意味著這兩個(gè)事件之間沒(méi)有因果關(guān)系，或者有因果關(guān)系，但不是你所期望的那種。

自感失明在對(duì)一個(gè)難題進(jìn)行長(zhǎng)期的故障排除后，您可能會(huì)感到疲倦并開(kāi)始忽略問(wèn)題的關(guān)鍵線索。休息一下，讓別人看一會(huì)兒。你會(huì)驚訝于這會(huì)有多大的不同。另一方面，在故障排除過(guò)程開(kāi)始時(shí)尋求幫助通常是個(gè)壞主意。有效的故障排除涉及復(fù)雜的、多層次的思考，這不容易與他人溝通。通常，“團(tuán)隊(duì)故障排除”比自己動(dòng)手要花更多的時(shí)間和更多的挫折感。此規(guī)則的一個(gè)例外是，當(dāng)故障排除人員的知識(shí)是互補(bǔ)的：例如，一個(gè)懂電子技術(shù)但不懂機(jī)器操作的技術(shù)人員與一個(gè)知道機(jī)器功能但不懂電子設(shè)備的操作員合作。

不質(zhì)疑同一工作中其他人的故障排除工作。這聽(tīng)起來(lái)可能有些憤世嫉俗和憤世嫉俗，但這是一個(gè)合理的科學(xué)實(shí)踐。因?yàn)楹苋菀缀雎灾匾募?xì)節(jié)，所以從另一個(gè)故障排除人員那里收到的故障排除數(shù)據(jù)在繼續(xù)之前應(yīng)該親自驗(yàn)證。這是常見(jiàn)的情況，當(dāng)故障排除人員“換班”時(shí)，一名技術(shù)人員接替另一名在工作完成前離開(kāi)的技術(shù)人員。交換信息很重要，但不要假設(shè)先前的技術(shù)人員檢查了他們所說(shuō)的一切，或檢查得很完美。在很多情況下，我的故障排除工作一直受到阻礙，因?yàn)槲覜](méi)有核實(shí)別人告訴我他們檢查了什么。

迫于壓力“快點(diǎn)”當(dāng)一個(gè)重要的系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，會(huì)有來(lái)自其他人的壓力，要求盡快解決問(wèn)題。正如人們?cè)谏虡I(yè)上所說(shuō)的，“時(shí)間就是金錢”。我已經(jīng)多次承受這種壓力，所以我能理解權(quán)宜之計(jì)的必要性。然而，在許多情況下，有一個(gè)更高的優(yōu)先事項(xiàng)：謹(jǐn)慎。如果所討論的系統(tǒng)對(duì)生命和肢體有極大的危險(xiǎn)，“抓緊時(shí)間”的壓力可能導(dǎo)致傷亡。至少，在系統(tǒng)重新啟動(dòng)時(shí)，倉(cāng)促的維修可能會(huì)導(dǎo)致進(jìn)一步的損壞。如果智能化處理，大多數(shù)故障可以在短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)或至少暫時(shí)修復(fù)。不恰當(dāng)?shù)摹靶迯?fù)”導(dǎo)致的倉(cāng)促往往會(huì)導(dǎo)致不能在短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)，如果有的話。如果潛在的更大的危害是存在的，疑難解答者需要禮貌地處理來(lái)自他人的壓力，并在混亂中保持他們的觀點(diǎn)。在這個(gè)領(lǐng)域，人際交往能力和技術(shù)能力同樣重要！

指手畫腳因?yàn)闊o(wú)知、驕傲、懶惰或其他人性的不幸，把問(wèn)題歸咎于別人是很容易的。當(dāng)系統(tǒng)維護(hù)的責(zé)任被劃分到各個(gè)部門或工作人員時(shí)，故障排除工作往往因小組之間的相互指責(zé)而受阻。”這是個(gè)機(jī)械問(wèn)題。這是個(gè)電氣問(wèn)題。這是儀器問(wèn)題……”無(wú)窮無(wú)盡，無(wú)窮無(wú)盡，在工作中太常見(jiàn)了。我發(fā)現(xiàn)，積極的態(tài)度比其他任何事情都更有助于撲滅指責(zé)之火。

在一項(xiàng)特殊的工作中，我被召去修理一個(gè)液壓系統(tǒng)的問(wèn)題，這個(gè)系統(tǒng)假設(shè)與電子計(jì)量和控制有關(guān)。我的故障排除把故障的根源排除在一個(gè)有故障的控制閥上，這是millwright（機(jī)械）工作人員的職責(zé)范圍。我知道輪班的磨坊工人是個(gè)有爭(zhēng)議的人，所以如果我把問(wèn)題轉(zhuǎn)給他的部門，我就預(yù)料到會(huì)有麻煩。相反，我禮貌地向他和他的主管解釋了問(wèn)題的性質(zhì)以及我的推理概要，然后繼續(xù)幫助他更換有故障的閥門，盡管這樣做不是“我”的責(zé)任。結(jié)果，問(wèn)題很快就解決了，我得到了磨坊工人的尊重。