专利名称：一种基于字符串对比的异常频率点识别方法
技术领域：
本发明属于电路模块故障检测技术领域，涉及利用电磁辐射(EMI)检测电路模块故障的方法，提出了一种基于字符串对比的异常频率点识别方法，可用于电装行业的电路模块质量检测当中。
背景技术：
随着信息化装备逐渐向小型化、精细化、智能化、多功能化等方向发展，电路模块的测试技术也在不断发展，测试技术种类繁多，能够实现多种需求的测试。而随着电路模块的组装密度、工作频率、可靠性等方面需求的日益提升，尤其是产品在EMC\EMI方面的调试难度也在不断加大。传统的检测手段受“接触受限”(电气接触受限和视觉接触受限)所制 (如元器件下方的电磁辐射问题)，存在一些难以解决的问题。尤其在高频电路中测试也显得力不从心，难以适应未来电子电路生产需求。在信号完整性技术的基础上，利用先进的电磁场扫描技术，对板级电路模块的性能进行综合检测。利用合理的算法分析扫描得到电路板工作时的磁场图像和频谱曲线，建立EMI综合质量检测规则信息数据库，依据数据库规则信息对板级电路模块进行诊断，快速判别各种因PCB加工、装联不当引发的电路故障，以大幅度提高产品的检测效率，解决电路模块检测效率低，调试周期长等问题，不仅可综合提高检测能力，提升电子设备的可靠性，满足新型通信装备电磁兼容性能要求，同时有效降低检测成本，减少人力和设备的投入，全面提高通信装备的研产能力，具有较高的应用价值 和广阔的发展前景。在本发明中，提出了一种基于字符串对比的异常频率点识别方法，分析EMI的频谱曲线，采用字符串对比的技术识别频谱曲线的异常频谱点，是采用EMI检测电路模块质量的电气故障的关键步骤。

发明内容
本发明的目的在于针对上述电路模块检测技术的不足，提供一种基于字符串对比的异常频率点识别方法，针对电磁扫描设备扫描获得的标准电路板与待测电路板的频谱曲线差图，采用基于关键点的字符串对比技术识别出频谱曲线差图中的异常频率点。为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是—种基于字符串对比的异常频率点识别方法，其特征在于包括以下步骤步骤I，EMScan扫描仪对加电状态下的标准电路板和待测电路板进行扫描，得到标准电路板的频谱曲线和待测电路板的频谱曲线；步骤2，对标准电路板的频谱曲线和待测电路板的频谱曲线采用临域平均法进行重构处理，得到去除干扰后的在频率上连续的、平滑的频谱曲线；步骤3，利用基于关键点的方法对去除干扰后的频谱曲线进行分段处理，然后将分段后的曲线进行符号化，分别得到标准电路板和待测电路板的由字符串组成的序列集合；步骤4，采用基于字面相似度的方法，对待测电路板和标准电路板的频谱曲线的字符串序列进行对比，如果字符串序列对应元素的值在字面上完全匹配，则为相似元素，并记录相似元素的个数；根据待匹配序列中相似元素个数与总元素的个数的比值以及相似程度大小，计算获得待测电路板和标准电路板的频谱曲线的字符串序列相似度值；步骤5，根据设定的频谱曲线相似度阈值，对各个段字符串的相似度进行筛选，相似度小于阈值的字符串关键点即为待测电路板的异常频率点。其中，步骤2中所述的临域平均法重构处理是在保证频谱曲线在关键频率点保持较高幅值的基础上，消除其它频率范围内频率震荡所产生的干扰。其中，步骤3中所述的分段处理是根据给定的频谱曲线和判定阈值R，假定yi、yffl 和y」为对应频率点Xi、xm和Xj的幅度值，当Xi < xm < Xj时，若ym为Xi-Xj之间y最大值， 并且ym/yi > R和ym/Vj > R，则称xm为Xi-Xj的关键频率点，并将Xi和Xj之间的频谱曲线作为一段，然后再以为起点，以满足起始点和终点间的幅度最大值与两端点的幅度值比值大于或等于阈值R为判定条件，对频谱曲线进行分段。其中，步骤4中所述待测电路板和标准电路板的频谱曲线的字符串相似度值判定的数学模型为^(^) = 0^^^ + 0A^p,*q(Pi)
i=\其中，Sim (PI, P2)为字符串的相似度，Pl为标准电路板的频谱曲线的字符串，P2 为待测电路板的频谱曲线的字符串，M为P1、P2中的元素个数，K为字符串P1、P2间相似元
的数量，的系数O. 6为相似特征数目的权值；i表示匹配的字符在排序过的字符序 2M - K
列中的位置，Ji表不所在的i处的关键频率点对应的幅度值，Q(Pi)为反映每一对相似兀素之间相似程度大小的相似元数值，将两电路板的频谱曲线的字符串序列逐字符比对时，若字符相同则q(Pi)数值为1，否则为O ;依据此公式，计算待测电路板与正常电路板的字符串相似度。其中，所述的关键点为判定的相似度小于阈值的字符串中f (X)取得最大值时的频率点X，即权利要求3中的X111点。本发明与现有技术对比具有下述优点I)本发明由于是对电路模块的电磁辐射(EMI)进行扫描，通过分析待测板与标准板频谱曲线的异同来检测电路模块的故障，可以快速检测出电路板中的电气缺陷故障，从而提闻电路1旲块的质量和可罪性。2)本发明由于是对电路模块的电磁辐射(EMI)进行扫描，通过分析待测板与标准板频谱曲线的异同来检测电路模块的故障，并采用基于关键字的字符串识别电路板频谱曲线的异常频率点，解决了 EMI检测中的关键技术，极大地提高了检测的效率。3)本发明由于通过分析待测板与标准板频谱曲线的异同来检测电路模块的故障， 采用基于关键字的字符串识别电路板频谱曲线的异常频率点，能够快速、准确地完成电路板异常频率点的识别，适合使用在EMI检测电路质量方面。综上，本发明解决了电路质量EMI检测中的关键技术，是快速检测出电路中的电气缺陷的关键步骤，能够快速准确地识别出电路模块频谱图中的异常频率点，提高了电路、模块质量检测的效率，从而提高了电子电路产品的质量和可靠性。


图I是本发明的异常频率点获取流程图；图2是本发明的检测电路模块故障的系统构成示意图；图3是本发明的标准板频谱图；图4是本发明的待测板频谱图；图5是本发明的重构后的标准板的频谱图；图6是本发明的标准板频谱图分段示意图。
具体实施例方式下面，结合图I至图6对本发明作进一步说明一种基于字符串对比的异常频率点识别方法，其流程见图1，具体包括以下步骤步骤I，EMScan扫描仪对加电状态下的标准电路板和待测电路板进行扫描，得到标准电路板的频谱曲线和待测电路板的频谱曲线。EMScan扫描仪(见图2)完成对加电状态下的标准电路板和待测电路板的扫描，得到标准电路板的频谱曲线图像(见图3)和待测电路板的频谱曲线图像(见图4)。步骤2，对标准电路板的频谱曲线和待测电路板的频谱曲线采用临域平均法进行重构处理，得到去除干扰后的在频率上连续的、平滑的频谱曲线。获取的电路板频谱曲线图像存在仪器本身以及扫描空间电磁干扰，故对频谱曲线图像采用临域平均法对原始图像进行重构处理(重构就是保证频谱图在关键的频率点保持较高的幅值，同时消除其他频率范围内频率震荡所形成的干扰)，得到去除干扰后的在频率上连续的、平滑的频谱曲线图；由于电路特性可知，整个板子在频谱上的分布应该是在对应的频谱点具有较高的幅值，而在其它的频率范围内幅值一般是比较低的。对比都是以标准板以及检测采集产生的标准频谱图为基础，所以需要针对标准板的频谱图进行重新构造，以消除仪器以及空间电磁干扰，形成标准频谱图。重构就是保证频谱图在关键的频率点保持较高的幅值，同时消除其它频率范围内频率震荡所形成的干扰。经本步骤重构处理后的频谱图见图5。步骤3，利用基于关键点的方法对去除干扰后的频谱曲线进行分段处理，然后将分段后的曲线进行符号化，分别得到标准电路板和待测电路板的由字符串组成的序列集合。其中，所述的分段处理是根据给定的频谱曲线和判定阈值R，假定yi、ym和yj为对应频率点Xi、xm和Yj的幅度值，当Xi < xm < y」时，若ym为Xi-Xj之间I最大值，并且ym/Vi > R和IJi' > R，则称Xm为的关键频率点，并将Xi和之间的频谱曲线作为一段， 然后再以\为起点，以满足起始点和终点间的幅度最大值与两端点的幅度值比值大于或等于阈值R为判定条件，对频谱曲线进行分段。为了将数值曲线序列转换成离散的、相对抽象的符号序列，利用基于关键点的方法对去除干扰后的频谱曲线进行分段处理(将频谱图中每个波峰或波谷作为关键点，实现频谱曲线的分段)，然后将分段后的曲线进行符号化，得到一个由字符组成的序列集合，该序列代表了频谱曲线的频率变化趋势。分段曲线的形态特征主要由斜率及垂直向上的高度决定。由于电路板频谱图表现出幅值高但分布很窄的特性，根据此特性，将垂直向上的厚度作为序列相似性计算的影响因素；基于关键点的分段方法认为曲线的变化是由一系列的重要频率点引起的。如在频谱图中，幅值比较大的频率点主要对应着电路板的某部分区域甚至元器件，而这些区域的变化会引起关键频率点在幅值或者范围上的变化。关键频率点的定义根据给定的频谱曲线和判定阈值R，假定Ji为对应频率点Xi 的幅度值，当Xi < xm < Xj时，若ym为Xi-Xj之间I最大值，并且ym/yi > R和ym/Vj > R,则称Xm为Xi-\的关键频率点定义中的R是可控选取的参数。R值大则被选中的相对关键点少，曲线分段就越粗；反之，分段就越细。因此，通过选择R，可以在不同的精细程度上进行曲线分段。基于关键点的分段方法在一定程度上消除了仪器、背景噪声的影响，保持了序列变化的主要特征模式。图6是以R=5对一幅频谱图进行分段后的频谱图。为了将分段后的曲线进行符号化，需要在横坐标上按最小栅格对曲线进行再次划分，计算栅格内的曲线像素的幅度均值， 然后对照幅度均值进行符号化。例如将幅度值0-10的范围设定为A，10-20为B，以此类推， 将曲线转化为一系列的字符。采用基于关键点的分段方法，得到一个由字符组成的序列集合，该序列代表了曲线的主要变化趋势，反映了电路板在频率上的特性。如上述方法描述，对正常电路板的频谱分段，结果如表I所示。表I标准电路板分段结果
权利要求
1.一种基于字符串对比的异常频率点识别方法，其特征在于包括以下步骤 步骤1，EMScan扫描仪对加电状态下的标准电路板和待测电路板进行扫描，得到标准电路板的频谱曲线和待测电路板的频谱曲线； 步骤2，对标准电路板的频谱曲线和待测电路板的频谱曲线采用临域平均法进行重构处理，得到去除干扰后的在频率上连续的、平滑的频谱曲线； 步骤3，利用基于关键点的方法对去除干扰后的频谱曲线进行分段处理，然后将分段后的曲线进行符号化，分别得到标准电路板和待测电路板的由字符串组成的序列集合； 步骤4，采用基于字面相似度的方法，对待测电路板和标准电路板的频谱曲线的字符串序列进行对比，如果字符串序列对应元素的值在字面上完全匹配，则为相似元素，并记录相似元素的个数；根据待匹配序列中相似元素个数与总元素的个数的比值以及相似程度大小，计算获得待测电路板和标准电路板的频谱曲线的字符串序列相似度值； 步骤5，根据设定的频谱曲线相似度阈值，对各个段字符串的相似度进行筛选，相似度小于阈值的字符串关键点即为待测电路板的异常频率点。
2.根据权利要求I所述的一种基于字符串对比的异常频率点识别方法，其特征在于步骤2中所述的临域平均法重构处理是在保证频谱曲线在关键频率点保持较高幅值的基础上，消除其它频率范围内频率震荡所产生的干扰。
3.根据权利要求I所述的一种基于字符串对比的异常频率点识别方法，其特征在于步骤3中所述的分段处理是根据给定的频谱曲线和判定阈值R，假定yi、ym和yj为对应频率点XpXm和Xj的幅度值,当Xi < xm < Xj时,若ym为Xi-Xj之间y最大值,并且YnZyi > R和YaZyj > R，则称Xm为Xi_\的关键频率点，并将Xi和\之间的频谱曲线作为一段，然后再以Xj为起点，以满足起始点和终点间的幅度最大值与两端点的幅度值比值大于或等于阈值R为判定条件，对频谱曲线进行分段。
4.根据权利要求I所述的一种基于字符串对比的异常频率点识别方法，其特征在于步骤4中所述待测电路板和标准电路板的频谱曲线的字符串相似度值判定的数学模型为
5.根据权利要求I或3所述的一种基于字符串对比的异常频率点识别方法，其特征在于所述的关键点为判定的相似度小于阈值的字符串中f (X)取得最大值时的频率点X，即权利要求3中的Xni点。
全文摘要
本发明提供一种基于字符串对比的异常频率点识别方法，利用EMScan扫描仪完成对加电状态下的标准电路板和待测电路板的扫描，得到标准电路板和待测电路板的频谱曲线，对频谱曲线进行重构处理，得到去除干扰后的频谱曲线，然后采用基于关键点的方法对数值曲线序列转换成符号序列，再根据频谱曲线的特点，采用基于字面相似度的方法，对待测电路板和正常电路板的频谱曲线的字符串序列进行对比，获取两者的字符串序列相似度值。最后根据频谱曲线各个段字符串的相似度，判定出待测电路板的异常频率点。本发明解决了电路质量EMI检测中的关键技术，能够快速、有效地识别出电路模块频谱图中的异常频率点，提高了电路模块质量检测的效率。
文档编号G01R31/28GK102707222SQ20121014840
公开日2012年10月3日 申请日期2012年5月15日 优先权日2012年5月15日
发明者卢立东, 唐小平, 杨宗亮, 杨艳红, 甄立冬 申请人:中国电子科技集团公司第五十四研究所