某型红外探测器预处理电路失效分析摘要：作为红外探测系统中的

摘要：作为红外探测系统中的基础硬件和关键部件，预处理电路的性能直接影响红外探测系统成像质量。针对某型红外探测器预处理电路的故障现象，建立故障树逐步进行失效分析，定位异常处并通过测试验证，进而提出纠正措施避免类似异常的发生。经过本次失效分析，找到了偶然事件产生的根源，通过采取纠正措施，降低了偶然失效发生的概率，对产品可靠性的提高具有显著实用价值。

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预处理电路是红外探测系统模拟信号与数字信号的桥梁，其采集性能、图像处理能力及输出信号直接影响红外探测系统成像质量，是整体系统的关键部件[2-3] 。
某型红外探测系统在进行测试时发现图像异常，成像图片中有较多雪花点，定位为红外预处理电路功能异常。本文对该异常现象进行失效分析。
1失效原因分析
该款红外探测器预处理电路原理框图如图2所示，电路主要由信号采集与调理单元、电源管理单元、温度采集单元、数字处理单元、偏压产生单元组成。
该红外探测系统工作流程为预处理电路将红外探测器图像信号采集并发送到后级成像，中间不对图像数据进行处理。工作过程中出现图像成像异常，图片中有较多雪花点。

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根据故障现象及预处理电路功能实现判断，引起图像异常的原因可能为：预处理电路数据传输功能异常、探测器时序功能异常、偏置电压异常、信号采集与调理功能异常。根据上述分析建立故障树[4-5] ，如图3所示，下面对各个事件进行排查分析。

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1.1数据传输功能分析
预处理电路数据传输通路为FPGA输出LVDS信号，如图2数字处理单元所示。数据传输功能可通过FPGA自身生成测试数据，然后用EDA软件SignalTapII对发送数据进行抓取进行对比分析。经测试发现，电路发送的数据与成像的数据一致，发送的数据包帧头、帧尾，其编码值与约定的数值一致，传输数据的个数与图像接收的个数一致，未出现错帧、跳帧现象。因此，排除数据传输功能异常。
1.2探测器时序功能分析
预处理电路通过内部FPGA产生2组稳定的时序信号提供给探测器，如图2数字处理单元所示。时序信号可通过示波器抓取进行分析，表1所示为抓取结果。

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测试结果表明波形正常，且与时序功能设定一致。因此，排除探测器时序功能异常。
1.3偏置电压功能分析
预处理电路通过电压基准及DA调理为探测器提供6路偏置电压，如图2偏差产生单元所示。偏置电压可通过万用表测试，表2所示为测试结果。

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测试结果表明，偏置电压波形正常，在指标范围内。因此，排除探测器偏压功能异常。
【某型红外探测器预处理电路失效分析】1.4信号采集与调理功能分析
预处理电路主要通过差分运放对探测器输出的模拟信号进行放大调理，然后通过AD采集调理后的信号，如图2信号采集与调理单元所示。信号采集与调理功能可通过信号发生器输入波形，利用SignalTapII抓取FPGA接收到的调理信号进行对比，图4、图5所示分别为输入3.75V直流信号与10kHz ，（1.6~4.6）V的正弦信号测试结果。