传感器失效模式与冗余设计策略
📚 30章 · 完整目录
中小学风格
01
传感器失效模式概述
定义与分类（硬故障、软故障、间歇性故障），失效的后果与影响分析
02
常见传感器类型及其失效机理
温度传感器、压力传感器、加速度计、陀螺仪、光电传感器、霍尔传感器等
03
传感器失效的物理根源
磨损、疲劳、腐蚀、污染、热应力、辐射效应
04
传感器失效的电气根源
短路、断路、漂移、噪声、非线性、饱和、锁死
05
传感器失效的软件/逻辑根源
通信故障、数据超时、校验错误、配置错误、固件缺陷
06
故障模式与影响分析（FMEA）基础
FMEA流程、严重度/频度/探测度评级、RPN计算
07
传感器FMEA实战
以汽车ABS轮速传感器为例进行FMEA分析
08
冗余设计基础
冗余的定义、目的、分类（硬件冗余、软件冗余、信息冗余、时间冗余）
09
硬件冗余架构
1oo1、1oo2、2oo2、2oo3（三取二）架构详解
10
同构冗余与异构冗余
优缺点对比，在航空发动机控制中的应用
11
传感器冗余配置策略
冷备份、温备份、热备份，切换机制与延迟
12
解析冗余（软件冗余）
基于模型的故障检测，卡尔曼滤波与观测器方法
13
多传感器融合中的冗余
投票机制、加权平均、一致性检验
14
故障检测与诊断（FDD）基础
残差生成、阈值设定、故障隔离
15
基于阈值的故障检测方法
固定阈值、自适应阈值、动态阈值
16
基于机器学习的故障检测
PCA、SVM、神经网络在传感器故障诊断中的应用
17
传感器信号调理与健康监测
自检（BIT）、自校准、看门狗电路
18
通信冗余
CAN总线冗余、以太网冗余、无线链路冗余
19
电源冗余
双电源供电、UPS、电源监控与切换
20
时间冗余
重复采样、多次测量取平均、时间戳校验
21
信息冗余
CRC校验、海明码、奇偶校验在传感器数据中的应用
22
安全完整性等级（SIL）与传感器冗余
IEC 61508标准，SIL等级对冗余的要求
23
汽车功能安全（ISO 26262）中的传感器冗余
ASIL等级，安全机制示例
24
航空航天领域的传感器冗余
飞控系统（空客/波音）的三余度/四余度架构
25
工业过程控制中的传感器冗余
变送器冗余、逻辑解算器冗余、现场总线冗余
26
传感器冗余设计的权衡
成本、重量、功耗、体积、可靠性提升的量化分析
27
冗余系统的共因失效（CCF）
定义、来源（设计缺陷、环境应力、人为错误），防护策略
28
冗余系统的故障覆盖率与诊断覆盖率
概念、计算方法、如何提升
29
传感器冗余系统的验证与测试
注入故障测试、HIL测试、加速寿命试验
30
案例研究：自动驾驶车辆传感器冗余
激光雷达、摄像头、毫米波雷达冗余设计