考虑到实际生产过程系统中的存在的建模误差和干扰噪声，提出了结合分段解析重叠关系法和指数增量移动平均值（EWMA）分离技术与自适应阈值评估法的传感器微小故障检测与隔离方法。介绍了三容水箱混杂系统可能出现的微小故障，并分析了三容水箱系统的结构及特点。利用混合键合图模型的全局解析冗余关系方法产生残差，再通过EWMA滤波技术和自适应阈值评价残差，从而实现传感器微小故障的检测与隔离。最后利用20-SIM键合图仿真软件和MATLAB联合仿真，验证了该方法在传感器微小故障检测与隔离的可行性。