Блок автоматизированного управления связью

дипломная работа

1.1 Особенности радиоэлектронных устройств

В связи с возрастающей сложностью радиоэлектронного оборудования перед конструкторами встала задача создания более прочной, надежной и долговечной радиоаппаратуры.

Если при конструировании сложной аппаратуры не предусмотрены меры по увеличению надежности, то отказы в работе будут происходить часто и время, затрачиваемое на ремонт аппарата, станет большим. В результате может оказаться, что основную часть эксплуатационного времени аппарат будет находиться в ремонте.

Отказы аппарата могут быть постепенными и внезапными.

Постепенные отказы вызываются постепенным изменением параметров элементов схемы и конструкции. Например, при длительной эксплуатации радиоаппарата конденсаторы постепенно меняют емкость, что вызывает ухудшение одного из параметров, при котором аппарат перестает выполнять свои функции.

Внезапные отказы проявляются в виде скачкообразного изменения параметров аппарата. Причиной внезапного отказа может быть перегорание токопроводящего слоя резистора, пробой конденсатора и т.д.

Все изделия подразделяют на восстанавливаемые и не восстанавливаемые.

Восстанавливаемые - это такие изделия, работоспособность которых в случае возникновения отказа подлежит восстановлению. У невосстанавливаемых изделий отказы не устраняются. К числу невосстанавливаемых относят почти все радиокомпоненты (резисторы, конденсаторы, транзисторы, микросхемы и др.).

Надежность - это свойство изделия выполнять все заданные функции в определенных условиях эксплуатации при сохранении значений основных параметров в заранее установленных пределах. Надежность - это физическое свойство изделия, которое зависит от количества и качества входящих в него элементов, от условий, в которых оно эксплуатируется (чем выше температура окружающей среды, чем больше относительная влажность воздуха, перегрузки при вибрации и т.д., тем меньше надежность), и от ряда других причин.

Надежность в зависимости от назначения изделия может включать в себя такие понятия (свойства), как безотказность, ремонтопригодность, сохраняемость и другие в отдельности или в определенных сочетаниях, рассмотрим каждую из этих составляющих надежности.

Безотказность - свойство изделия сохранять работоспособность в течение некоторого времени.

Ремонтопригодность - свойство изделия, заключающееся в том, что изделие приспособлено: а) к предупреждению возможных причин возникновения отказа; б) к обнаружению причин возникшего отказа или повреждения; в) к устранению последствий возникшего отказа или повреждения путем ремонта.

Аппаратуру, которая удовлетворяет указанным требованиям, называют ремонтопригодной.

Сохраняемость - свойство изделия непрерывно находится в исправном состоянии при хранении или транспортировании.

Рассмотренные определения дают качественную характеристику надежности. Чтобы сравнивать различные типы изделий или экземпляры изделий одного и того же типа, необходимо иметь количественные характеристики надежности.

Одной из таких характеристик является вероятность безотказной работы изделия в течение заданного интервала времени:

Вероятность безотказной работы показывает, какая часть изделий будет работать исправно в течение заданного времени tp. Поясним смысл этой характеристики на примере. Допустим, что работает количество а изделий одного типа. В течение времени tp за ним ведется наблюдение и к концу его установлено, что b изделий работают исправно, а (а--b) вышли из строя. Тогда вероятность безотказной работы

(1.1)

В выражении (1.1) знак примерного равенства означает, что указанная характеристика аппаратуры (как и другие характеристики надежности) носит вероятностный характер. Это значит, что точность и достоверность указанной характеристики зависит от количества проведенных экспериментов: чем больше экспериментов, тем точнее полученное значение характеристики отражает свойства аппаратуры.

При подбрасывании монеты можно утверждать, что вероятность ее падения вверх гербом равна 0,5. Из этого не следует, что при четырех бросаниях монета ляжет вверх гербом обязательно 2 раза. Но если подобный эксперимент выполнить много раз, то полученный результат будет достаточно близок к 0,5, причем совпадение будет тем лучше, чем больше экспериментов проведено. Точно так же выражение (1.1) позволяет определить вероятность безотказной работы с достаточной точностью, если для эксперимента взято большое количество изделий.

Вероятность безотказной работы кроме физических свойств зависит от времени tp, в течение которого изделие должно работать безотказно:

(1.2)

где е - основание натуральных логарифмов;

- интенсивность отказов.

Другой характеристикой надежности изделий является средняя наработка до отказа .

Допустим, что какое-то количество аппаратов одного и того же типа эксплуатируется заданное время в определенных условиях (при заданных изменениях температуры окружающего воздуха, давления и т.д.). При этом регистрируется суммарное количество часов t, которое проработали все аппараты, и количество возникших отказов n. В этом случае средняя наработка до отказа

(1.3)

Данная формула также носит вероятностный характер. Это значит, что время до появления отказа у одних изделий больше, а у других меньше значений, подсчитанного по формуле (1.3). Поэтому отрезок времени от включения до отказа какого-либо изделия не может полностью характеризовать свойства изделий.

Мерой надежности является средняя наработка до отказа, полученная при проверке большого количества изделий. Чем больше , тем выше надежность изделия.

Величину, обратную , называют интенсивностью отказов и обозначают :

(1.4)

Размерность интенсивности отказов -- 1/ч.

Вероятность безотказной работы F(t) и средняя наработка на отказ достаточно полно характеризуют надежность восстанавливаемых изделий, например аппаратуру ракет. Однако большинство радиоизделий конструируют так, чтобы при выходе из строя их можно было ремонтировать. Для них фактическая надежность зависит не только от того, как часто происходят отказы, но и от того, как много времени затрачивается на отыскание и устранение неисправностей. Надежность таких изделий дополнительно характеризуют средним временем восстановления Тв. Если в рассмотренном примере регистрировать время, затрачиваемое на отыскание и устранение каждой неисправности, а затем найти суммарное время tв, то среднее время восстановления

(1.5)

Следует иметь в виду, что время, затраченное на отыскание и устранение конкретной неисправности, может быть больше или меньше Тв.

Интенсивность отказов аппарата, состоящего из n различных Элементов, определяют по формуле

(1.6)

где -- интенсивности отказов первого, второго и n-го элементов с учетом всех воздействующих факторов.

Интенсивность отказов показывает, какая доля всех изделий или элементов данного типа в среднем выходит из строя за 1 ч работы. Например, если , то это означает, что за 1 ч работы из строя выйдет одна стотысячная доля элементов; соответственно за 1000 ч работы можно ожидать выхода из строя одной сотой доля всех элементов данного типа. Если в устройстве имеется 100 таких элементов, то в среднем за каждые 1000 ч из строя выходит один элемент.

Экспериментально установлено, что для большинства элементов, используемых в радиоэлектронной аппаратуре, зависимость от времена имеет вид, изображенный на рисунке 1.1.

Время от начала работы до называют периодом приработки. В течение этого времени из строя выходят элементы, имеющие грубые внутренние дефекты, оставшиеся незамеченными при контроле. По мере выхода из строя таких элементов интенсивность отказов уменьшается и на отрезке и остается практически неизменной. Это время называют триодом нормальной работы. В это время происходят отдельные случайные отказы.

Рисунок 1.1. Зависимость интенсивности отказов от времени

Определяя надежность аппаратуры, имеют в виду то значение интенсивности отказов , которое имеет место в период нормальной работы. При этом исходят из того, что элементы с грубыми дефектами, отказы которых характерны для периода приработки, должны быть выявлены и заменены при тестировании элементов или собранной аппаратуры,

Рост интенсивности отказов после момента времени t2 объясняется износом элементов. У многих элементов старение начинается после нескольких тысяч, а иногда и десятков тысяч часов эксплуатации.

Делись добром ;)