Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги / Эксплуатация авиационного радиоэлектронного оборудования

..pdf
Скачиваний:
13
Добавлен:
20.11.2023
Размер:
10.16 Mб
Скачать

ток базы транзисторов, ток сетки электронных ламп, ток утечки конденсато­ ров.

Покаскадный контроль усилителя с разомкнутым контуром АРУ поз­ воляет выяснить момент приближающегося повреждения. Измерение ко­ эффициента стоячей волны у выходного конца волновидной линии, ведущей к нагрузке, дает информацию о ряде типовых повреждений. Работоспособ­ ность электронных ламп в импульсных схемах при пониженном напряжении накала является хорошим показателем уровня их эксплуатационной надеж­ ности.

12.5. РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ

Достоверность информации — основа физической характеристики систе­ мы диагностики о техническом состоянии РЭО, отражает степень доьория потребителя к полученным результатам и определяется:

точностью измерения ДП; глубиной контроля; полнотой контроля;

безотказностью и помехоустойчивостью в работе всех элементов тракта диагностики и контроля;

закономерностями изменения ДП и допусков на них; методикой измерения ДП;

способами накопления, отображения и регистрации результатов диаг­ ностики и контроля;

условиями и местом проведения диагностирования; требованиями нормативно-технической документации к объекту, сред­

ствам и системам диагностирования.

Параметр РЭО, характеризующий состояние Uc (/), следует рассмат­ ривать как случайную величину с плотностью распределения w (Uv). ОД считается работоспособным при условии (/„ < Uc (/) < £/в, где область Uн — UB является допусковой областью.

После получения диагностической информации о состоянии ОД могут

быть высказаны

две взаимоисключающие гипотезы: Н — ОД работоспособен

и Н — ОД неработоспособен.

Априорные

вероятности пребывания ОД в состояниях работоспособ­

ности и отказа соответственно равны:

и

Р( Н)

В ходе реального процесса диагностирования, как следствие воздейст­ вия шумов, помех Un и других факторов, вместо величины Uc (/) мы имеем

величину U (/)

Uc (/)

4- Un (/).

Допусковая

область

и решение определяются по критерию

 

 

U ^ < U ( t ) < U ' „

что приводит к возможности появления ошибочных решений: часть работо­ способных объектов бракуется, а часть неработоспособных принимается в качестве работоспособных и допускается к функциональному использованию. Возможные ситуации состояний объекта и средств диагностирования приве­ дены в табл. 12.1.

Приведенные соотношения ограничиваются показателями системы, свя­ занными с определением работоспособного или неработоспособного состоя­ ния РЭУ по одному или нескольким, но независимым диагностическим пара­ метрам. В случае ПМО общий подход к ситуации не меняется, но число со­ стояний S (т) теперь определяется глубиной ПМО и соответственно числом элементов т на заданном уровне поиска.

Состояние ОД

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Состояние

Решение

Ситуация

 

Комментарий

 

СрД

о состоя­

 

 

 

нии ОД

 

 

 

 

 

 

Р

Р

Правильное

диагно­

 

 

 

 

стирование

 

 

 

 

 

Р

Р

Ошибка 1-го рода

Большие

погрешности

Р

Р

 

 

Средство

всегда

пока­

 

 

 

 

 

зывает Р

 

 

Р

Р

Ошибка

1-го рода

Средство

всегда

пока­

 

 

 

 

 

зывает Р

 

 

Р

Р

Правильное

диагно­

 

 

 

 

стирование

 

 

 

 

 

Р

Р

Ошибка

2-го рода

Большие

погрешности

 

 

 

 

 

измерений

 

 

Р

Р

 

 

Средство

всегда

пока­

 

 

 

 

 

зывает Р

 

 

Р

Р

Ошибка

2-го

рода

Средство

всегда

пока­

 

 

 

 

 

зывает Р

 

 

Ошибка диагностирования при ПМО может заключаться не только в том, что работоспособный элемент принят за неработоспособный (или наоборот), но и в том, что неработоспособный элемент i принят за работоспособный, а работоспособный элемент / за неработоспособный. Число оцениваемых ситуа­ ций, как и число возможных ошибок, в этом случае увеличивается.

Вероятность ошибки диагностирования вида (£, /)

р . . _ ро

.рс ра

/ Р

Ь

i= 1

*1

 

/= 1

 

 

где k — число состояний средства диагностирования: Р? — априорная

вероятность нахождения ОД в состоянии; Pct — априорная вероятность на­

хождения СрДК в состоянии /; Pfe/§/ — условная вероятность того, что в ре­

зультате диагностирования ОД признан находящимся в состоянии / при ус­

ловии, что он находится в состоянии t, а СрДК — в состоянии /;

услов­

ная вероятность получения результата: «ОД — в состоянии /» при условии, что СрДК — в состоянии /; P £ /t/ — условная вероятность нахождения ОД в состоянии i при условии, что получен результат «ОД в состоянии /», а СрДК находится в состоянии /.

Оценка вероятности ошибки Pi j по статистическим данным и с п ы т а н и й

С Д К м о ж е т б ы т ь п р о и з в е д е н а п о ф о р м у л е :

P l i - P°i 2 Ъ ш . г / М и .

/ = 1

где Nitl — общее число испытаний системы диагностирования; /у, / — число испытаний, при которых система диагностирования зафиксировала

состояние;

и Pct —вероятности, определяющиеся

методами расчета надеж­

ности (см.

гл. 7).

Pi t y,

если

состояние

ОД определяется сово­

Формула

для вычисления

купностью п

независимых ДП

принимает следующий вид:

 

P i J

=

2 ^ / 2

f i t j , v ,/ •

 

 

 

 

1 = l

v =

l

 

Функция f. j v i в различных ситуациях принимает различные значения.

Ситуация 1 — в состояниях i и у объекта диагностирования ДП v на­ ходится в поле допуска, а СрДК в состоянии /

^ ’. / . v , / 3 * P v a v , /»

где P v — априорная вероятность нахождения ДП в поле допуска; a v г

вероятность совместного наступления двух событий: ДП — в поле допуска, а считается находящимся вне поля допуска при условии, что средство диаг­ ностирования находится в состоянии /.

Ситуация 2 — в состоянии i объекта диагностирования ДП v находится в поле допуска, а в состоянии у объекта ДП вне поля допуска при условии, что СрДК в состоянии /:

Ситуация 3 — в состоянии i объекта диагностирования параметр v на­ ходится вне поля допуска, а в состоянии у параметр v — в поле допуска при условии, что СрДК в состоянии /:

f i , / , \ /

Pv,/»

где pv t — вероятность совместного наступления двух событий: ДП на­

ходится вне поля допуска, а его считают находящимся в поле допуска при условии, что средство ДП в состоянии /.

Ситуация 4 — в состояниях i и у объекта диагностирования параметр v находится вне поля допуска при условии, что СрДК в состоянии /:

1 P v Pv,/-

Для СрДК, предназначенных для проверки работоспособности по альтер­ нативному признаку, т. е. при двух различных состояниях = 2), следует

установить

индексацию: i = \ (/ =

1) — работоспособное состояние; i

= 2 (/=

2) — неработоспособное

состояние. Тогда Plt2 — вероятность

ошибки диагностирования вида (1, 2), вероятность совместного наступления двух событий: ОД находится в работоспособном состоянии, а в результате диагностирования принимается находящимся в неработоспособном состоя­ нии; Я2,1 — соответственно вероятность ошибки диагностирования вида (2, 1), вероятность совместного наступления двух событий: ОД — в неработо­ способном состоянии, а считается находящимся в работоспособном состоянии.

7 Зак. 2060 193

В ероят н ост и

ош ибок

д и а гн о ст и р о ва н и я

Plf 2

и

Р2, \ определяются по

формулам:

 

^

 

 

 

 

 

 

 

Р гл = Р °1 2

 

=

£

 

р г ^ 2 . / р 1 , 2 л ;

 

/= 1

 

 

/= . 1

 

 

 

р

— р °

'V*

Рс рУ

_р °

k

Рс Ра

pb

Z j

у 2,1— Г 2

ZJ

1 , 2 , / “

* 2

M

^ b / r 2 J , / )

 

/= 1

 

 

/=

1

 

 

где составляющие определяются предыдущими уравнениями, а индекса­ ция I, 2 соответствует работоспособному и неработоспособному состояниям.

В случае определения состояния ОД совокупностью я независимых ДП (v = 1, п) вероятности ошибок вида (1,2) и (2, I) принимают следующий вид:

 

'v . =

£

 

П

/ \ - П

(Pv- a Vt/)l;

 

L v = 1

V= 1

 

 

J

 

 

 

 

 

 

/»..!

2

**/

ft

( ^ - « V j + Pv./)-

П

(^v—«v./)] *

 

;=

I

v =1

 

 

 

r = J

 

J

Состояния

средств

диагностирования

можно

представить следующим

образом:

 

 

 

или

правильной

индексации;

I — \ — работоспособное

1 = 2 — неработоспособное

при

индексации

«ОД

работоспособен»;

1 = 3 — неработоспособное

при

индексации

«ОД

неработоспособен».

Ошибки диагностирования с учетом состояния средств определяют следующим образом:

 

п

p v -

S

 

+

п

Яу.

 

I . V ^ l

 

V *= l

 

J

V — 1

 

 

 

Р%Л = Р \ f П (*V -«v., + M

- П

(^ v - a v .l)l + ^ (

1 -

ft

^ ) -

|_V=s 1

 

 

V = 1

 

J

\

 

V = 1

/

Приближенные расчеты с учетом специфики ТО РЭО могут не учитывать

возможность отказов средств диагностирования

Р\ =

1; Р% =

Р% =

0. Тог*

да формулы для ошибок диагностирования упрощаются:

 

 

 

 

 

п

п

 

 

 

 

 

 

P i.* =

п

Pv~ П

(Pv- a v>1);

 

 

 

 

 

 

V = 1

V =

1

 

 

 

 

 

P j . i — 2

( ^ v - a

v,l + Pv,l)— П

(Pv ~

a v,l)-

 

 

V =

1

 

 

V =

1

 

 

 

 

Апостериорные вероятности ошибок диагностирования вида (/, /) вы­ числяются по следующим формулам:

р Л

P lJ

р А

___

Pi,

 

 

ал

______ i

РА —-

 

 

 

Г \ *>—

 

 

 

 

Ь2

 

Р1,*+ Р*.2 *2,1 —

р2,1 “Ь Р\,1

2 р и

<= 1 Вероятность правильного диагностирования

т

 

т

т

о = 2

=

2

2

 

i

*=

i / = i

 

 

 

i + t

В случае, когда проверяется только работоспособность ОД,

D = 1

Р1,2 Рга-

При определении Sp совокупностью п параметров

 

 

 

 

D = 2

Р с, S

(1 — «V.. — P v ..).

 

 

 

 

 

 

 

/ =1

v = 1

 

 

 

 

 

Для варианта, когда средства диагностирования в одном из трех со­

стояний.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

о=РЧ

П

( i - « VlI- P v .i) + P 2

П

PV+ P C3 П

( 1 - P V).

 

 

V — |

 

 

 

 

v = 2

V - 2

 

 

При

Р\ --

1 полная

вероятность правильного диагностирования

 

 

 

 

0=- П ( I - « V. 1 - P v . i ) .

 

 

 

 

 

 

 

V = 1

 

 

 

 

 

Средняя оперативная

продолжительность

диагностирования

 

 

 

 

 

 

т

 

т

 

k

 

 

 

 

 

ч

=

22

ч ро1

22

p°i

2

 

 

 

 

 

 

 

/= I

 

1

/= 1

 

 

где

тi — средняя

оперативная

продолжительность

диагностирования

объекта

в состоянии /; xiti — оперативная продолжительность ОД в состоя­

нии i при условии,

что средство диагностирования в состоянии

/. В состав

тi входят как продолжительность выполнения вспомогательных операций, так и основных операций диагностирования.

Расчетная формула для тд по статистическим данным имеет следующий

вид:

 

.... - L

у V т, DO

а — дг

2 л

 

g= \ /=1

где xiig — средняя оперативная продолжительность диагностирования ОД в состоянии i при g-м испытании.

Средняя стоимость диагностирования

т

т

к

с а - 2 C i р°,

2

2

c/.iPf,

f = l

1=1

/=

1

где Ct — средняя стоимость диагностирования объекта в состоянии /\ Средняя оперативная трудоемкость диагностирования

т

 

т

к

 

~т S

 

2

Р°1 2

1

 

i = l

 

t = 1

/ =

 

а по статистическим данным испытаний

(или

эксплуатации)

 

 

^

т

 

 

 

w ^ — У

У

 

 

 

Глубина поиска дефекта

характеризуется

коэффициентом

п — Т7//?,

где Z7 — число однозначно

различимых

состояний составных

частей (бло­

ков, узлов, элементов) РЭС на принятом уровне деления, с точностью до кото­ рых определяется место дефекта; R — общее число составных частей РЭС на принятом уровне усиления, с точностью до которых требуется определить мес­

то дефекта. Расчет /СГД1 обычно выполняют по ФДМ или по матрице состоя­

ний.

Аналитический расчет показателей диагностирования позволяет опреде­ лить вероятности пребывания РЭС в соответствующих состояниях и вероят­ ности реализации принятых гипотез. Если принять, что W (Uv) и <p (Uv) рас­

пределены по закону Гаусса,

то искомые значения вероятностей P v, a v и

для расчета Р12 и Р2д следующие:

 

Pv — 2Ф0

(Uv) — для диагностического параметра с двусторонним до'

пуском;

0,5 +

Ф (Uv) — для

ДП с односторонним

допуском,

Р =

где

 

I

и

 

функция Лапласа;

Ф (U) = — ц

f е tr^ d t — нормированная

 

 

У 2 л

о

 

 

—xv— y

J

_1_

Pv.l = —

2JT

4

/2

 

j

e - ‘V2 d (+

j

e - l,l 2 dt dy\

 

 

 

 

 

 

 

X-SJ—У

 

 

 

 

Xyj—У

 

 

 

-*V

 

 

2V

 

 

 

1

to

Г

е - ‘г' 2 dt

dy +

—оо

 

 

ч )

 

 

 

 

 

— *\>— У

 

 

 

 

 

1

ч

 

 

1

 

 

 

 

 

 

Хх— У

 

 

 

 

4- 00

 

2V

 

 

 

 

 

 

f

е ~ ‘г' 2 dt

dy

 

 

 

t)

 

 

 

 

 

 

Ху У

 

 

 

 

_

 

*V

 

 

 

 

где *v, zv — нормированные величины, которые определяются значением

допуска, средней квадратической погрешностью измерения ДП аи, средним значением ДП, средним квадратическим отклонением ДП ап.

Эти нормированные величины вычисляют по следующим формулам:

| Av | —xv =■■[ Av |/a n v (ДП с двусторонним допуском);

лу = | 6V— UQx, |/a n v (ДП с односторонним допуском 6v)f

где (JQX — среднее значение v-ro параметра;

z\ ==CTH,v/a n,v-

Графоаналитический метод расчета ошибок диагностирования реализу­ ется с использованием номограмм, приведенных на рис. 12.8, 12.9. Координа­ тами для построения номограмм являются a (0), б, d (a^), h (аи). Четыре пе­

ременные в двухкоординатной сетке могут быть изображены путем нормирова­ ния двух переменных по третьей.

196

По оси ординат откладывается значение вероятности неверного заключе­ ния Рн.з = а + Р, по оси абсцисс — относительная параметрическая по­ грешность измерения т]и.

На рис. 12.8—12.10 использованы следующие обозначения: h апу Х

ап — среднее

квадратическое

отклонение ДП;

d = an“l/37 <*и — средняя

квадратическая

погрешность

измерительного

прибора; W (U) ■— — —

 

 

 

2h

плотность распределения параметра; W (£) = \l2d — плотность распределе­ ния погрешности средств; ли — относительная параметрическая погрешность измерения.

Для симметричных законов распределения и условия |d| ^

26 = UB

UH вероятность Р и.3 при односторонних допусках численно

равна поло-

Рис. 12.8. Номограмма функции Рн. з=а4-р = /‘(т]*, г\*, Лб ) при распределе­ нии значений ДП и погрешностей средств измерения по законам равной ве­ роятности

вине ранее вычисленной вероятности при двустороннем допуске: Р н.зн = 1/2Рн.з = Рн.зв. Отсюда следует, что и для этого случая расчеты можно проводить по приведенной номограмме, но вместо величины б необходимо

пользоваться величинами

бц — UпUо, бв = (Ув—и 0.

Если U0 U, то вместо б необходимо брать величины

Тм.н —в н и бв—YM.h , где ум.„=Т7— U0

Тогда нормированный допуск для нижней и верхней границ определяют по формулам:

Л и = ( б н— YM . H ) / * и ; Л * = ( б н — Y M . H ) М ;

d

— 13 Г

( б н — Y M . H )

Рис. 12.9.

Номограмма

расчета

функции вероятности

ошибки 1-го рода

а = /(л». Л*. Лб ) ПР,! распределении значений ДП

и погрешностей

средств

измерения

по закону Гаусса:

 

 

 

 

решение примера

с данными

би=-5 мА. d = Зб£=2

мА,

/нс/«О, б"7,5

мА.

Рис. 12.10. Номограмма функции вероятности ошибки 2-го рода р=/(ц, ц* т|$) при распределении значений ДП и погрешности измерений по закону Гаусса:

-----------решение примера с данными рис. 12.9

Ограничения для данных соотношений следующие: > 77; (/„ < Z7

Разные законы распределения величин W (U) и W (£) приводят к раз­ личным видам номограмм зависимостей Рн 3 = / (6Н, 6В, rjIP ап, ои и т. д).

12.6. ПЕРИОДИЧНОСТЬ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ РЭО

Расчет рациональной периодичности проведения работ по определению технического состояния РЭО — составная часть расчетов параметров техни­ ческой эксплуатации. Для повышения достоверности информации о техни­ ческом состоянии РЭС контроль состояния в идеале должен быть непрерыв­ ным. Однако учитывая, что режимы диагностирования и контроля ,в сложных системах требуют выведения РЭС из функционального использования, зна­ чительных затрат времени на диагностирование и контроль, определенной квалификации инженерно-технического персонала, с экономической точки зрения контроль следует проводить по возможности реже. Казалось бы, что при такой ситуации должен иметь место оптимум зависимости эффективности диагностирования от периодичности контроля Тк. На самом деле экстремаль­ ные значения в выражениях для Тк имеют место только в том случае, если результатом диагностирования является восстановление РЭУ, т. ек затра­ ченное на диагностику время тд входит составной частью во время выпблнения операции по изменению технического состояния путем регулировок иди про­ филактических замен.

Если вероятность безотказной работы РЭС подчиняется экспоненциаль­ ному закону, а время для проведения тиагностировання с восстановлением

Тд 4- тв = тк, то зависимость можно представить штриховой кривой на рис. 12.11, а при возникновении отказа — сплошной.

Средняя готовность изделия при периодическом ТО

 

Т*

 

А ( Г „ ) = 4 -

f exp { — X0t)d i =

[1 —exp [—А.» (Тк—ткЦ.

* К

J

'*0 * к

 

0

 

При заданной готовности А (Тк) оптимальный период контроля Гк ор1

является корнем трансцендентного уравнения вида:

Сг Тк -\- С-2ехр ( —Я0 Гк} = 1»

где Cj = А (Тк Зад)

XQ; С2 = ехр {Х0 тк) .

Оптимальный период

 

Тк opt =

V 2тк То •

В случае резервированного объекта с нагруженным резервом вероятность безотказной работы

R (t) —2 ехр { —Хо/}—ехр {—2Я© t ] .

Готовность резервируемого изделия РЭО

А

1

ехр {—2Х0 (Тк —тк) ) —

 

2Х0 Тк

 

1 —ехр (Хртк}

 

ехр {—Х0 Тк]

 

Тк

Из этого уравнения определяют период контроля работоспособного со стояния дублированного объекта, чтобы обеспечить заданное значение сред­ ней готовности.

Методика решения задачи по определению оптимальной периодичности диагностирования позволяет проводить расчеты при следующих условиях:

1) объем ТО изделия РЭО определяется видом его технического состоя­

ния;

2) изделие представляется в виде п конструктивно-сменных составных частей (блоков). При этом допускается рассмотрение его в виде одного блока л = 1. Для определения вида технического состояния проводится периоди­

Соседние файлы в папке книги