Количественные показатели надежности восстанавливаемых изделий.

Помехой для вычислительного устройства является внешнее или внутреннее воздействие, приводящее к искажению дискретной информации во время ее хранения, преобразования, обработки или передачи. Так как информационные сигналы в ЭВМ имеют электрическую природу, то при конструировании необходимо учитывать помехи той же природы, как наиболее вероятные источники искажения информации. Помехи в цепях связи и сигнальных цепях могут быть оценены в процессе проектирования. Характерные особенности этого вида помех - относительно малая длительность и большая интенсивность. Существенное отрицательное воздействие оказывают также и менее интенсивные, но более длительные возмущения. Так, скачки напряжения питания на 15% длительностью всего в полпериода промышленной частоты нарушают работу некоторых ЭВМ, а при возмущениях больших, чем 20%, и длительностью более чем шесть периодов значительная часть видов ЭВМ работает ошибочно. 2. a 3. a 4. Полосковая линия связи - система для передачи электромагнитных волн в воздушной или иной диэлектрической среде вдоль 2 или более проводников, имеющих форму тонких полосок и пластин. Применяется в микроминиатюрных сверхвысокочастотных устройствах. Полосковые линии передачи разделяют на симметричные и несимметричные. В симметричной линии передачи ток сигнала течет от источника сигнала по одному проводнику и возвращается к нему по другому проводнику. В несимметричной линии передачи ток сигнала течет от источника сигнала по сигнальному проводнику, а возвращается по шине земли. Шина земли в несимметричной линии передачи обычно по размерам больше сигнального проводника и может одновременно служить возвратным проводником для множества сигнальных проводников. Симметричная (a) и несимметричная (б) полосковые линии и распределение электрического поля в них (соответственно в и г — вид с торца): 1 — заземляемая металлическая пластинка; 2 — металлическая полоска; 3 — диэлектрик. Стрелками показаны силовые линии электрического поля. Формулы для расчета емкости и индуктивности микрополосковой линии связи (на 1 м длины): Симметричной Несимметричной где - диэлектрическая проницаемость диэлектрика (подложки); - электрическая постоянная; - магнитная постоянная. 5. Электрически «короткой» называют линию связи, время распространения сигнала в которой много меньше значения переднего фронта передаваемого по линии импульса. Сигнал, отраженный от несогласованных нагрузок в этой линии связи, достигает источника раньше, чем успеет существенно измениться входной импульс. Свойства такой линии можно описать сосредоточенными сопротивлениями, емкостью и индуктивностью. 6. Электрически «длинная» линия связи характеризуется временем распространения сигнала, много большим фронта импульса. В этой линии отраженный от конца линии сигнал приходит к ее началу после окончания фронта импульса и искажает его форму. При расчете такие линии следует рассматривать как линии с распределенными параметрами. где - участок электрически короткой линии связи 7. Расчет задержки сигнала в короткой линии при учете лишь емкости. 8. 1) Уменьшить сменив тип проводника 2) Усилить ток транзистором с открытым эмиттером (эмиттерный повторитель), минимальное падение напряжения 0,7 В, что следует учесть для формирования логической единицы. 3) 2ой источник в параллель. В этом случае стоит учесть, что если переключения будут происходить несинхронно, то возникнет сквозной ток, который может вызвать перегрев. Эта проблема решается установкой источников в одну микросхему. Уменьшение собственной емкости за счет: 1) расположения сигнальных цепей на максимальном расстоянии от цепей земли; 2) использования двусторонней печатной платы вместо многослойной; 3) увеличения слоя диэлектрика между проводниками (толщины платы) и уменьшения самих проводников (площади обкладок). 9. Расчет задержки сигнала в короткой линии при учете лишь индуктивности. по аналогии с ёмкостью 10. Уменьшая собственную индуктивность путем: 1) уменьшения расстояния между сигнальными проводами; 2) увеличения ширины проводников Увеличивая входное сопротивление. 11. a 12. a 13. Для выполнения надежной работы ЭВМ - необходимо уменьшать выходное сопротивление, длину связей и их сечения, увеличивать фронт импульсов и коэффициент помехоустойчивости элементов, расстояние между линиями связи, применять изоляционные материалы с хорошими диэлектрическими свойствами. 14. a 15. Чтобы обеспечить устойчивую работу элементов, необходимо уменьшить длину цепей связи, амплитуды токов, увеличить порог срабатывания элементов, фронт передаваемых импульсов, расстояние между проводниками связей. 16. a 17. a 18. a 19. a 20. a 21. a 22. a 23. a 24. Под надежностью изделия (элемента, узла, устройства, системы) понимается свойство последнего сохранять свое качество при определенных условиях эксплуатации в течение заданного промежутка времени, т. е. надежность — качество, развернутое во времени. Количественно надежность характеризуется рядом интервальных, интегральных и точечных показателей. 25. Невосстанавливаемые изделия — изделия, поведение которых существенно лишь до первого отказа. Восстанавливаемые изделия — изделия, эксплуатация которых допускает их многократный ремонт. 26. Ремонтируемые изделия - это те, которые в процессе эксплуатации подвергаются ремонту. Неремонтируемые изделия - это изделия, которые не подлежат ремонту после отказа. К таким изделиям относятся резисторы, конденсаторы, электронные лампы, полупроводниковые приборы, некоторые сменные блоки и не подлежащие ремонту приборы. Надежность ремонтируемых изделий обусловливается их безотказностью, долговечностью и ремонтопригодностью, а надежность неремонтируемых изделий - характеризуется в основном их безотказностью. 27. Неработоспособное состояние (неработоспособность) - состояние объекта, при котором значение хотя бы одного параметра, характеризующего способность выполнять заданные функции, не соответствует требованиям нормативно-технической и (или) проектной документации. Для сложных объектов возможно деление неработоспособных состояний. При этом из множества неработоспособных состояний выделяют частично неработоспособные состояния, при которых объект способен частично выполнять требуемые функции. Неисправное состояние (неисправность) — это состояние объекта, при котором он не соответствует хотя бы одному из требований НТД и (или) конструкторской (проектной) документации. 28. Невосстанавливаемые изделия — изделия, поведение которых существенно лишь до первого отказа. Количественные показатели надежности невосстанавливаемых изделий. Интервальные показатели надежности — вероятность безотказной работы P(t) и вероятность отказа Q(t) — определяются как вероятности событий и , где τ - случайный момент времени, в который происходит отказ. При этом , , , , . Точечный (локальный) показатель надежности - интенсивность отказов λ(t): Частота отказов f(t) - плотность вероятности времени работы изделия до первого отказа: С вероятностью безотказной работы частота отказов связана соотношением: Наработка до отказа — математическое ожидание случайного момента времени τ, в который происходит отказ: Учитывая свойство преобразования Лапласа, заметим, что если известно изображение вероятности безотказной работы , то Для экспоненциального закона вероятности безотказной работы изделия, т. е. при и , наработка на отказ равна величине, обратной интенсивности отказов: 29. Восстанавливаемые изделия — изделия, эксплуатация которых допускает их многократный ремонт.

Количественные показатели надежности восстанавливаемых изделий.

Точечный (локальный) показатель надежности - параметр потока отказов - удельная вероятность появления хотя бы одного отказа в единицу времени

где — поток отказов - последовательность отказов, наступающих в случайные моменты времени.

Точечный (локальный) показатель надежности - параметр потока восстановлений — удельная вероятность хотя бы одного восстановления в единицу времени

где - поток восстановлений - последовательность восстановлений, наступающих в случайные моменты времени.

Для практики расчетов надежностных показателей изделий очень важна связь между параметром потока отказов восстанавливаемого изделия и интенсивностью отказов того же изделия, рассматриваемого как невосстанавливаемое, т. е. функционирующее до первого отказа.

где - частота отказов невосстанавливаемого изделия.

Решение дифференциального уравнения в предположении, что поток отказов соответствующего восстанавливаемого изделия простейший, дает .

Если на практике в большинстве случаев предполагается, что , то , т. е. численно параметр потока отказов восстанавливаемого изделия равен интенсивности отказов соответствующего невосстанавливаемого изделия.

В предположении, что поток восстановлений изделия Простейший, на практике параметр потока восстановлений изделия находят как , где — эмпирическое (опытное) значение среднего времени восстановления (ремонта) изделия.

Точечный (локальный) показатель восстанавливаемого изделия - функция готовности - определяется как вероятность того, что в любой момент времени t изделие оказывается в работоспособном состоянии

где и - вероятности нахождения системы в момент времени t в i-м исправном и j-м отказовом состоянии соответственно, N+1 — общее число, k — число исправных состояний изделия.

Предел функции готовности при называется коэффициентом готовности и служит интегральным показателем надежности восстанавливаемого изделия

Интегральные показатели надежности - среднее время работы между двумя отказами и среднее время восстановления , т е математическое ожидание времени между соседними отказами и восстановлениями соответственно Показатели и можно определить, если известны финальные вероятности пребывания изделия во всех возможных состояниях и интенсивности переходов из отказовых в предотказовые состояния

30. Скользящий резерв — резерв, при котором функции элемента неизбыточного изделия передаются резервному элементу только после отказа основного элемента, причем основные элементы резервируются одним или несколькими резервными элементами, каждый из которых может заменить любой отказавший основной элемент.

Скользящий резерв в зависимости от того, в каком режиме (включенном или выключенном) используются резервные элементы до момента начала их функционирования вместо отказавших основных элементов, подразделяют на нагруженный (горячий) и ненагруженный (холодный) резерв.

В случае нагруженного (горячего) резерва резервные элементы находятся в том же рабочем режиме, что и основные.

В случае ненагруженного (холодного) резерва резервные элементы до момента их использования вместо основных элементов практически не несут нагрузок, находятся в выключенном состоянии

31. Вероятность безотказной работы — это вероятность того, что в пределах заданной наработки или заданном интервале времени отказ объекта не возникает. Вероятность безотказной работы обратна вероятности отказа и вместе с интенсивностью отказов определяет безотказность объекта. Показатель вероятности безотказной работы определяется статистической оценкой

где - исходное число работоспособных объектов, - число отказавших объектов за время t.

32. Надежность элемента зависит от дополнительных факторов, которые могут влиять на надежность как в положительную сторону (применение более качественных смазок, работа аппаратуры в условиях низкой температуры, что может выполнять функцию естественного охлаждения), так и в худшую (перегрев, повышенные нагрузки, случайные перебои с питанием, отсутствие надлежащего технического обслуживания).

33. Точечный (локальный) показатель надежности - интенсивность отказов λ(t) - определяется как вероятность невосстанавливаемого отказа изделия в единицу времени после некоторого момента времени при условии, что до этого момента времени отказ не возникал

При :

Где P(t) - вероятность безотказной работы, Q(t) - вероятность отказа. Тогда:

Проинтегрировав от 0 до t можно получить зависимость:

34. Типичная зависимость интенсивности отказов от времени:

I — период приработки и отказов некачественных изделий;

II — период нормальной эксплуатации;

III — период старения (отказы вызваны износом деталей или старением материалов).

Интенсивность отказов некоторых изделий (например, полупроводниковых приборов) не нарастает во всё время эксплуатации то есть, не имеет период старения, поэтому, иногда, говорят, что их срок службы вечен.

35. Период приработки - это начальный период работы аппаратуры, характеризующийся повышенным значением частоты отказов, на протяжении которого происходит выявление неизбежных производственных дефектов сборки и монтажа. Период приработки обычно совпадает с периодом обкатки оборудования.

36. Период нормальной эксплуатации является основным этапом эксплуатации ТУ. Длительность этого периода соизмерима с эксплуатационным сроком их службы, так как период приработки относительно невелик, а работа в период износа для особо важных ТУ вообще недопустима, они заменяются новыми еще до начала этого периода. Характерной особенностью периода нормальной эксплуатации, как уже отмечалось, является наличие преимущественно внезапных отказов. В период нормальной эксплуатации частота отказов уменьшается и практически остается постоянной. Именно этот период соответствует основному времени эксплуатации системы.

37. Период старения - это финальный период работы аппаратуры, характеризующийся повышенным значением частоты отказов, ввиду старения прибора, а также возможно из-за окончания времени наработки на отказ, сроком службы.

38. Наработка на отказ - технический параметр, характеризующий надёжность восстанавливаемого прибора, устройства или технической системы. Средняя продолжительность работы устройства между ремонтами, то есть показывает, какая наработка в среднем приходится на один отказ. Выражается обычно в часах.

Наработка до отказа — математическое ожидание случайного момента времени τ, в который происходит отказ:

Учитывая свойство преобразования Лапласа, заметим, что если известно изображение вероятности безотказной работы , то

Для экспоненциального закона вероятности безотказной работы изделия, т. е. при и , наработка на отказ равна величине, обратной интенсивности отказов:

39. a

40. а

41. Правило составления уравнений Колмогорова. В левой части каждого из них стоит производная вероятности i-го состояния. В правой части — сумма произведений вероятностей всех состояний (из которых идут стрелки в данное состояние) на интенсивности соответствующих потоков событий, минус суммарная интенсивность всех потоков, выводящих систему из данного состояния, умноженная на вероятность данного (i-го состояния).

Пример:

Если и в начальный момент времени t = 0 система находится в состоянии .

Согласно заданному размеченному графу состояний, имеем:

Дата добавления: 2018-02-18; просмотров: 1034; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

Мы поможем в написании ваших работ!