Проблема надёжности электронных устройств и систем обеспечения безопасности, её возникновение и сущность

Проблема надёжности электронных устройств и систем обеспечения безопасности, её возникновение и сущность

Данная проблема объясняется так:

1. Схемы РЭУ(радио электронных устройств) усложнились

2. Ужесточились условия, в которых эксплуатируются современная радиоэлектронная аппаратура. Они часто характеризуются большим перепадом температур, высоким или низким давлением, наличием механического воздействия и т.д.

3. Повысились требования к точности функционирования РЭУ.

4. Повысилась «цена» отказа РЭУ: он может привести к серьезным техническим и экономическим потерям.

5. В ряде случаев человек-оператор не имеет непосредственного контакта с РЭУ(электронные датчики контроля хода технологических процессов в агрессивных средах, РЭУ на непилотируемых летательных объектах и т.п.).

Надёжность технических устройств и систем и её составляющие.

По конспекту:

Надежность - свойство изделия выполнять функции в течение заданного времени и в определенных условиях. Проявляется надёжность через безотказность, ремонтопригодность, долговечность, сохраняемость.

По методе:

Под надежностью понимают свойство изделия сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции, в за-данных режимах и условиях применения, технического обслуживания, хранения и транспортирования. Надежность является комплексным свойством, которое в зависимости от назначения изделия и условий его применения может включать безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость или определенные сочетания этих свойств.

Характеристика составляющих надёжности технических устройств и систем (безотказности, ремонтопригодности, долговечности, сохраняемости).

Безотказность – свойство изделия непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени или наработки. Под работоспособным состоянием понимают состояние изделия, при котором оно способно выполнять предписанные ему функции, имея значения вы-ходных параметров в пределах норм, оговоренных в технической документации.

Долговечность – свойство изделия сохранять работоспособное состояние до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта.

Ремонтопригодность – свойство изделия, заключающееся в приспособленности к поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путем технического обслуживания и ремонта.

Сохраняемость – свойство изделия сохранять в заданных пределах значения параметров, характеризующих способность изделия выполнять требуемые функции, в течение и после хранения и(или) транспортирования.

Модели (схемы) соединения элементов в электронных устройствах и системах с точки зрения надёжности.

Существует три схемы (модели) соединения элементов с точки зрения надежности.

1. Последовательное соединение элементов. В этом случае отказ РЭУ возникает в случае отказа хотя бы одного из элементов.

2. Параллельное соединение элементов. В этом случае отказ устройства наступает лишь при отказе всех элементов. Эта модель обычно характерна для устройств или частей РЭУ, имеющих резервирование.

3. Смешанное соединение элементов. Это сочетание двух ви-дов соединений.

Показатели, описывающие ресурс технических изделий

 

Запись в технической документации: «95- процентный ресурс составляет не менее3000 ч» означает, что при эксплуатации для95% изделий данного типа по истечении суммарной наработки3000 ч предельное состояние ещё не наступит. А запись: «95- процентный срок службы составляет не менее5 лет» означает, что по истечении 5 лет предельное состояние для95% изделий ещё не наступит

Предварительный(ориентировочный) расчёт показателей надёжности проектируемых электронных устройств.

При ориентировочном расчёте этот учёт выполняется прибли-женно, с помощью обобщённых эксплуатационных коэффициентов.

Значения этих коэффициентов зависят от вида РЭУ и условий их эксплуатации.

Ориентировочный расчёт выполняется на начальных стадияхпроектирования РЭУ, когда ещё не выбраны типы и эксплуатацион-ные характеристики элементов, не спроектирована конструкция и, естественно, отсутствуют результаты конструкторских расчётов(те-плового режима, виброзащищённости и т.п.).

Исходными данными при ориентировочном расчёте являются: электрическая схема РЭУ(принципиальная, а для цифровых РЭУ вряде случаев функциональная), заданное время работы tЗ, условияэксплуатации или вид РЭУ.

Ориентировочный расчёт выполняют для периода нормальной эксплуатации РЭУ, т.е. для периода, когда общая интенсивность отказа устройства примерно постоянна во времени. В этом случае для определения интенсивности отказов РЭУ пользуются значениями интенсивностей отказов элементов. Общая интенсивность отказов РЭУ определяется путем простого суммирования последних.

При ориентировочном расчёте пользуются следующими допу-щениями(предпосылками):

а) отказы элементов случайны и независимы;

б) для элементов РЭУ справедлив экспоненциальный закон надёжности;

в) принимаются во внимание только внезапные отказы, т.е. вероятность с точки зрения отсутствия постепенных отказов равна единице;

г) учитываются только элементы электрической схемы, а также монтажные соединения, если вид соединений заранее определен;

д) учёт электрического режима и условий эксплуатации элементов выполняется приближенно.

Последовательность ориентировочного расчёта:

1. На основе анализа электрической схемы РЭУ формируются

группы однотипных элементов.

Признаком объединения элементов в одну группу является функциональное назначение элемента и, в определенной степени, эксплуатационная электрическая характеристика. Например, маломощные транзисторы объединяют в одну группу, мощные– в другую и т.д.

Монтажные соединения составляют отдельную группу. Если вид монтажа(печатный, объёмный) определён заранее, то отдельную группу составляют также несущие конструкции(печатная плата и т.д.). Отдельную группу составляют также точки паек(в дальнейшем– пайки).

2. Для элементов каждой группы по справочникам(ТУ, катало-гам и т.п.) определяют среднегрупповое значение интенсивности отказов. Если группу образуют элементы одного типа, то необходимость усреднять значения интенсивностей отказов отпадает.

3. Подсчитывают значение суммарной интенсивности отказов элементов устройства, используя выражение:

где λ_0j – среднегрупповое значение интенсивности отказов элемен-тов j-й группы, найденное с использованием справочников,

j = 1, …, k;

n_j– количество элементов в j-й группе, j = 1, …, k;

k– число сформированных групп однотипных элементов.

4. С использованием обобщённого эксплуатационного коэффи-циента выполняют приближённый учёт электрического режима и ус-ловий эксплуатации элементов.

Суммарную интенсивность отказов элементов РЭУ с учётомэлектрического режима и условий работы определяют как

где Kэ– обобщённый эксплуатационный коэффициент, выбираемый по таблицам в зависимости от вида РЭУ или условий его эксплуатации

5. С использованием гипотезы об экспоненциальном законе надёжности подсчитывают другие показатели надёжности.

Наработка на отказ

 

Вероятность безотказной работы за заданное время t_З

Среднее время безотказной работы устройства(средняя наработка до отказа)

Гамма-процентная наработка до отказа Tγ определяется, как решение уравнения

В случае экспоненциального распределения времени до отказа

Решение.

 

1. Предполагаем, что функциональные части в РЭУ и элементы в составе функциональных частей с точки зрения надёжности соединены последовательно. Принимая во внимание предположение об экспоненциальном законе надёжности РЭУ, можно записать:

где λ – суммарная интенсивность отказов элементов РЭУ в целом;

3. Находим требуемые вероятности безотказной работы блоков:

 

 

Проблема надёжности электронных устройств и систем обеспечения безопасности, её возникновение и сущность

Данная проблема объясняется так:

1. Схемы РЭУ(радио электронных устройств) усложнились

2. Ужесточились условия, в которых эксплуатируются современная радиоэлектронная аппаратура. Они часто характеризуются большим перепадом температур, высоким или низким давлением, наличием механического воздействия и т.д.

3. Повысились требования к точности функционирования РЭУ.

4. Повысилась «цена» отказа РЭУ: он может привести к серьезным техническим и экономическим потерям.

5. В ряде случаев человек-оператор не имеет непосредственного контакта с РЭУ(электронные датчики контроля хода технологических процессов в агрессивных средах, РЭУ на непилотируемых летательных объектах и т.п.).