ледовательно вводя искусственным путем, например, обрыв или короткое замыкание элементов. Предположим, что состояния, со-, ответствующие случаю Ск = оо или Сэ=00, в схеме усилителя не приводят к его отказу в течение заданного промежутка времени.

С учетом сказанного составим матрицу благоприятных состояний узла:

1) состояние Я0 - элементы Л, R&, Rs, Rk, С3, Ск, С, Rc безотказны в течение заданного промежутка времени;

2) состояние Н\ - элементы Л, Ра, Rs, Rk, Сз, С, Rc безотказны, элемент Ск отказал (Ск = °° );

3) состояние Я2 - элементы Л, R&, Rb, Rk, Ск, С, Rc безотказны, элемент Са отказал (Сэ- оо ).

Состояние высшего типа, соответствующее одновременному отказу конденсаторов Ск и Сэ, считаем маловозможным.

Вероятность появления состояния Но равна:

р(Я0)=е ,

где N=8 - число элементов усилителя.

Вероятность состояния Hi в соответствии с формулой (30-142) составляет:

ск

- г . -э-

х -* ( *л +-+*у -*ДХ/

где ск- интенсивность отказов конденса- тора Ск,

Ал - интенсивность отказов лампы Л после того, как отказал конденсатор Ск, и т. д. В данном примере последействием отказа конденсатора Ск можно в первом приближении пренебречь н положить Кд -

=К ли т. д.

Подобным же образом можно записать вероятность состояния Я2 н найти вероятность безотказной работы усилителя за время Г:

p{t) =р(Я0)+р(Я1)+/:,(Я2).

Нетрудно видеть, что вероятности р(Нг) и р(Я2) увеличивают суммарное значение вероятности безотказной работы, которое при приближенном поверочном расчете приравнивается вероятности р(Я0) [см. формулу (30-134)]. Конечно, это увеличение будет

только в случае, когда рассчитываемый блок (узел) имеет функциональное резервирование. Если его нет, то анализ матрицы состояний приведет к единственному благоприятному состоянию Но.

Приближенный расчет на заданную надежность

Расчет аппаратуры на заданную надежность проводится на ранней стадии проектирования с целью определить, соответствует ли разработанная аппаратура требованиям, предъявляемым к ее надежности заказчиком, а также с целью получения исходных данных для выбора номенклатуры комплектующих элементов, режимов их работы. В процессе такого расчета может быть также принято решение о целесообразности применения резервных цепей.

Подобный расчет ведется сверху вниз от известного, заданного значения показателя надежности на аппаратуру в целом до неизвестных требуемых значений показателей надежности на блоки, узлы, элементы.

Пусть имеется аппаратура, состоящая нз отдельных блоков, число которых составляет лвл; задана величина вероятности p(t) безотказной работы за время t. Поток отказов считаем простейшим.

а) Определяем допустимую величину наработки на отказ (средней наработки до отказа) аппаратуры. Так как P{t) = = ехр (-4/Тср), то

Тер (То) = I~: тт- I In р (t)

б) Определяем допустимую величину параметра потока отказов (интенсивности отказов) аппаратуры:

1 1

Лобщ - гр > общ- ,р 1 ср * а

в) Найдем допустимые значения параметра потока отказов отдельных блоков.

Если предположить, что все блоки равноиадежны, то получим среднее допустимое значение параметра потока отказов блоков системы:

Лбл=-. (30-145)

Для определения допустимой величины параметра потока отказов /-го блока (ЛЭбл) можно воспользоваться двумя приемами.

Обычно к моменту разработки имеются данные по надежности образцов аппаратуры, которые находятся в эксплуатации н близки по конструкции и назначению к разрабатываемой аппаратуре.

Будем называть такие образцы предшествующими. Исходя из опыта эксплуатации предшествующих образцов, надежность того или иного блока может быть найдена с помощью весового коэффициента (6j), представляющего собой отношение доли от-

казов (rrij) данного блока, к среднему числу отказов (игср), приходящемуся на один блок:

где mj-

100[%]. - доля отказов /-го

блока (r.j - число отказов, зарегистрированных за определенный промежуток эксплуатации предшествующей аппаратуры в /-м блоке: яол-число блоков предшествующей аппаратуры, которое в общем случае может быть не равно числу блоков проектируемой аппаратуры),

Е mi г=1

[%] -средний процент отказов

на один блок.

Когда число блоков проектируемой аппаратуры не равно числу блоков предшествующей, то весовые коэффициенты должны быть вычислевы с учетом однотипности блоков. Например, если часть задач, решаемых в предшествующей аппаратуре тем или иным блоком, перенесена при проектировании новой аппаратуры в другие блоки, то отказы соответствующих узлов предшествующей аппаратуры должны быть учтены при вычислении весовых коэффициентов блоков, решающих дополнительные задачи.

После определения весовых коэффициентов блоков системы вычисляется допустимое значение параметра потока отказов блоков:

Л7бл = °/Лбл-

(30-146)

Пример. Имеется радиостанция, состоящая из пяти основных блоков: блок 1 - передатчик; блок 2 - приемник; блок 3 - антенна; блок 4-регистрирующее (индикаторное) устройство ; блок 5 - блок питания.

За год работы станции зарегистрировано следующее число отказов по блокам: Я; = 50; и2 = 20; з=Ю; 4=15; я5=5. Эти данные используются для расчета надежности новой станции, аналогичной по конструктивным особенностям и назначению предшествующей. Требуется определить весовые коэффициенты и допустимые значения параметра потока отказов блоков новой однотипной станции, если к ней предъявлено требование, чтобы ТСр=200 ч.

Решение. Величина среднего допустимого значения параметра потока отказов на блок равна:

Хбл=-5- = 10 31/Ч-

Определим величины: 5

£ щ = 1 + п2 + з + 4 + а = ЮО; /==1

= 20%.

Значения т, составляют:

= 20%; 1Щ 15

100 = 50%; m2

20 100

100=

100=10%; m4 =

= Ю0=15%; ть

100 = 5%.

Весовые коэффициенты равны:

50 20

=2,5; 6S =

20 20

=1; ба

Ю 15

=-= 0,5; 64 =-=0,75;

20 20

;0,25.

Допустимые значения параметра потока отказов блоков равны:

Л, = б!Лбл = 2,5 Ю-3 1/ч; Аа = 1 Ю-3 1/ч; Л3 = 0,5-10-3 1/ч; Л4 = 0,75-10-а цц. Л5 = 0,25 Ю-3

Этот пример показывает, что при проектировании новой станции труднее всего будет добиться высокой надежности работы передатчика, которому поэтому задается повышенное значение параметра потока отказов в сравнении со средним значением. Зато к другим блокам, которые сравнительно надежно работали в предшествующей станции, т. е. имеют некоторый запас надежности, предъявляются повышенные требования. В этом и заключается смысл введения весовых коэффициентов.

Но могут встретиться случаи, когда в проектируемой аппаратуре используются новые элементы. В этих случаях доли отказов блоков могут быть представлены в виде отношения числа основных элементов принципиальной схемы данного блока (Мосв.сл) к числу основных элементов всей аппаратуры (Л/осн.а):

Лосн.бл/Ло

При расчете весовых коэффициентов блоков важно учесть отказы или количество кабельных соединений. Если статистические данные по отказам кабельных соединений выделяются из числа отказов блоков, то можно все кабельные соединения при расчете надежности системы свести в отдельный условный блок.

г) Найдем допустимые значения параметра потока отказов элементов, комплектующих блоки, или типовых схем (модулей, микросхем).

Если имеется предшествующая аппаратура, то для стандартных категорий (типов) комплектующих элементов \ (электронные приборы, резисторы, конденсаторы, трансформаторы, реле, переключатели и др.) всегда можно найти по данным эксплуатации весовые коэффициенты:

где h -

доля отказов t-и кате-

Е mi

гории элементов (т,- - число отказов элементов данного типа, зарегистрированных за некоторый промежуток эксплуатации в том блоке, величина Д; которого определяется; Акат - число категорий комплектующих элементов данного блока);

Г кат £ h

i=l 100

среднее число

отказов по категориям элементов данного блока.

Средняя допустимая величина, параметра потока отказов категорий элементов равна:

Л/бл- , (30-147)

Лкат-

а допустимая величина параметра потока отказов данной категории элементов составляет:

кат = Лкат- . v..

С учетом формул (30-145)-(30-147) запишем последнюю формулу в виде

= Дг в/

Лрбщ

бдЛка!

Каждая категория элементов в блоке может содержать какое-то количество однотипных элементов (гег-эл), следовательно, допустимая величина интенсивности отказов элементов t-й категории будет равна:

Ьгэл = Агб/ общ . (30-148)

бл катЩ эл

При ориентировочном расчете можно пользоваться с целью определения весовых коэффициентов Дг данными по эксплуатации не только предшествующей , но и другой . аппаратуры, элементы которой работают в режимах, близких к режиму работы эле- ментов проектируемой аппаратуры.

Если проектируемая система выполняется на типовых схемах (модулях), то расчет

существенно упрощается. В этом случае под числом Лкат подразумевается число категорий типовых схем (мультивибраторы, бло-кинг-генераторы, усилители и т. д.), а под числом Пгял - число однотипных схем (модулей).

Доведение расчета до значений интенсивности отказов элементов позволяет оценить возможность их использования в узлах н блоках аппаратуры, поскольку-справочные данные по интенсивности отказов элементов, как правило, имеются в распоряжении конструктора. Если же полученная в результате расчета допустимая величина интенсивности отказов, являющаяся усредненной и соответствующая типовому режиму работы элементов, значительно больше той, которая дается в справочниках, то приходится принять одно из следующих решений: выбрать другие, более надежные элементы; облегчить режим работы элементов (защитить элементы от неблагоприятного воздействия внешних факторов);. применить резервирование.

30-10. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ

Источники информации о надежности радиоэлектронной аппаратуры и ее элементов

Показатели надежности, рассмотренные в § 30-2-30-4, как оценка соответствующих вероятностных характеристик, могут быть получены только в результате опыта (эксперимента). Источниками информации для расчета показателей надежности аппаратуры и элементов являются:

статнстические данные по отказам и не-неисправиостям, получаемые при эксплуатации образцов РЭА;

статистические данные по отказам и исправностям, получаемые в результате специальных испытаний РЭА или элементов иа надежность.

В процессе эксплуатации обычно накапливается значительная информация по отказам и неисправностям образцов РЭА, достаточная, вообще говоря, для получения значений показателей надежности с хорошей точностью. Эта информация является, ценной, поскольку в ней отражены реальные условия и режимы работы аппаратуры, которые не всегда удается моделировать в лабораторных условиях. Правда, эти условия и режимы работы в ряде случаев слишком -усредняются, поскольку одна группа экземпляров РЭА эксплуатируется, например, в условиях сухого и жаркого климата, другая - в условиях повышенной влажности приморских районов и т. д. Кроме того, показатели надежности можно определить, как правило, только после одного-двух лет эксплуатации образца РЭА. Потребность же в этих показателях особенно большая прежде всего на этапе приемки образца заказчиком и в начальный период эксплуатации