Щепотов А.Г., Строганов Д.А. Основы проектирования приборов и систем, страница 5

, (26)

, (27)

где , - энергетические спектры центрированных случайных составляющих эквивалентных аддитивных помех, приведенных ко входу и к выходу прибора ( ); - относительная амплитудная частотная функция прибора.

Определив долю каждой из составляющих суммарной погрешности, указанных в таблице 4, можно установить наиболее эффективный порядок и способ их устранения [1]. Если и , то погрешность отсутствует ( ).

Погрешность (14) в общем случае зависит от времени. Ее максимальное (по времени) значение определяют на интервале, в 10 раз превышающим постоянную времени прибора.

Если оценка погрешности превышает допустимую приведенную погрешность прибора , указанную в задании, то нужно определить допустимые собственные ( ) и вынужденные ( ) погрешности прибора, при которых требование к точности измерений выполняется.

7. Расчет и анализ надежности

Расчет надежности выполняется в следующем порядке:

1. На основе анализа схемы и конструкции прибора выделяют элементы (блоки, узлы, соединения, детали и пр.), внезапный отказ любого из которых приводит к внезапному отказу ИУ в целом. Их сортируют на группы элементов, отличающихся назначением: механические, коммутационные, электрические, функциональные и пр. В пределах каждой такой группы выделяют подгруппы однотипных элементов, работающих в одинаковых или близких режимах. Номер группы и ее название, а также наименования элементов в подгруппах и их число заносятся в первые две графы табл. 4.

2. Для элементов каждой (i – ой) подгруппы с помощью справочных данных [1, Приложение 4] определяют номинальные значения интенсивностей отказов , которое заносят в третью графу табл.4.

Таблица 4. Исходные данные для расчета надежности ИУ (пример)

3. Определяют значения интенсивностей отказов этих элементов с учетом условий их эксплуатации

(28)

где - поправочный коэффициент. Значение этого коэффициента принимают равным: в лабораторных условиях – 1; при работе в стационарных (не-

подвижных) устройствах – 10; на автомобильном транспорте – 25; на летательных аппаратах – 120 – 1000.

4. Определяют суммарную среднюю интенсивность отказов элементов

ой группы

(29)

- число подгрупп элементов в ой группе элементов; - число элементов го типа в ой подгруппе элементов.

4. Вычисляют суммарную среднюю интенсивность отказов

, (30)

где - число групп элементов.

5. Вычисляют вероятность безотказной работы прибора в течение заданного промежутка времени по формуле

, (31)

или среднюю наработку до отказа по формуле

. (32)

Если (или ), то делают вывод о выполнении требований к надежности ИУ, которые должны быть сформулированы в ТЗ на проектирование в виде заданных значений показателей надежности или . В противном случае рассматривают возможность выполнения этих требований за счет мероприятий, направленных на повышение надежности (резервирования или восстановления) [1].

Расчет надежности можно вести поэтапно для каждого звена функциональной схемы прибора. В качестве примера на рис. 15 показана функциональная схема индуктивного манометра прямого преобразования (ИНДИП-ПП).

Рис. 15.

На этом рисунке используются следующие обозначения: Т - подводящий трубопровод; ДПИ - датчик первичной информации; ПП - первичный преобразователь; ДИП - дифференциальный индуктивный преобразователь; СВ - схема включения (мост переменного тока); ВП - вторичный прибор; У1 - усилитель переменного тока; ДМ - демодулятор; У2 - усилитель постоянного тока; ОУ отсчетное устройство; БП - блок питания. Отказ любого из этих элементов приводит к отказу всего прибора.

Пусть требование к надежности прибора формулируется следующим образом: вероятность безотказной непрерывной работы в течение 500 часов не менее 0,96, т.е. P₅₀₀ > 0,96. Тогда суммарную интенсивность отказов  при фактических условиях работы прибора можно определить из неравенства

, что дает  < 8,16 10^-5 . (33)

Следовательно, интенсивности отказов выделенных элементов прибора должны удовлетворять условию

, (34)

где, в свою очередь

(35)

(36)

Далее можно сформулировать требования к интенсивности отказов отдельных звеньев прибора и подчинить этим требованиям выбор их элементной базы (деталей, элементов, узлов).

В частности, исходя из требования равнонадежности, получим

,

,

.

Литература:

1. А.Г. Щепетов Основы проектирования приборов и систем: учебник для студ. учреждений высш. проф. образования / А.Г. Щепетов. – М.: Издательский центр «Академия», 2011 г.

2. А.Г. Щепетов Теория, расчет и проектирование измерительных устройств: монография в 3-х частях: Часть 1. Теория измерительных устройств; Часть 2. Расчет измерительных устройств (Глава 3 Расчет и проектирование индуктивных измерительных приборов, с. 124 -202); Часть 3. Проектирование измерительных устройств. – М.: ФГУП «СТАНДАРТИНФОРМ», 2006 – 2009 г.г.