26.3 Основные способы построения алгоритмов поиска неисправностей, их краткая характеристика. Обоснование выбора алгоритма, задачи при разработке алгоритмов поиска

1.Способ половинного разбиения.

Часто применяется в случае, если РЭА создана в виде последовательно соединенных элементов. -Диагностируемая аппаратура состоит из n-последовательно соединенных функциональных элементов; она неработоспособна из-за отказа i-го элемента, вероятность состояний P(S_i) одинакова для любых функциональных элементов (соответственно одинаковы и стоимости контроля функциональных элементов Zi.)

Рисунок - Функциональная схема устройства

При этих условиях следует контролировать параметр, несущий максимальную информацию о состоянии диагностируемой аппаратуры, неопределенные состояния которой определяются следующей величиной: H₀=log₂N

2.Способ «время – вероятность».

Применяется в РЭА в случае, если все функциональные элементы соединены произвольным образом и имеют разные вероятности P(S_i) состояний и различные стоимости проведения контроля параметров C(Z_i) . Эффективность способа оценивается средним временем контроля одного параметра. Для определения неисправного элемента, выбирают набор параметров , обеспечивающих поиск до заданной глубины. Последовательность контроля параметров устанавливается в порядке уменьшения величин: t- время на поиск неисправности.

3.Способ на основе информационного критерия

Позволяет выбрать минимальное число контролируемых параметров с последовательностью их контроля. Исходные данные для данного способа задаются в виде функциональной модели диагностируемого объекта и таблицей неисправностей, которая составляется в виде транспонированной матрицы состояний, где столбцы соответствуют всем возможным состояниям объекта, а строки параметрам функциональных элементов. Контроль может иметь 2 исхода: параметр в допуске -1, не в допуске -0.Результат контроля некоторого параметра k диагностируемого объекта дает некоторое количество информации: I_k=H₀-H_k, где H_k- средняя энтропия диагностируемого объекта.

Путем последующего вычисления значения результатов контроля I_k по его убыванию определяем значимость параметра Z_i. Первым контролируется параметр дающий максимальную информацию.

4.Инженерный способ.

Основан на вычислении некоторой функции предпочтения. Исходные данные те же. Функция предпочтения выбирается в соответствии с решаемыми задачами диагностики и исходными данными.

5.Способ ветвей и границ.

Используется для синтеза алгоритма поиска неисправностей в РЭА, его сложной или произвольной функциональной моделью. Позволяет определить наилучшую последовательность поиска среди возможных. Для этого область возможных решений разбивается на меньшие и меньшие подмножества, для которых вычисляется нижняя граница минимизированной функции. Остальные подмножества исключаются из рассмотрения.

Исходными данными являются: функциональная модель, таблица неисправностей с вероятностями различных состояний и стоимостью контроля выходных параметров.

26.4 Струнные и стержневые преобразователи. Режимы работы механических резонаторов

Струнные и стержневые (вибрационно-частотные) преобр. являются разновидностью частотных преобразователей с механическим резонатором. В этих преобр. чувствительным элементом служит плоская или круглая струна — струнные преобраз., или балочка прямоугольного сечения, изгот. за одно целое с упругим элементом, — стержневые преобр-ли. Работа струнных механических резонаторов основана на исп. изменения частоты поперечных колебаний струны в зависимости от ее натяжения. Связь частоты поперечных колебаний струны с величиной нормальных механ. напряжений в ней определяется где f – частота собств. колебаний струны; l – длина струны; σ – механич. напряжения в струне; ρ – плотность материала струны.

В ходной величиной струны и стержневых преобразователей является сила. В большинстве случаев струна работает в режиме вынужденных деформаций. Стабильность функции преобразования опред. качеством крепления предварительно натянутой струны к упругому элементу. Лучшим способом крепления ленточных струн явл. зажим м/у хорошо обработанными и подогнанными параллельными плоскостями.

Решение проблемы крепления, сводящееся к отказу от всякого крепления как такового: роль резонатора выполняет вместо струны тонкая (доли мм) стальная пластинка, изгот. за одно целое с упругим элементом. Под действием прил. силы упругий элемент деформируется и пластина растягивается, при этом повыш. частота собственных колебаний. Датчик с такими преобраз. известны как стержневые или вибрационно-частотные.

Струнные резонаторы с одной струной имеют нелинейность функции преобразования порядка 3…5% и существенную темп. погрешность. В дифференц. струнных преобраз. эти недостатки можно свести к нулю. Конструкция упругого элемента диффер. преобразовате ля предусм. крепление одинаковых струн, причем под возд. деформации частота собст. колебаний одной струны увел., а частота другой ум-ся.

Датчики со стержневыми преобр. применяются как высокочастотные измерители статических и медленноменяющихся давлений, усилий и крутящих моментов. Упругие элементы датчиков изгот. из стали 35ХГСА.

Механические резонаторы исп. в частотных датчиках в режиме свободных колебаний или в автоколеб. режиме. Возбуждение колебаний в резонаторах осущ. 2 методами: электромагнитным, при котором происх. взаимод. струны или перемычки из ферромагнитной стали и перем. магнитного потока, созд. электромагнитным возбудителем; электродинамическим, при котором происходит взаимодействие перем. тока, протек. через струну из диамагнитного материала, и магнитного потока постоянного магнита. Электром. возб. получило больше распр-е.

Н а рис. 2.19 измеряемая величина Х_Н.ЭЛ. преобразуется упругим элементом в деформацию, от которой зависит частота собственных колебаний механического резонатора. Колебания в резонаторе возбуждаются с помощью возбудителя, на вход кот. подается импульс запроса от измерит. ус-ва. Для преобразования энергии возбужденных механич. колебаний резонатора в эл.энергию ис-ся специальный электромагнитный или индуктивный преобразователь-приемник. Сигнал с выхода приемника в виде затухающих колебаний усил-ся и поступает на выход частотного преобр-ля. Иногда один и тот же электромех. преобр. исп. в обратимом режиме в качестве возбудителя и приемника. Тогда для связи с датчиком достаточно двухпроводной линии.

Частотные преобр. работ.в автоколебательном режиме.

Р езонатор получает энергию от возбудителя, на вход кот. поступает сигнал с выхода усилителя. Вход усилителя связан с выходом приемника, преобраз. колебания того же резонатора. Самовозбуждение происходит в том случае, если ее коэфф. передачи (в разомкнутом виде) больше единицы, а суммарный фазовый сдвиг всех звеньев равен нулю или целому числу периодов колебаний. Поэтому при исп. усилителя с фазовым сдвигом, близким к нулю, и с достаточно большим коэфф. усиления самовозбуждение системы произойдет точно на частоте. “+” этого режима явл. простота схемной реализации и непрерывность преобразования.

Погрешности частотных преобраз. с управляемыми механич. резонаторами состоят из трех сост.: Первая-это погр. преобразования измеряемой величины в промежут. величину – деформацию, от кот. зависит собственная частота резонатора. Эта погрешность опр-ся св-ми упругого элемента и входным преобразователем, если он имеется. Вторая появл. из-за того, что собств. частота резонатора зависит не только от деформации, но и от внеш. факторов, в осн. от тем-ры. Третья –связана с тем, что возбуждаемые в резонаторе колебания имеют частоту, не точно совпадающую с частотой собственных колебаний резонатора. При работе в автокол. режиме величина её зависит от фазовых х-к отдельных эл-ов частотного преобраз., а в режиме свободных колебаний эта составляющая погрешности отсутствует.

Характерная особенность частотных преобразователей с механическими резонаторами: амплитудные погрешности возбудителя, приемника и усилителя не влияют непосредственно на погрешность преобразователя