МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

ДЕРЖАВНИЙ ВИЩИЙ НАВЧАЛЬНИЙ ЗАКЛАД

«ЧЕРНІВЕЦЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ КОЛЕДЖ»

Шестобуз А.А

Контроль якості радіо електронної апаратури статистично-математичними методами

Конспект лекцій

Чернівці 2012 р.

Зміст

1. Вступ. 3

2. Системні методи в конструюванні технології та надійності РЕЗ. 5

2.1 Системний перехід до проектних досліджень РЕЗ

2.2 Основи системного аналізу.

3. Загальні питання проектування конструкцій та технологічних процесів. 11

4. Основи теорії контролю РЕЗ

5. Структура системи контролю РЕЗ 13

5.1 Оператор системи контролю 14

5.2 Оцінка РЕА як об’єкта контролю. 16

5.3 Засоби контролю стану РЕЗ. 17

5.4 Автоматизація контролю та діагностування вузлів РЕА 19

5.5 Моделі об’єктів діагностування. 22

5.6 Математичні моделі ЕРЕ 22

5.7 Математичні моделі з’єднань. 23

6. Моделі на змінному струмі. 25

7. Матеметичні моделі цифрових пристроїв. 27

Вступ.

Радіоелектроніка – область науки і техніки, яка включає питання використання електромагнітної енергії для передачі, прийому та перетворення сигналів та інформації (оптоелектроніка, технічна кібернетика,обчислювальна техніка).

Радіотехніка – область науки і техніки, зв’зана з генеруванням, перетворенням, випроміненням та прийомом еллектромагнітних хвиль радіочастотного діапазону (3КГц-3ГГц, або 100 Км – 0,1 мм).

РЕА – прилад та технічні пристрої, які перетворюють електричні та електромагнітні сигнали з певними цілями.

РЕЗ – технічний виріб певної складності, в основу дії якого покладені принципи радіотехніки та електроніки.

Рівні РЕЗ – 1) система, 2) комплекс, 3)пристрій, 4) вузол.

РЕ система - сукупність РЕ комплексів, які утворюють єдине ціле і мають властивість перебудови структури з метою раціонального вибору при розв’язанні технічних задач.

РЕ комплексне – сукупність РЕП, які можуть перебудовувати структуру з метою збереження дієздатності в складі Ре системи або в самостійному режимі.

РЕП – функціонально закінчений РЕЗ, який реалізує прийом, перетворення та передачуінінформації аборозв’язує технічну задачу на їх основі.

РЕ вузол – реалізує функції перетворення сигналу та немає самостійного експлуатаційного значення.

Електрична схема РЕЗ – сукупність радіоелементів або у відповідності з принципом дії РЕ засобу, або у відповідальності з функціями, які виконує даний РЕЗ всередині другого РЕЗ більш високого рівня.

Схемотехніка – прикладна наукова дисципліна, яка займається аналізом та синтезом Ел. Схем РЕЗ.

Конструкція РЕЗ – сукупність електронних виробів та конструктивних деталій які знаходяться в певному просторово-механічному та енергетичному взаємозв’язку, забезпечуючи виконання РЕЗ необхідних функцій з високою надійністю.

Надійність – властивість РЕЗ зберігати в часі в установлених межах значення всіх характеристик, параметрів та показників при всіх заданих режимах та умовах (застосування, ремонт, зберігання і. т. д. )

Конструювання РЕЗ – як вид інженерної діяльності сукупність робіт при створенні проекту конструкції РЕА.

Конструювання РЕЗ – як прикладна наукова дисципліна узагальнення методів аналізу та синтезу конструкцій. Теоретичний фрагмент – системний аналіз, матиматичне моделювання, теорія ймовірності та маттематична статистика, теорія надійності, теорія оптимізації і.т.д. В наш час формується самостійна теорія конструювання РЕЗ (ЕОМ – головна технічна база).

Технологія РЕЗ як область техніки – сукупність способів обробки зміни стану, властивостей матеріалів виготовлення напів-фабрикатів для процесу виготовлення РЕЗ.

Технологія РЕЗ як прикладна наукова дисципліна – узагальнене представлення фізичних, механічних, хімічних та інших закономірностейта методів дії на матеріали відповідними знаряддями в-ва.

В наш час розвивається принципово нова технологія проектування – об’єктів проектьування замінюється його моделлю і досліджується з допомогою ЕОМ. Фізичний експеремент замінюється обчислювальним експерементом на математичних моделях РЕЗ. Ключовий момент – математичне моделювання на ЕОМ. Основна трудність – різні фізичні процеси в РЕА описуються різними законами. Вихід-уніфікація математичних моделей різнорідних фізичних процесів.

1. Системні методи в конструюванні технології та надійності рез.

   1. Системний перехід до проектних досліджень рез.

Система - множина, на якій реалізується наперед задане відношення з фіксованими властивостями.

В технічних дослідженнях система – сукупність елементів, об’єднаних деякою формою взаємодії.

Системний підхід – представлення проектуючого обєкту у вигляді замкнутої структури та комплексне, з врахуванням всіх взаємозвязків вивчення обєкту як єдиногоцілого з позицій системного аналізу.

РЕЗ – складний по структурі багатопараметричний та багатоцільовий діалектик протерічивих об’єктів.

Рис. 1. взаємозв’язок трьох основних видів розрахунків при розробці РЕЗ як рухомих об’єктів.

Серйозне порушення системного підходу – спеціалізація інженерних робіт (відділи схематехніків, конструкторів, технологів) і виділення груп по різними розрахунками (теплові, механічні, надійності і.т.д.). системний ефект приводить до того, що окремі характеристики при комплексних випробуваннях не витримуються.

Рис. 2. склад (підсистеми)

складного РЕЗ як системного

Об’єкту проектування.

Алгоритм – група систематехніків складає найкращу послідовність перетворення сигналів і перешкод.

Схема – схемотехніки реалізують алгоритм через сукупність з’єднаних радіоелементів.

Конструкція – створюється проект просторово-матеріального втілення електро. схеми.

Технологія – проектні підрозділи розробляютьтехнологічну документацію, виробничі підрозділи безпосередньо забезпечують виготовлення РЕЗ.

Експлуатація – використання готового РЕЗ по призначенню.

Загально-системні властивості РЕЗ – надійність та якість.

Ознаки системного підходу:

1. Деяка сукупність елементів з досліджуваного об’єкту може розглядатись як самостійна система, а сам ою’єкт при певних умовах стає елементом системи більш високого рівня. Наприклад: конструктивний вузол, технолог. Операція, процес.

2. Повнота елементів системи визначається по силі зв’язку між цими елементами, яка на два порядки більша за силу зв’язку елементів в різних системах. Ця ознака дає можливість досліджувати РЕЗ автономно.

3. Емерджентність – система має нові властивості, які відсутні в окремих елементах.

1.2. Основи системного аналізу.

Операторний опис довільного технічного процесу.

Р ис.3. Формалізація технічного процесу.

Основа системного підходу – розгляд кохного технічного процесу якм інтегрального цілого з внутрішньою організацією, який взаємодіє з зовнішнім середовищем (тобто з умовами експлуатації та іншими системами).

Параметр – числова величина, яка характерезує певну фізичну властивість елемента або взаємозв’язок елементів схеми.

Вихідна характеристика – числова величина y_i ф-ія аргумента 3 яка характеризує властивостьі обєкта РЕЗ – компонент системи, то y_i називається вихідні (зовнішні) параметри.

Прості параметри – ємність, індиктивність, модуль пружності, питома густина, питома теплоємність, геометричний розмір. Узагальнені параметри – функції від простих параметрів і характерезують сукупні властивості, наприклад електричні і теплові постійні часу, електричні, механічні та теплові коофіцієнти передачі вузлів і т.д.

Вхідна характеристика – змінна фізична величина Х_і , яка викликає динамічну зміну фізичного процесу в схемі при незмінних значеннях його параметрів.

Зовнішній фактор – фізична величина Z_i з природою, відмінною від проресу, і яка викликає зміни параметрів схеми незалежно від вхідних характеристик. На параметри всіх процесівв РЕЗ впливає технологічний фактор та часовий фоктор.

Параметрична чутливість системи – властивість змінювати вихідні характеристики при зміні внутрвшніх параметрів (вхідні характеристики розглядаються як незмінні).

Абсолютна ф-ія чутливості (Ф4) - вектор розрахункових значеньпараметрів.

- малі варіації.

Тоді , (3) (1.3)

де

. (4) (1.4)

абсолютна матриця чутливості, причому

, .

– відносна варіація j-ї характеристики.

(1.4) – лінійна частина розкладу в ряд Тейлора біля розрахункової точки. Для більш точної варіації треба взяти вищі похідні з повної ф-ли Тейлора, (це є ФЧ відповідних порядків).

Після нескладного перетворення ряду Тейлора абсолютну ФЧ р-го порядку можна представити як

(1.5)

Введемо відповідності форми представлення даних:

(1.6)

відносно-абсолютна ФЧ (зв’язок між δy_і та Δq_k).

– відносна варіація К-го параметра,

, – (5) (1.7)

відносна ФЧ (зв’язок між δy_і та δq_k).

– (1.8)

абсолютно-відносна ФЧ (зв’язок між Δy_і та δq_k).

Теоретичні дослідження показали, що при великих варіаціях параметрів замість точної ф-ли Тейлора з обмеженою кількістю членів можна користуватись (1.3),

Тобто

(1.9)

де – середня ФЧ, яка рівна середньому арифметичному значенню ФЧ в т. та т. , де всі параметри одержали max . ФЧ буде розраховуватись по трьом точкам – , , .

Пряме перетворення Лапласа для абсолютної ФЧ:

, (1.10)

при це є перетворення Фур’є.