10. Надежность измерительных преобразователей

Надежность- свойство изделия выполнять заданные функции, сохраняя при этом эксплуатационные показатели в заданных пределах в течении требуемого промежутка времени.Работоспособность – состояние изделия, корда его погрешности не выходят за пределы установленных эксплуатационных допусков.Отказ – событие, заключающееся в нарушении работоспособности.Безотказность ИП – свойство сохранять работоспособность в течении некоторой наработки без вынужденных перерывов.

Ремонтопригодность–свойство ИП к восстановлению работоспособности путем ТО и ремонтов.Сохраняемость – свойство изделия сохранять эксплуатационными показатели в течении и после установленных сроков хранения и транспортировки.Долговечность – свойство ИП сохранять работоспособность до предельного состояния.

Следует различать неисправности, вызывающие отказы и неисправности, не приводящие к отказам.

Критерии отказа

1.Дискретные устройства (вх. вел.Х и вых. Y могут принимать 0 или 1). При исправной работе: X=0 => Y=0; X=1 => Y=1 При отказе:X=0 =>Y=1 (несрабатывание); X=1 => Y=0 (ложное срабатывание)

2.ИП, у которых одна из величин Х или Y является непрерывной, тогда при исправной работе

Y = 0 , Х < ХЗАД; У= 1 , Х ≥ ХЗАД. Критерием отказа является событие: │ХСРАБ – ХЗАД│> Δ

где ХСРАБ – фактическое значение Х, при котором срабатывает сигнализатор; Δ – абсолютная величина отклонения Х от ХЗАД в момент срабатывания.

3.Для ИП с непрерывными X и Y – отказом следует считать наступление событие: │y – y0│> δ, где y – фактич. значение вых. сигнала при подаче на вход вел. Х; y0 – знач. вых. сигнала, отвечающее действительному значению измеряемой величины Х с учетом заданной функции преобразователя (yЗАД);

δ – половина абсолютной величины поля эксплуатационного допуска на погрешность выходного сигнала.

Неравенство:│ζ│>ε, где ζ=(y- y0)/ yД–приведенная относительно погрешности прибора; ε = δ/ yД

За характером изменения погрешности на выходе ИП с непрерывным сигналом различают отказы:

Внезапные отказы сопровождаются скачкообразным изменением погрешности выходного сигнала ИП на величину, обычно превышающую допуск. Причина: механическая поломка детали, заклинивание, обрывы или короткое замыкание электрических цепей, отключение электропитание.

Постепенные отказы характеризуются постепенным изменением погрешности выходного сигнала. Причины: износ элементов ИП, изменение сопротивления резисторов, сопротивление изоляции (старение)

Отказы :устойчивыми и неустойчивыми. Важным показателем является интенсивность внезапных отказов λ(t)–это отношение числа ΔN внезапно отказавших приборов за малый промежуток времени Δt к величине этого промежутка и к числу приборов Nt , т.е. : λ(t)= ΔN / (N0 Δt Nt)

11. Комплексирование измерительных преобразователей

Главная задача: алгоритм обработки избыточной информации y= F(y1,y2,,yn) должен обеспечивать исключение из рассмотрения сигналов отказавших датчиков с определенными весовыми коэффициентами. В целом построенным, поэтому принципу ИП с функциональной избыточностью, содержащий n первичных датчиков и ВУ, можно рассматривать как ИП с одним входом Х и одним выходом Y, обладает более высокой точностью и надежностью, чем первичные ИП 1,2,…,n.

Критерием оптимальности алгоритма обработки избыточной информации:D(y – у0) = DMIN

y0 – знач. вых. сигнала, отвечающего действительному знач. измеряемой вел. в соответствии с заданной функцией преобразователя у = f( Х )

Различают следующие случаи и виды алгоритмов:

1.Вероятность внезапного отказа датчиков мала по сравнению с вероятностью с постепенного отказ у = Σ βIyI , где βI = 1/ (DI Σ (1/ DK))-весовой коэффициент, зависящий от дисперсии погрешности всех n датчиков.DI, DК – дисперсии погрешностей i-го и к-го датчиков

Если все датчики однотипные, то : D1 = D2 =…= DN и βI = 1/ n при этом алгоритм упрощается: у = у1+у2+…+уn т.е. дисперсия погрешности уменьшается в n раз.

n

2.Вероятность внезапного отказа датчиков значительно выше,чем вероятность их постепенного отказа. Тогда алгоритмом будет ф-я мажорирования:у = maj (у1,у2,,уn) = max (min F1, min F2, ,min Fcn(n+1) /2)

где F1, F2… - отличающиеся друг от друга совокупность сигналов уI в количестве (n+1)/2 ; cn(n+1) /2 – число сочетаний из n по (n+1) /2

Ф-я мажорирования – это операция математической логики, заключающая в выборе среднего по величине числа из ряда чисел у1, у2,…,уn при нечетном n.

Например, если n=7, причем y1 < y2 < y3 < y4 < y5 < y6 < y7 , то у = у4

Если вероятность внезапных и постепенных отказов более или менее равноценна, то субоптимальный алгоритм : у = Σ βIуI где βI = 1/ (DJ Σ (1/ DK)) – весовой коэффициент, учитывающий m сигналов из n : DI , DК – дисперсии погрешностей i-го и к-го датчиков; уI – вых. сигнал j-го датчика; m – число сигналов датчиков для которых соблюдается неравенство │уI – у │≤ δ0,при этом остальные n-m сигналов для которых │уI – у │> δ0 не учитывается (отбрасывается) δ0 – половина абсолютной величины заданного поля допуска на погрешность датчика.В этом случае вых. сигнал вычисл. уст-ва равен среднему сигналу, взвешенному из вх. сигналов, отличающихся от вых. сигнала не более чем на вел. задан. порога δ0. Т.е. выч. ус-во определяет среднее взвешенное из сигналов исправных датчиков, а сигналы неисправных отбрасываются.