Геометричний метод рхнк

Геометричний метод РХНК базується на реєстрації просторового розміщення максимуму інтенсивності радіохвильового пучка, який пройшов через об’єкт контролю чи відбився від його внутрішньої поверхні. Цим методом контролюють об’єкти контролю у вигляді пластин, листів, стінок з розмірами значно більше . Зміщення максимуму енергії випромінювання прямо пропорційне товщині шару, а величина  чи  не впливає на розміщення максимуму (вони впливають лишень на інтенсивність сигналів але лише не на їхній просторовий розподіл). Це важливо, бо зменшується роль заважаючих факторів.

Спотворення можуть внести неоднорідності в матеріалі об’єкта контролю, неідеальності поверхні розділу середовищ. Неоднорідності поверхні повинні бути малі в порівнянні із /4.

Рисунок 3.42 - Схема ходу радіохвильового променя через діелектрик.

_(3.28)

В РХНК геометричним методом визначення місця максимуму інтенсивності НВЧ-випромінювання відбувається шляхом аналізу розподілу інтенсивності випромінення в просторі. Найбільш надійно знаходити максимум, записуючи криву розподілу на папір, магнітофонну стрічку, в пам'ять ЕОМ і т.п., прив'язуючи цей розподіл до механізму переміщення. Якщо максимум гострий, чіткий, то можна використовувати і прямо показуючі прилади. В зв'язку з цим геометричний метод має великий час вимірювання, тобто малу продуктивність, і його використовують при великих товщинах b чи при сильних варіаціях  чи , коли інші методи не дозволяють проводити НК з потрібною достовірністю. Як приклад може бути товщиномір СТ-11л:

Рисунок 3.43 - Схема установки СТ-11л.

За допомогою механізму переміщення пересувають приймальний рупор Р₂, відзначаючи на діаграмі найбільший максимум, і, вимірюючи віддаль від максимуму до випромінюючого рупора Р₁, визначають за формулою товщину шару b. Якщо параметри  і , а значить N невідомі, то застосовують двопараметровий спосіб: вимірюють l₁ та l₂ при різних кутах 1 та 2 . Тоді вираз для товщини буде:

. (3.29)

Геометричним методом контролюють товщину гарячих листів в процесі прокату при двосторонньому доступі. Використовуючи дві випромінюючі приймальні антени з обох боків листа. При суворо фіксованій віддалі між антенами фактично вимірюють віддаль до поверхонь листа, в порівнянні з іншими методами (вихрострумовий, радіаційний, ультразвуковий) цей метод має великі переваги: безконтактність; на результати не впливають властивості металу, температура і швидкість руху листа.

Розрахувати і побудувати авковаріаційну функцію для такого аналітично заданого періодичного інформаційного сигналу:

5.Розрахувати і побудувати авковаріаційну функцію для такого аналітично заданого періодичного інформаційного сигналу:

Z(t)=B₀ sin (2ft + ) + B₁,

де В₀=10мТл; f=50Гц; = ; В₁=0,3Тл.

№25

1. Показники безвідказності електровимірювальних приладів. Показники надійності

Однією з проблем, яка в даний час актуально постала перед приладобудівниками, є підвищення надійності приладів.

Під надійністю розуміють властивість об'єкта зберігати у часі у встановлених межах значення всіх параметрів, що характеризують здатність об'єкта виконувати необхідні функції в заданих режимах і умовах застосування.

Таким чином, надійність характеризує поведінку об'єкта, у нашому випадку приладу, у часі і є узагальненим поняттям, що включає в себе безвідмовність, довговічність, ремонтопридатність і збереження.

Розглянемо ці терміни і дамо скорочені їх визначення.

Безвідмовність – це властивість об'єкта безперервно зберігати працездатний стан протягом деякого часу. При цьому не допускаються перерви або зупинки в роботі об'єкта.

Так, наприклад, якщо у звичайному манометрі зламалася стрілка, то безвідмовність в роботі манометра порушена і наступила відмова, яка полягає в порушенні працездатного стану об'єкта.

Безвідмовність, таким чином, характеризує здатність приладу працювати до першої відмови.

Якщо нас цікавлять можливості роботи приладу до повного використання його технічних можливостей, застосовується поняття довговічності.

Довговічність – це властивість об'єкта зберігати працездатний стан до настання граничного стану.

Згідно з вищенаведеного, працездатний стан - це такий стан об'єкта, при якому всі параметри, що характеризують здатність об'єкта виконувати задані функції, відповідають нормативним вимогам, а граничний стан – це стан, при якому подальше застосування об’єкта є недопустимим.

Після відмови працездатність приладу, як правило, може бути відновлена. При цьому відновлення буде більш або менш тривалим процесом в залежності від характеру відмови і конструкції приладу. Тому в характеристику надійності введене поняття, що визначає придатність приладу до ремонту – ремонтопридатність.

Ремонтопридатність – це властивість об'єкта, яка полягає в його здатності до попередження і виявлення причин виникнення відмов, відновлення його працездатного стану шляхом технічного обслуговування і ремонту. Вона характеризується витратами часу і коштів на відновлення приладу після відмови і на підтримку його в працездатному стані. Потрібно зазначити, що практичне використання приладів вимагає не тільки високої безвідмовності, але і високої ремонтопридатності, що дозволяє швидко відновити прилад після його виходу з ладу.

Зміна стану приладу можлива не тільки під час його використання, але і при зберіганні на складі, при транспортуванні тощо. Мають місце випадки, коли після транспортування прилад або зовсім втрачає свою працездатність, або його показники точності настільки знижуються, що він практично стає непридатним до експлуатації. Ця властивість приладу також має своє відображення в по-казниках надійності.

Властивість об'єкта зберігати значення показників безвідмовності, довговічності і ремонтоздатності протягом і після зберігання, а також в процесі і після транспортування називається його збереженістю.

Всі чотири вказаних властивості – безвідмовність, довговічність, ремонтопридатність і збереження в сукупності характеризують надійність засобів вимірювальної техніки. При цьому залежно від умов та, або інша властивість може бути домінуючою.

В умовах, коли ремонт і відновлення приладів здійснити практично неможливо, наприклад, при відмові в літальних апаратах під час польоту в повітрі, в космосі, в приладах, які працюють під водою або в інших екстремальних умовах, найважливішою їх властивістю є безвідмовність.

Для вимірювальних систем, що є досить дорогими, природно вимагати підвищеної ремонтопридатності і пов'язаної з нею довговічності, що дозволяє повністю використати можливості таких систем. У свою чергу, при постачанні приладами окремих районів країни, перевезенні їх в інші країни на перший план може виступити інша властивість приладу – його збереження.

Для кількісної характеристики надійності введений ряд показ-ників, які згруповані по таких властивостях, як: безвідмовність, довговічність, ремонтопридатність і збереження.

Показники безвідмовності базуються на події – відмові. Тому спочатку детальніше розглянемо це найважливіше поняття надійності.

Відмови можуть бути пов'язані або не пов'язані з відмовами інших об'єктів. Незалежна відмова не пов'язана з відмовою іншого об'єкта, залежна відмова зумовлена саме відмовою іншого об'єкта.

Прикладом залежної відмови можна вважати відмову вимірювальної системи, що складається з декількох елементів, якщо вийшов із ладу один з них, або відмова точних елементів приладу, якщо зламалася запобіжна муфта пристрою тощо.

По характеру процесу виявлення розрізняють раптову і поступову відмови. Раптова відмова характеризується стрибкоподібною зміною значень параметрів об'єкта, а поступова відмова – поступовою їх зміною.

Раптова відмова може наступити в будь-який момент, зокрема, навіть на початку експлуатації приладу. Її передбачувати і попередити є неможливим.

Інша ситуація має місце при поступовій відмові. Така відмова є наслідком накопичення порівняно малих і повільних змін властивостей виробу, наприклад, внаслідок зношування поверхонь тертя.

Відмова внаслідок зношування деталей пристроїв при їх терті, внаслідок чого прилад втрачає точність, є характерною поступовою відмовою. Її можна передбачувати і навіть уникнути, своєчасно замінюючи зношені деталі елементів приладів новими.

По причинах виникнення відмови можуть бути конструкційними, виробничими і експлуатаційними.

Конструкційна відмова виникає внаслідок недосконалості встановлених правил і норм конструювання приладу. Виробнича відмова зумовлена недосконалістю або порушенням процесу виготовлення або ремонту об'єкта, а експлуатаційна відмова – порушенням умов його експлуатації.

Конструкційні відмови приладів часто виникають внаслідок недостатньої міцності елементів, неправильного вибору режиму роботи приладу, невдалого компонування вузлів, відмова одного з яких спричиняє за собою відмови інших.

Виробничі відмови в основному зумовлені неякісним виготовленням елементів приладів і їх збиранням. Часто до таких відмов призводить порушення сортності матеріалів і інших комплектуючих елементів.

Експлуатаційні відмови приладів, в свою чергу, пов'язані із впливом недопустимо великих навантажень, високих або низьких температур, ударів і інших впливів, непередбачених режимом їх експлуатації.

Серед показників безвідмовності широке поширення мають ймовірність безвідмовної роботи, середнє напрацювання до відмови, гамма-процентне напрацювання до відмови і інтенсивність відмов.

Найбільш загальною характеристикою роботи приладу є ймовірність безвідмовної роботи, тобто ймовірність того, що в межах заданого часу роботи не буде жодної відмови. Ймовірність безвідмовної роботи є функцією часу і може бути задана аналітично, таблицею або графіком.

Напрацюванням називається тривалість або об'єм роботи об'єкта, а напрацюванням до відмови

- тривалість або об'єм роботи об'єкта до виникнення першої відмови.

Наприклад, якщо ймовірність безвідмовної роботи приладу протягом 2000 годин = 0,95; то це означає, що в середньому із великої кількості приладів даного типу біля 95% будуть працездатними більше 2000 годин.

Ймовірність змінюється від нуля до одиниці і, природно, чим ближче вона до одиниці, тим більшою є безвідмовність приладу. На практиці задовільним вважається, коли ≥ 0,90. Але в загальному залежить від призначення і типу приладу.

Ймовірність безвідмовної роботи приладу протягом часу від 0 до визначається по формулі:

, (7.1)

де – функція розподілу напрацювання до відмови, тобто тривалості роботи до виникнення першої відмови.

Знаючи ймовірність безвідмовної роботи легко визначити ймовірність відмови , оскільки вони разом взяті створюють достовірну подію з ймовірністю появи одиниця. Тоді ймовірність хоч би однієї відмови протягом часу від 0 до буде такою:

. (7.2)

Середнім напрацюванням до відмови називається математичне сподівання часу напрацювання об'єкта до першої відмови. Якщо відома щільність розподілу часу напрацювання приладу до відмови, тоді

. (7.3)

Гамма-відсоткове напрацювання до відмови – це час напрацювання, протягом якого відмова об'єкта не виникає з ймовір- ністю γ. При використанні формули (7.1) гамма-відсоткове напрацювання до відмови визначається із наступного рівняння:

(7.4)

де – ймовірність безвідмовної роботи у відсотках

При = 50% гамма-відсоткове напрацювання до відмови має назву медіани напрацювання.

Якщо ймовірність безвідмовної роботи приладу для часу = 1000 год = 0,95, то цей час є 95%-ним напрацюванням до відмови.

Відносно складним показником безвідмовності є інтенсивність відмов , що визначається як умовна щільність ймовірності часу виникнення відмови об'єкта, що невідновлюється, яку знаходять для моменту часу, що розглядається при умові, що до цього моменту відмова не виникла. Якщо число деталей, що відмовили за період часу протягом часу від до дорівнює , а число деталей, що безвідмовно проробили за час t дорівнює , то інтенсивність відмов в момент часу згідно з визначенням умов-ної щільності ймовірності дорівнює

(7.5)

Якщо на початку є деталей і ймовірність безвідмовної роботи деталі за час дорівнює , то число деталей, що безвід- мовно проробили протягом часу буде , а за час . Тоді число деталей, що відмовили протягом часу буде такою: . Підставляючи знайдені значення в формулу (7.5) інтенсивності відмов, отримаємо, що

(7.6)

Інтегрування останнього виразу в межах від 0 до приводить до наступної залежності:

звідки

(7.7)

Формула (7.7) зв'язує інтенсивність відмов з ймовірністю безвідмовної роботи.