_{Складання} таблиці вихідних даних для розрахунку сумарної інтенсивності відмов. Попередній розрахунок надійності, графік залежності P(t)=f(t). Кінцевий розрахунок надійності з урахуванням коефіцієнтів впливу, складання графіку P(t)=f(t). Порівняння висновків попереднього та кінцевого розрахунку надійності

_{Розрахунок надійності}

Надійність – це властивість виробу виконувати задані функції в певних умовах експлуатації при збереженні значень основних параметрів в заданих межах.

Надійність характеризується рядом розрахункових показників, найбільш важливими з яких є інтенсивність відмов, середнє напрацювання до відмови, імовірність безвідмовної роботи.

Імовірність безвідмовної роботи вказує на те, яка частина виробів із заданої їх кількості буде працювати безвідмовно протягом заданого часу t_Р. Для більшості радіоелектронних пристроїв імовірність безвідмовної роботи залежить як від фізичних властивостей, так і від часу t_Р, протягом якого пристрій повинен працювати безвідмовно:

, (2.3)

де e – основа натурального логарифма;

λ – інтенсивність відмов.

Інтенсивністю відмов називають кількість відмов за одиницю часу, що приходиться на один виріб, який продовжує працювати в даний момент часу:

, (2.4)

де n – кількість елементів, що відмовили за час випробувань;

N – кількість елементів, що нормально працюють в кінці випробувань;

t_P – час випробувань;

Інтенсивність відмов пристрою, що складається з m різних елементів (рівнонадійних груп елементів), визначають по формулі:

, (2.5)

де λ₁, λ₂, λ₃, … λ_m – інтенсивності відмов першого, другого, третього, m-го елементів (або груп елементів) з урахуванням всіх діючих факторів;

m – кількість груп рівнонадійних елементів.

Важливою характеристикою надійності виробів є середнє напрацювання до відмови ТСР. Допустимо, що певна кількість апаратів одного і того ж типу експлуатується протягом заданого часу в певних умовах (при заданих змінах температури навколишнього середовища, тиску, вологості і т.ін.). При цьому реєструється сумарна кількість годин t, протягом яких експлуатувалися всі апарати, і кількість відмов n, які виникали при цьому. В цьому випадку середнє напрацювання до відмови визначається наступним виразом:

. (2.6)

Формула (2.6) має імовірнісний характер. Це означає, що час до виникнення відмови в одних виробів більший, а в других – менший за значення, яке розраховане за формулою (*). Тому відрізок часу від ввімкнення приладу до відмови не може повністю характеризувати властивості виробів.

Середнє напрацювання до відмови знаходять при перевірці великої кількості виробів. Чим більше значення ТСР, тим краща надійність виробу. Інтенсивність відмов і середнє напрацювання до відмови пов’язані між собою зворотньо-пропорційною залежністю:

. (2.7)

Інтенсивність відмов елементів виробу залежить від конструкції, якості виготовлення, умов експлуатації та електричних навантажень в схемі.

Всі елементи електронних пристроїв характеризуються допустимими навантаженнями по потужності розсіювання, струмах, напругах і т.ін. Отже, робота елементів при гранично допустимих навантаженнях зменшує термін їх служби і не гарантує надійної роботи. Зменшення навантажень до оптимальних збільшує надійність роботи.

Значення реального навантаження визначають по статистичних даних експлуатації і вимірюваннях режимів роботи елементів. Для оцінки режиму роботи використовують коефіцієнт навантаження по потужності та по напрузі.

Коефіцієнт навантаження по потужності:

, (2.8)

де Р_Р – робоче значення потужності розсіювання;

Р_Н – номінальне значення потужності розсіювання.

Коефіцієнт навантаження по напрузі:

, (2.9)

де U_Р – робоче значення напруги;

U_Н – номінальне значення напруги.

При розрахунку, коефіцієнт електричного навантаження, як правило, приймають рівним: К_Р = 0,4 – 0,8.

Істотний вплив на температуру всередині апаратури і температуру окремих елементів має температура навколишнього середовища. Сезонні коливання температури досягають значень 60-80 ^оС, добові – 10-40 ^оС.

Негативну дію на надійність проявляють як від’ємна, так і висока плюсова температура. Особливо помітний вплив на зростання інтенсивності відмов має дія плюсових температур. Так, наприклад, при збільшенні температури від +20 до +85 ^оС в три рази збільшується інтенсивність відмов германієвих транзисторів, кремнієвих транзисторів – в два-три рази.

Підвищена вологість також є одним з факторів, що найбільш негативно впливає на показники надійності РЕА. Нормальною вважають відносну вологість повітря 60 – 65%. При відносній вологості 80% повітря вважають вологим. Для тропічних районів характерною є підвищена вологість (до 98%).

Вплив вище перерахованих факторів (підвищена температура і вологість) на надійність роботи РЕА враховується за допомогою введення коефіцієнту впливу температури і вологості К_В. Значення цього коефіцієнту для різних умов експлуатації наведені в таблиці 2.3.

Таблиця 2.3.

Поправочні коефіцієнти кв.

Вологість, %	Температура, оС	КВ
60 – 70	+20...+40	1,0
70 – 80	+20...+40	1,5
80 – 90	+20...+25	1,8
90 – 98	+20...+25	2,0
90 – 98	+30...+40	2,5

Вплив механічних факторів (вібрацій, ударних навантажень) враховується коефіцієнтом К_М (таблиця 2.4), вплив атмосферного тиску – коефіцієнтом К_А (таблиця 2.5).

Таблиця 2.4.

Поправочні коефіцієнти км.

Умови експлуатації	КВ
	При вібрації	При ударах	При сумарному впливі
Лабораторні	1,00	1,00	1,00
Стаціонарні	1,04	1,03	1,07
Переносні	1,1	1,2	1,32
Автомобільні	1,35	1,08	1,46
На залізниці	1,4	1,1	1,54
На кораблях	1,3	1,05	1,37
На літаках	1,46	1,13	1,65

Таблиця 2.5.

Поправочні коефіцієнти ка.

Висота, км	Тиск, мм. рт. ст.	КА
0 – 1	700 – 670	1,0
1 – 3	670 – 520	1,1
3 – 8	520 – 230	1,2
8 – 15	230 – 105	1,3
15 – 30	105 – 8,5	1,4

Інтенсивності відмов при температурі Т = +20 ^оС та при коефіцієнті навантаження К_Н = 1 позначають λ₀ і приводять їх орієнтовні значення для різних типів (груп) елементів в довідниковій таблиці. (таблиця 2.6).

Інтенсивність відмов при заданих значеннях температури навколишнього середовища і коефіцієнта навантаження обчислюється за формулою:

, (2.10)

де α – поправочний коефіцієнт, що враховує температуру та К_Н і орієнтоване значення якого для відповідного типу елементів також приводиться в довідниковій таблиці (таблиця 2.6).

Поправочний коефіцієнт К_λ, який враховує умови експлуатації пристрою, тобто вплив вологості, тиску та механічних впливів, розраховується за формулою:

. (2.11)

З урахуванням поправочного коефіцієнта К_λ можна розрахувати інтенсивність відмов РЕА по такій формулі:

(2.12)

Таблиця 2.6.

Інтенсивності відмов основних радіоелементів.

Виріб	Тип	Інтенсивність відмов λ0·10-6, 1/год
1	2	3
Інтегральні мікросхеми	Гібридні Напівпровідникові	0,05 – 0,1 0,01 – 0,03
Транзистори	НЧ кремнієві НЧ германієві ВЧ кремнієві ВЧ германієві Мікромодульні Мікрохвильові	3,0 – 4,0 4,6 1,7 2,6 1,0 9,7
Діоди	Випрямляючі малої потужності Випрямляючи великої потужності Стабілітрони малої потужності Стабілітрони середньої потужності Варікапи Імпульсні Світлодіоди	0,7 – 0,2 5,0 – 6,0 2,4 – 4,5 6,2 5,0 1,2 – 3,0 2,8 – 4,0
1	2	3
Конденсатори	Слюдяні, керамічні Скляні Паперові, плівкові Електролітичні Змінні повітряні Підстроювальні керамічні	1,2 – 1,4 1,6 1,8 – 2,0 2,2 – 2,4 0,034 2,5
Резистори	Недротяні постійні 0,125 – 0,5 Вт. Недротяні постійні 1,0 – 2,0 Вт. Дротяні постійні 0,5 – 5,0 Вт Недротяні змінні Дротяні змінні	0,4 – 0,8 1,0 – 2,0 1,0 – 3,0 2,5 – 5,0 2,4 – 3,2
Індуктивні елементи	Трансформатори сигнальні Трансформатори живлення Дроселі Котушки індуктивності Головки магнітні	0,1 – 2,1 3,0 1,0 0,5 0,9
Джерела живлення	Акумулятори Батареї елементів	0,3 – 19,0 5,0 – 30,0
Електровакуумні прилади	Тиратрони Лампи неонові Лампи розжарення Електронно-променеві трубки Електронні лампи приймальні Електронні лампи високовольтні	2,5 – 15,0 0,02 – 1,5 0,1 – 1,2 1,0 – 3,0 2,0 4,8
П’єзоелементи	Головки звукознімачів Резонатори кварцеві Лінії затримки Фільтри	1,8 – 2,0 0,2 2,7 0,79
1	2	3
Електромеханічні перетворювачі та прилади	Головки динамічні Мікрофони Телефони головні Вимірювальні прилади Електродвигуни постійного струму Електродвигуни асинхронні Електродвигуни синхронні	3,0 – 6,5 3,0 – 10,0 10,0 3,0 – 7,3 9,3 8,6 0,36
Антени	Антени телескопічні Антени магнітні	0,36 0,5
Комутаційні елементи та з’єднувачі	Пайки Друкована плата Роз’єм (на один контакт) Перемикач (на один контакт) Гнізда (на один контакт) Тумблер (на один контакт) Запобіжник Провідники і пайки навісні Реле малогабаритні (на одну контактну групу) Реле потужні (на одну контактну групу) Реле теплові	0,01 0,1 0,05 0,25 – 0,5 0,01 – 0,02 1,1 – 2,2 0,5 0,02 1,0 – 2,2 2,0 – 5,6 4,0 – 6,2

Таблиця 2.7.