§ 2.8. Надежность средств измерений

Использование для технологических измерений все более сложных измерительных приборов, преобразователей и систем определяет необходимость количественной оценки надежности их функциони­рования.

В общем случае надежность — свойство изделия (в том числе средства измерений) выполнять заданные функции, сохраняя экс­плуатационные показатели в заданных пределах в течение требуе­мого промежутка времени или требуемой наработки. Применитель­но к средствам измерения такими показателями являются норми­руемые метрологические характеристики.

Под наработкой (наработкой на отказ) для средств измерений понимают продолжительность безотказной работы.

Количественными оценками надежности обычно служит вероятность безотказной работы средства измерений и интенсивность потока отказов для времени, в течение которого обеспечивается заданная вероятность безотказной работы.

Вероятностью безотказной работы называют вероятность того, что в определенных условиях в пределах заданной продолжитель-1 пости работы отказов не возникает.

Вероятность безотказной работы Р( ) средств измерений явля­ется экспоненциальной функцией времени работы:

(2.46)

Здесь λ(τ)—интенсивность (параметр) потока отказов, определя­емая отношением частоты отказов к вероятности безотказной ра­боты.

В начальный период работы обычно происходит приработка средств измерений, при этом выявляются скрытые дефекты, опре­деляющие большую интенсивность отказов λ(τ). В интервале вре­мени, определяющем период нормальной работы средства измере­ний, интенсивность отказов практически постоянна. Начиная с не­которого момента времени, интенсивность отказов постепенно воз­растает, что определяется выработкой средством измерений уста­новленного ресурса. Для периода нормальной работы средства из­мерений из (2.46) при постоянном значении λ(τ) для вероятности безотказной работы можно получить

Р (τ) = е^{- λ(τ)τ} , (2.47)

здесь Р(τ), как и λ(τ),— величина постоянная.

Учитывая, что период приработки мал, можно определить время безотказной работой Т_р измерительного устройства:

T_p=1/ λ(τ) . (2.48)

Эту величину называют также временем наработки на отказ.

Приведенные сведения справедливы как для элементов, входя­щих в состав измерительных приборов или преобразователей, так и для измерительных систем, представляющих собой совокупность последних.

Если принять, что измерительная система содержит n измери­тельных устройств, вероятности отказов которых равны P₁(τ), Р₂(τ), ..., Р_i(τ), ,.., Р_n(τ), и считать, что отказ любого из измери­тельных устройств приводит к отказу измерительной системы, то для вероятности отказа P_c(τ) этой системы запишем

, (2.49)

(2.50)

где Р_i(τ) — вероятность отказа і-го измерительного устройства; λ(τ) — интенсивность потока отказов i-го измерительного устройства;

λ_с(τ) = — Интенсивность потока отказов измерительной системы.

Среднее время безотказной работы измерительной системы будет

(2.51)

Для увеличения надежности средств измерений применяются блочно-модульный принцип построения, используют облегченный режим работы отдельных элементов и узлов, применяют резерви­рование элементов и целых измерительных устройств.