книги из ГПНТБ / Князев А.Д. Элементы теории надежности радиоэлектронной аппаратуры учеб. пособие
.pdfнута в течение 51 часа, P(t)—0,9 |
— в течение 510 часов и |
P ( t ) — 0,8 — в течение 1122 часов. |
|
Пользуясь тем же примером расчета, можно оценить влияние на надежность усилителя температуры окружаю щей среды. С этой целью предположим, что усилитель все рабочее время используется в условиях нормальной темпе ратуры окружающей среды, имея тот же. внутренний пере грев элементов. Рассчитав тем же способом надежность усилителя в функции времени (пунктирная кривая на рис. 55), можно заключить, что она значительно повыси-
6 часах
Рис. 55. Расчетная зависимость надежности усилителя от времени в соответствии с данными табл. 6-2
лась. Так, например, если при 1000 часов наработки вероят ность безотказной работы усилителя Р(і) —0,83, то при снижении температуры она равна величине 0,918. Или, на пример, если в заданных при расчете условиях усилитель может работать 510 часов с вероятностью безотказной ра боты 0,9, то при снижении температуры окружающей сре ды он может с той же надежностью работать в течение 1220 часов, т. е. более, чем вдвое больший срок.
Изложенный метод расчета надежности изделия по вне запным отказам (априорный анализ) базируется на приня той модели отказов и на величинах интенсивности отказов элементов, полученных из статистических испытаний этих
П О
элементов или эксплуатационных данных. Точность такого расчета зависит от того, насколько принятая модель экспо ненциальной зависимости отказов и используемые данные интенсивности отказов близки к действительности. Однако ьо многих практических случаях, особенно при анализе сложного изделия с большим числом элементов, сведений о точности расчета бышает недостаточно. В таких случаях целесообразно провести оценку надежности изделия по ре зультатам экспериментального исследования (апостериор ный анализ). Это исследование должно носить статистиче ский характер.
При определении статистических данных надежности изделия приходится считаться с тем, что число испытуемых изделий невелико и время испытаний ограничено. Это осо бенно справедливо для этапа конструирования изделия, на котором, как правило, нет возможностей для широкого экс периментирования. При ограниченных статистических дан ных, как известно, результаты эксперимента являются слу чайными и их «точечная» оценка не имеет необходимой до стоверности. В этих случаях приходится прибегать к ин тервальной оценке результатов испытаний, устанавливая с определенной достоверностью («доверительной вероят ностью»), что ошибки испытаний не выйдут за некоторые пределы («доверительные интервалы»). Поэтому при экс периментальных исследованиях надежности изделий при ходится оценивать доверительные интервалы для результи рующих статистических характеристик так, чтобы с задан ной достоверностью можно было бы утверждать, что истин ное значение искомых данных находится в пределах такого то интервала. Например, среднее время безотказной рабо ты изделия может составлять 500±30 часов, т. е. находиться между 470 и 530 часами. Ширина доверительного интервала определяется количеством информации, полученными в ре зультате опыта, и' чем больше объем проведенных испыта ний, тем меньше ширина этого интервала.
Доверительные интервалы |
могут |
быть |
двусторонними |
||
или односторонними — верхними или нижними. |
В случае |
||||
двустороннего доверительного |
интервала можно |
записать, |
|||
например, для среднего времени безотказной |
работы Г*, |
||||
что оно находится в пределах |
Гмин и |
Тм а К с |
и |
что |
вероят |
ность нахождения его в этих пределах |
|
|
|
||
Р[ТМин<Т*<Т |
|
|
|
|
|
|
максі |
— I I |
|
|
|
где Y —коэффициент доверия. |
111 |
|
Для одностороннего доверительного интервала можно записать
—верхний интервал, или
Р{ Г м и я < 7 , * ] = ѵ -
—нижний предел.
Коэффициент доверия у обычно является заданным. При определенной ширине доверительного интервала коэффи циент доверия может быть тем больше, чем больше объем проведенных испытаний.
Рассмотрим, как определяется интервальная оценка ре зультатов экспериментальных исследований надежности из делия. Пусть в результате испытаний на надежность партии из N однотипных изделий получено п внезапных отказов. Определим вначале суммарную наработку всех изделий за время испытаний, проводившихся в одинаковых условиях
N
i-l
где ti — наработка і-го изделия.
Далее вычислим среднюю наработку изделия на один отказ
|
Т* = |
т |
|
|
|
|
N |
|
|
|
|
|
п |
|
если испытания прекращаются непосредственно после тг-го |
||||
отказа. |
|
|
|
|
Поскольку для внезапных отказов постулируется экспо |
||||
ненциальный закон надежности, |
то |
из |
теории вероятнос |
|
тей следует, что в этом |
случае величина 2TVA. имеет рас |
|||
пределение по закону X2. При этом |
с |
достоверностью у |
||
можно утверждать, что |
величина |
2TN\ |
находится в преде |
|
лах |
27л, X > х 2 |
|
|
|
Х3 і-Т (2n) > |
+ т (2л). |
(6-4) |
||
2 |
|
Т |
|
|
Число 2п — удвоенное число отказов — для распределения X2 называется числом степеней свободы. Значения х2 _т (2п) и
Х|+ т (2«.) |
для разного числа степеней свободы табули- |
~2~ |
|
112
]рованы и находятся из соответствующих таблиц, состав ленных для различных величин коэффициента доверия у .
Неравенство (6-4) легко преобразуется к следующему виду:
2 Т |
^ < Г * < - ^ , |
(6-5) |
|
XÏ_T |
(2я) |
Х і + 7 (2/г) |
|
пользуясь которым можно определить доверительные интер валы для значения средней наработки на один отказ с до стоверностью у .
Предположим, например, что требуется определить 90%-ный доверительный интервал для среднего времени безотказной работы изделия, если суммарная наработка по результатам испытаний 7Ѵ=1000 часам при 5 отказах, за фиксированных в процессе испытаний. По таблицам рас пределения для X2 находим значения
хѴо,95 = 3,94 и хаю;о,05 =18,3
при 2д=10, і ± ^ = ! ± ^ 9 = 0 , 9 5 |
и - Ы = 1=^=0,05. |
||
2 |
2 |
2 |
2 |
Следовательно, для искомой величины среднего времени наработки на один отказ
2TN |
= |
2000 |
|
|
нижний предел = — j |
|
— =109 часов |
||
"і0;0,05 |
|
!8.3 |
|
|
И |
|
|
|
|
верхний предел= —2T2 |
N |
= |
2000 |
=508 часов. |
^10;0,95 |
|
3 '94 |
|
Таким образом, по результатам экспериментальных ис следований можно заключить, что среднее время безотказ ной работы с 90%-ной достоверностью находится в преде лах доверительного интервала от 109 до 508 часов. Если в том же опыте увеличить суммарную наработку всех изде лий за время испытаний, то доверительный интервал при той же достоверрюсти результатов был бы более узким.
В рассмотренном примере доверительная вероятность у задавалась по условию задачи, равной 0,9. Если снизить требование к достоверности результатов исследований и задать величину у, скажем, 0,8, то доверительный интервал стал бы более узким.
8-2648 |
113 |
Неравенство (6-5) можно |
преобразовать |
по |
отношению |
к К*, придав ему следующий вид |
|
|
|
XL? ( 2 И ) |
Хг+т (2/0 |
|
|
> * , * > — £ = |
• |
(6-6) |
|
2TN |
2 Г Ѵ |
|
|
Если воспользоваться исходными данными того же при мера (7Ѵ=1000 часов и число отказов 5), то легко рассчи тать, что интенсивность отказов изделия с достоверностью 90% лежит в пределах
91,5-10-4 >/\*>19,7-10-4 [1/адс].
Таким образом, при экспериментальном определении на дежности образцов изделия результаты исследований долж ны характеризоваться пределами возможных изменений при некоторой степени их достоверности. С этой целью после расчета доверительных интервалов À* можно рассчитать до верительные интервалы P*(t) по внезапным отказам.
|
|
О Г Л А В Л Е Н И Е |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
Стр. |
Глава |
первая. |
Проблема |
надежности |
|
|
|
3 |
|
Глава |
вторая. |
Основные |
термины |
и понятия |
. . . . |
|
20 |
|
Глава |
третья. Аналитические связи |
между параметрами |
. |
. |
37 |
|||
Глава |
четвертая. Резервирование |
|
|
|
|
56 |
||
Глава |
пятая. Надежность |
типовых |
элементов |
в зависимости |
от |
|
||
|
|
условии их |
применения |
|
|
|
75 |
|
Глава шестая. Расчет надежности при внезапных отказах |
|
. |
96 |
|||||
Литература. |
|
|
|
|
|
|
|
Автор А. Д. Князев. Редактор С. А. Сорокин.
Л. 96446 25/Ѵ — 1973 г. Объем 7'/4 п. л. Зак. 2468. Тир. 1000. Цена 30 коп. Типография МЭИ