9.4.4. Расчет показателя надежности при внезапных отказах
Расчет показателя надежности — чаще всего вероятности безотказной работы P(t0) в течение заданного времени t0 — провoдят для периода нормальной эксплуатации изделия, когда λ(t)) = λ = const. Для этого, прежде всего, устанавливают критерий oтказа и составляют надежностную модель изделия. Затем рассчитвают показатели безотказности ЭРК с учетом условий эксплуатации и электрической нагрузки. После чего расчитывают P(t0), принятой модели потока отказов.
Рис. 9.8. К расчету вероятности безотказной работы усилителя:
а — схема усилителя;
б — надежностная модель усилителя для отказа типа короткого замыкания любого элемента;
в — надежностная модель усилителя для отказа типа обрыва любого элемента
Пример 9.1. Для схемы усилителя, приведенной на рис. 9.8, а, рассчитать значения P(t0) в случаях когда возможен отказ любого элемента типа короткого замыкания и обрыва. Критерием отказа является отсутствие импульса напряжения на выходе. Вероятности PR(t0), PVT1(t0), и PVT2(t0) безотказной работы резистора R и транзисторов VT1, VT2 одинаковы, т.е. PR(t0) = PVT1(t0) = PVT2(t0) = 0,5.
Решение. Надежностная модель усилителя для отказа типа короткого замыкания представлена на рис. 9.8, б, а для отказа типа обрыва — на рис. 9.8, в.
Тогда для первой модели:
P(tQ) = PR(t0) PVT1(t0) PVT2(t0) = (0,5)3 = 0,125.
Для второй модели:
P(t0) = PR(t0)[1 - QVT1(t0) QVT2(t0) ] = PR(t0)[1 –(1- PVT1(t0)(1- PVT2(t0))]-
Подставив значения вероятностей в последнее выражение, получим:
P(t0) = 0,5[1 - (1 - 0,5)(1 - 0,5)] = 0,375.
Таким образом, для одного и того же критерия отказа схема неравнонадежна для разных типов отказов.
В приведенном примере вид функции P(t) не задан. Однако на практике чаще всего используют экспоненциальную модель потока отказов, где параметр λ есть интенсивность отказа ЭРК, значение которой можно найти в справочной литературе.
Полагая в данном примере, что интенсивности отказов резистора и транзисторов одинаковы и равны λ, найдем суммарную интенсивность отказов λ∑ для обеих моделей: для модели отказа типа короткого замыкания λ∑ = ЗК, а для модели отказа типа обрыва λ∑ = λ. + 0,5λ = 1,5λ.
Зная λ∑, можно найти P(t0) для заданного значения времени t0 и убедиться, что вероятность P(t0) при отказе типа обрыва выше.
9.5. Методы обеспечения заданного уровня надежности рэс
При выборе методов и средств обеспечения заданного уровня надежности РЭС учитывают, с одной стороны, реальные требования к уровню надежности, содержащиеся в ТЗ, и, с другой стороны, возможность их удовлетворения в данном техническом решении (схеме, конструкции, технологии) в условиях реальных ограничений на финансовые и временные ресурсы.
Прежде всего определяют критерий отказа, а также значения выходного эффекта (например, выходной мощности, чувствительности, вероятности обнаружения) до наступления предельного состояния РЭС. Затем выбирают методы оценки параметров надежности и исходные данные к ним (в том числе приемный и браковочный уровни: риски заказчика и поставщика).
В полном объеме мероприятия по обеспечению заданного уровня надежности изделия представлены в сквозной ПОН, охватывающей весь жизненный цикл изделия, причем на разных этапах для этого доступны и могут использоваться разные методы и способы.