Надежность и помехоустойчивость работы всех устройств

С уменьшением достоверности воз­растает вероятность неработоспособного состояния объекта контроля, измерения, управления при инфор­мации в системе в пределах допусков.

Характерным примером низкой достоверности яв­ляется работа с низкой помехоустойчивостью в усло­виях помех. Аналогичная ситуация возникает при неудовлетворительной надежности системы или при недопустимо малой точностиизмерений. Универсаль­ный критерий для определения достоверности раз­личных измерительных систем еще не разработан. Поэтому ограничимся методикой определения досто­верности в системах измерения и автоконтроля, рассматриваемый отдельно.

Критерии надежности иих числовые характерис­тики выбираются с учетом особенностей назначения измерительной информационной системы и характера решаемых за­дач.

К основным критериям надежности систем отно­сятся:

Средняя наработка до отказа (или среднее время работы до отказа при измерении наработки в единицах времени) определяется как математическое ожидание (среднее значение) наработки изделия до его отказа.

Для дискретных значений статистических исследований определяется по формуле

,

где t_i – реализация времени работы до отказа i-го изделия: N – число испытуемых изделий.

При N, стремящемся к бесконечности, стремится к своему математическому ожиданию.

Вероятность безотказной работы за заданное время (надежность) P(t) можно определить как вероятность, что отказ произойдет после того, как элемент проработал заданный интервал времени t.

,

где х – интервал времени до появления отказа; t – заданный интервал времени безотказной работы (1000, 2000, 4000, 8000, 16000 ч.).

Противоположный по смыслу вероятности безотказной работы показатель (вероятность отказа)

,

Средняя наработка на отказ – среднее значение наработки ремонтируемого изделия между отказами.

Среднее время восстановления – ,

Средняя наработка до первого отказа – ,

Интенсивность отказов – λ.

Вероятность завершения проверки объекта или группы объектов в течение заданного времени (ве­роятность восстановления) – F(t_B),

Коэффициент готовности системы Кг.

Для стационарных измерительных систем в народ­ном хозяйстве широко используются критерии to, t_B и частично Кг.

С целью уменьшения влияния ненадежности на работоспособность системы используются два ос­новных метода самоконтроля в измерительной систе­ме: программный и схемный (аппаратурный). Первый основанна использовании заранее отрабо­танных испытанных программ (тестов). Такой само­контроль в основном позволяет проверить устройс­тва системы, производящие отработку информации.

Схемный самоконтроль требует дополнительного оборудования (аппаратуры) для проверки системы. Одной из разновидностей схемного самоконтроля является применение кодов с обнаружением и исп­равлением ошибок. Методы самоконтроля требуют временной, информационной или аппаратурной из­быточности.

Быстродействие характеризуется средним временем выполнения опе­раций (измерения, контроля, управления, диагнос­тики, поиска и т.п.). Для циклических систем быстродействие характеризуется временем цикла - t_Ц. Во многих случаях при определении быстро­действия необходимо учитывать среднее время вы­полнения вспомогательных операций t_ВСП, к кото­рым относится включение источников питания, ра­зогрева аппаратуры, подключение кабелей и т.п. В таких случаях быстродействие, например, систе­мы измерения или контроля:

,

где t_ОСН - среднее время измерения контроля и поис­ка неисправностей;

t_АН- среднее время считывания или записи и анализа результатов измерения и контроля.

Быстродействие в ряде случаев удобно харак­теризовать информационным критерием - количест­вом информации, перерабатываемой в единицу вре­мени.

Для систем контроля и измерения:

,

где Н_0i - энтропия i-го параметра до начала измерения или контроля;

Н_i - энтропия i -го параметра после измерения или конт­роля;

t_КО- время измерения или контроля определяющих парамет­ров;

t_пи - время поиска неисправностей.

В расчетах используется критерий Шеннона, учитывающий количество информации и возможности ее статистического кодирования.

Однако при расчете быстродействия во многих случаях целесообразно использовать критерий Хартли, учитывающий только физические возможнос­ти системы. Тогда быстродействие эквивалентной информационной емкости:

,

где т - число различных состояний, например число уровней квантования в дискрет­ной системе. Интенсивность отказов λ(t)

Для большинства средств ГСП показатель интенсивности отказов λ(t) зависит от времени эксплуатации или испытаний и зависимость λ(t) имеет вид, приведенный на рис. 5.4.

Рис. 5.4. Кривая изменения интенсивности отказов во времени

Область I характеризует период приработки изделий, когда интенсивно отказывают дефектные (по разным причинам) элементы. Этот период стараются сократить проведением на заво­дах-изготовителях предварительных «тренировочных» испытаний.

Область II характерна для нормального, ресурсного срока
эксплуатации, когда λ(t)=λ=const определяется большим
числом случайных факторов, остается практически постоянной
и наименьшей.

В области III вновь происходит увеличение значений λ(t) за счет износа и старения изделий.