Диагностика отказов

Для контроля, тестирования и диагностики электронных устройств они должны быть оснащены специализированными встроенными или подключаемыми универсальными измерительными системами. Применение автоматизированных систем контроля позволяет:

§ производить большое число операций контроля и измерения в идентичных условиях

§ оперативно производить смену алгоритма контроля

§ исключить субъективизм при контроле состояния системы

§ обеспечить получение данных в формализованном виде, обеспечивающем унификацию систем диагностики

Разновидности измерительных систем,

их особенности

Измерительные системы предназначены для получения, обработки и выдачи измерительной информации о состоянии объекта, которое представляется физическими величинами (масса, геометрические размеры, линейные и угловые перемещения, температура, сила и др.).

В общем виде физическую величину можно описывать непрерывной функцией x(t), изменяющейся по времени t. Измерение непрерывной функции сводится к измерению множества значений физической величины в дискретные моменты времени.

Если состояние объекта представляют множеством физических величин, то результаты измерения объединяются в виде информационного блока, содержащего код состояния объекта в моменты времени, при которых производится измерение. Таким образом, состояние объекта представляется в виде кода позиционного номера физической величины (временного расположения отсчетаотсчёта) и кодов цифрового измерения значений физических величин.

Для реализации процедур получения и выдачи измерительной информации ИИС содержит измерительные каналы ИК, устройство обработки информации УОИ и устройство вывода информации УВИ, измерительный канал для восприятия и измерения физических величин х и представления результатов измерения в виде множества импульсных или кодовых сигналов. После обработки измерительных сигналов в УОИ по заданному алгоритму осуществляется формирование измерительной информации ИИ. При этом УВИ осуществляет вывод полученной информации или осуществляет накопление данных в накопителях информации.

Измерительный канал фактически представляет собой аналого-цифровую часть системы в виде совокупности датчиков, аналоговых преобразователей и аналого-цифровых преобразователей.

Контроль физических величин можно осуществлять с помощью параллельной или последовательной структур ИИС. Параллельный способ реализуется с использованием одной эталонной меры, характеризуется минимальными временными, но максимальными аппаратными затратами. При контроле медленно изменяющихся физических величин и использовании низкочастотных датчиков преобразование и измерение физических величин можно осуществить последовательным способом.

Использование микропроцессоров в составе измерительных каналов позволяет оптимизировать и автоматизировать решение задач передачи, фильтрации и улучшения характеристик датчиков. К таким измерительным каналам через машинный интерфейс может подключаться микроЭВМ.

Многоточечные измерительные системы. Для объектов, состояния которых представляются однотипными физическими величинами, например деформация, возникающая на различных участках механизмов при воздействии на него статической нагрузки, в основном используются тензорезистивные датчики, размещенныеразмещённые в определенныхопределённых точках конструкции. Такой объект, состояние которого представляется однотипными физическими величинами, рассматривают как многоточечный. Статический характер изменения физических величин во временипозволяет использовать для них структуру многоточечных измерительных систем.

Структура и состав измерительного канала определяются основными характеристиками первичных измерительных преобразователей.

Мультиплицированные измерительные системы.В случае представления состояния объекта однотипными физическими величинами применяется получение и выдача измерительной информации, осуществляемые с помощью мультиплицированных ИИС. Измерительный канал ИИС формируется первичными аналоговыми информационными каналами, переключаемыми на один канал аналого-цифрового преобразования с помощью мультиплексора.

Сканирующие измерительные системы. Сканирующие ИИС предназначены для получения измерительной информации о состоянии многомерного поля физических величин. Восприятие состояния поля осуществляется сканирующим (системным) датчиком, преобразующим изображение исследуемого поля в электрические сигналы. В этих устройствах используются механические, электромеханические, оптико-механические и фотосканирующие элементы. Сканирующие ИИС применяются для контроля температурных полей нагретых объектов, для контроля состояния печатных плат, для контроля качества обработки на больших поверхностях и т.д. Сканирующие измерительные системы используются для распознавания образов, чтения знаков, считывания графиков и др.

В зависимости от способа организации изображения поля измерительные каналы сканирующих ИС подразделяют на параллельные и последовательные. В параллельных сканирующих ИС восприятие физической величины осуществляется одновременно для всех элементов контролируемого поля. В последовательных сканирующих ИС восприятие информации осуществляется последовательно от одного элемента к другому.

В зависимости от способа управления процессом восприятия сканирующие элементы подразделяют на две группы: пассивные и активные. При пассивном способе сканирования процесс восприятия организуется по заранее заданной траектории, которая не изменяется в зависимости от свойств и характера изображения. При активном сканировании поля траектория восприятия управляется адаптивно, в зависимости от свойств и характера изображения.

Статистические измерительные системы. При экспериментальном исследовании характеристик случайных процессов производится измерение параметров непрерывной функции по ансамблю реализации. Ансамблем значений случайного процесса также является множество значений функции, взятых в определенныйопределённый момент времени t. Случайные процессы могут быть заданы в непрерывном или в квантованном во времени виде. В квантованном виде функция задаетсязадаётся выборкой N дискретных значений функции, взятых через определенныйопределённый интервал времени Dt.

Системы автоматического контроля

При контроле параметров объекта устанавливается степень соответствия между состоянием объекта контроля и заданной нормой. Контроль, при котором описания норм заданы в количественном виде с помощью аналоговых и цифровых установок и применяется для оценки состояния процесса производства, называется техническим контролем.

Для получения в результате контроля информации о соотношении между текущим состоянием объекта и его установленным нормальным состоянием САК должна выполнять следующие функции:

• восприятие входных величин и преобразование соответствующих сигналов;
• формирование и реализацию эталонных норм в аналоговых и цифровых видах, сравнение входных величин с описанием норм;
• формирование и выдачу количественных суждений о состоянии объекта контроля;
• автоматическое управление работой системы;
• аналого-цифровое преобразование;
• выдачу аналоговой или цифровой информации;
• обработку информации;
• формирование активных воздействий, необходимых для получения контрольной информации;
• самоконтроль системы.

Некоторые функции САК могут выполняться как аппаратными, так и программными средствами. При выполнении операции сравнения контролируемой величины с одной уставкой имеется возможность осуществить разделение состояния контролируемой величины на две области (х < с, х > с), одну из которых можно считать областью нормального состояния. Для технологических процессов помимо областей нормальных режимов могут быть выделены области предаварийных и аварийных состояний. Обычно используют пять уровней контрольных уставок:

§ одна - среднее значение контролируемого параметра,

§ две крайние - контрольные пределы,

§ две промежуточные - предупредительные.

Сравнение контролируемого параметра с контрольными уставками проводится в процессе последовательных временных выборок.

Нормы и контрольно-измерительная информация в САК могут быть описаны по абсолютным значениям, либо по отклонению от номинального значения.

Описание норм в системах автоматического контроля
а) – по абсолютным значениям	б) – по номинальным значениям

САК подразделяют на специализированные и универсальные. Специализированные САК предназначены для выполнения узконаправленных операций контроля. Универсальные САК для объектов контроля выполняются в виде совокупности средств вычислительной и измерительной техники. Такие САК содержат в своемсвоём составе ЭВМ, датчики входной информации, устройство сопряжения с объектом УСО, пульт управления оператора ПУО, систему отображения информации СОИ. Структурным ядром САК, реализующей процесс переработки информации и формирования воздействия на ОК, является микропроцессорная система. Взаимодействие функциональных блоков в САК осуществляется с помощью стандартных интерфейсов.

Задачей систем технической диагностики (СТД) является установление места и причины неисправностей объектов диагностирования (ОД).