Устройство для прогнозирования параметрической надежности радиоэлектронных устройств

Устройство для прогнозирования параметрической надежности радиоэлектронных устройств

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Q П И С А Н И Е 732894

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (6l ) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 21. 11.77(2l ) 2545270/18-24 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 05.05.80. Бюллетень ¹ 17 (51)М. К.п.

9 06 F 15/46

Государстеенный комитет но делам изобретений н открытий (53) УДК 621. .396(088.8) Дата опубликования описания 07.05. 80 (72) Авторы изобретения

Г. В. Дружинин и В. М. Крылов

Московский ордена Ленина и ордена Трудового Красного (0 З в" тель Знамени институт инженеров железнодорожного транспорта (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ПАРАМЕТРИЧЕСКОЙ

НАДЕЖНОСТИ РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ

l

Изобретение относится к вычислитель- ной технике и может быть использовано при и следовании параметрической надежности радиоэлектронной аппаратуры (РЭА ) на стадии проектирования.

Известно устройство для определения параметрической надежности радиоэлектронных устройств, содержащее последовательно соединенные генератор, блок управления, выход которого нодключен к входам блока тест-сигналов и входом последовательно соединенных наборного поля, блока физических моделей, блока допусков и накопителя, блока перебора реализаций, блока уставок допусков, вход которого связан с выходом блока управления, а выход — с входом блока допусков, задатчик количества отказов и пороговый элемент tlj .

Это устройство позволяет определять допуски на выходные параметры исследуемых радиоэлектронных схем при заданных условиях серийнопригодности, а также решать обратную задачу — вычислять

2 серийнопригодность РЭА при установленных полях допусков на определяющие параметры аппаратуры.

Однако произвести оценку численных значений показателей параметрической надежности РЭА, а именно вероятность безотказной работы в течение, заданной наработки, среднюю наработку до отказа, интенсивность отказов и др, в соответ ствии с ГОСТом 1ЗЗ77 75 с помощью такого устройства практически невозможно. В устройстве не предусматривается имитирование случайных процессов старения, износа или регулирования РЭА.

Известно также устройство для прогнозирования параметрической надежности узлов радиоэлектронной аппаратуры, содержащее блок управления, блоки перебора реализацией и формирования тестовых сигналов, блок моделирования, блоки задания допусков и коммутаций, первый вход соединен с первым выходом генератора, второй выход которого подключен к первому входу блока коммутации, тре732894

40

Ы

3 тий выход — к первому входу блока задания допусков, блок анализа и блок установки входных параметров, выход которого подключен к третьему входу блока моделирования, первый .выход блока перебора . реализаций через первый ключ соединен со вторым входом блока коммутаций, второй вход каждого элемента подключен к выходу соответствующего счетчика запрещенных кодов 12).

Это устройство позволяет только очень грубо произвести оценку показателей параметрической надежности РЭА. Оно не может обеспечить высокой точности получаемых результатов прогнозирования из-за того, что его принцип действия основывается на At методе — пошаговом воспроизведении отдельных точек реализаций случайных процессов изменения параметров элементов РЭА (длина шагов равна At. ).

Кроме того, такое устройство требует оченьдлительного итрудоемкогоподготовительного этапа перед прогнозированием надежности, так как в блоке моделирования необходимо распаять отборные по определенному правилу радиоэлементы (резисторы, транзисторы, диоды и т.п.).

Приэтом объем выборок для каждого шага должен быть по условиям техники статистических испытаний не менее

50-: 100 шт.

Таким образом, для прогнозирования параметрической надежности с помощью подобного устройства необходимо заранее отобрать несколько сотен радиодеталей по установленным требованиям к полям допусков на их определяющие параметры и распаять на плате блока моделирования.

Поскольку реализации случайных процессов изменения определяющих параметров комплектующих, элементов при таком способе моделирования получаются интерполированными только в отдельных точках, то могут быть не учтены отказы типа сбоев. Это вызвано тем, что при немонотонных случайных процессах изменения апределенныхпараметров реализации в интервалах времени 6t между рассматриваемыми сечениями могут вьтходить за пределы полей допусков и возвращаться в них. В подобных случаях отказы типа сбоев с помощью известных устройств не фиксируются.

Поэтому точность прогнозирования численных значений показателей надежности сравнительно невысока.

Д

Н аибол ее бл изки м по технической сущности к изобретению является устройство для прогнозирования параметрической надежности радиоэлектронных устройств, содержащее последовательно соединенные генератор нестационарных случайных процессов, блок задания параметров нестационарных случайных процессов и блок имитации реализацией, последовательно соединенные задатчик тестовых сигналов, блок моделей, блок задания допусков и вычислительный блок, а также счетчик циклов моделирования, первый вход которого соединен со вторым выходом блока моделей, а выход — со вторым входом вычислительного блока, и блок управления, соответствующие выходы которого соединены со вторым входом блока задания параметров нестационарных случайных процессов, входом за« датчика тестовых сигналов, вторым входом счетчика циклов моделирования и третьим входом вычислительного блока

Это устройство позволяет прогнозировать параметрическую надежность РЭА путем воспроизведения непрерывных гладких реализаций нестационарных случайных процессво изменения определяющих параметров. Однако при этом не учитываются стационарные составляющие

8; () реальных случайных процессов

Х (t, ) изменения параметров элементов

РЭА

1 ; Ю = H .,Ю+ 6.;Ю, (1) где H И) — нестационарная составляю1 щая случайного процесса изменения 3 -ra определяющего параметра элемента

РЭА.

Второе слагаемое в правой части формулы (1) характеризует обратимые стационарные случайные изменения параметров элементов РЭА, учет которых необходим при получении точных оценок значений показателей параметрической надежности. . Белью изобретения является повышение точности прогнозируемых оценок показателей параметрической надежности

РЭА.

Указанная цель достигается тем, что предложенное устройство содержит последовательно соединенные блок задания параметров стационарных случайных процессов, генератор стационарных слу-7 g289q

5 чайных процессов и блок элементов И, выход которого соединен со вторым входом блока моделей, второй вход — с первым выходом блока имитации реализацией, второй выход которого подключен ко второму входу генератора стационарных случайных процессов, а вход блока задания параметров стационарных случайных процессов соединен с соответствующим выходом блока управления. 1О

На чертеже представлена структурная схема устройства.

Устройство содержит блок задания параметров нестационарных случайных про- 15 цессов 1, блок имитации реализацией случайных процессов 2, блок элементов

И 3, блок моделей 4, блок задания допусков 5, вычислительный блок 6, генератор нестационарных случайных процес- 20 сов 7, блок задания параметров стационарных случайных процессов 8, генератор стационарных случайных процессов

9, задатчик тестовых сигналов 10, счет чж циклов моделирования 11 и блок управления 12.

Блок 1 предназначен для задания (установки) начальных значений парамет. ров нестационарных случайных процессов изменения определяющих параметров элементов РЭА, а именно средних начальных значений, и средних квадратичных отклонений, средних скоростей изменения параметров и средних квадратических отклонений величин скоростей. Блок 1 35 представляет собой блок задания ма штабных коэффициентов. Выход блока 1 подключен ко входу блока 2 имитации реализаций нестационарных случайных процессов изменения свойств элементов

РЭА;

Блок 2 содержит электронные. и электромеханические интеграторы, необходимые для воспроизведения линейных (или нелинейных) реализаций моделируемых случайных процессов изменения oIIределяющих параметров элементов исследуемой РЭА. Первый вход блска 2 присоединен к первому входу блока 3, а второй выход — ко входу генератора 9.

SO

Блок 4 является электронным макетом реальной схемы. В макете используются элементы с переменными параметрами, предназначающиеся для имитации процессов износа, старения и разрегулирования в ходе эксплуатации.

На первый вход блока 4 с выхода задатчика 10 подаются сигналы, необ6 ходимые для воспроизведения естественных условий функционирования Р ->Л.

Блок 5 предназначен для установки гранип областей работоспособных состояний РЭА. Величины границ задаются в виде. электрических напряжений или токов и могут быть детерминированными или случайными. Выход блока 5 соединен со входом блока 6 вычисления показателей надежности: средней наработки до отказа, вероятности безотказной работы в течение заданного времени и др.

Генератор 7 служит для имитации главных составляющих случайных процессов изменения определяющих параметров элементов РЭА, аппроксимируемых первым слагаемым Н; (t) формулы (1).

В блоке 8 устанавливаются значения характеристик стационарных случайных процессов Я.„(): величины математических ожиданий и средних квадратичных отклонений. Выход блока 8 подключен ко второму входу генератора 9, выход которого соединен со вторым входом блока 3.

Устройство работает следующим образом.

Формируемые на выходе блока 7 иестационарные случайные процессы в виде электрических напряжений поступают на вход блока 1, где осуществляется их масштабирование в соответствии с модулируемыми процессами изменения свойств типовых радиоэлементов исследуемой аппаратуры.

С помощью интеграторов блока 2 ими ° тируются отдельные реализации нестационарных случайных процессов старения и износа элементов РЭА. Синхронно с этим по командам из блока 12, поступающим на вход генератора 9, в нем воспроизводятся стационарные составляющие реальных случайных процессов старения элементов. Затем они подаются на первые входы элементов И блока 3, на вторые входы которых поступают нестационарные составляющие случайных процессов изменения свойств элементов РЭА.

В момент начала рабочего такта функционирования устройства на вход блока

4 модели РЭА из блока 3 и задатчика

10 одновременно поступают сигналы и электрические напряжения, пропорциональ ные отдельным реализациям случайных процессов изменения параметров элементов соответственно. Начинается моделиуование первого цикла функционирования исследуемой РЭА (одного макета).

7 7328

Если в течение этого цикла выходные параметра РЭА хотя бы один раз пересекут границы допустимых областей, то в блоке 6 фиксируется параметрический отказ. После многократного осушест5 вления подобных циклов моделирования по известным из теории надежности соотношениям вычисляются численные значения показателей параметрической надежности РЭА.

Таким образом, в результате моделирования непрерывных нестационарных и стационарных составляюших реал,ьных случайных:процессов, .изменения парами» ров элементов с помошью предлагаемого устройства определяются более точные численные значения показателей параметрической надежности РЭА.

Фор мула изобретения

Устройство для прогнозирования параметрической надежности радиоэлектронной аппаратуры, содержашее последователь- 5 но соединенные генератор нестационар. ных случайных процессов, блок задания,. параметров нестационарных случайных процессов и блок имитации сигналов, блок моделей тестовых сигналов, блок моделей, блок задания допусков и вычислительный блок, а также счетчик циклов моделирования, первый вход которого соединен со вторым выходом,блока моделей, 94 8 а выход — co вторым входом вычислительного блока, и блок управления, соответствующие выходы которого соединены со вторым входом блока задания параметров нестационарных случайных .процессов, входом задатчика тестовых сигналов, вторым входом счетчика циклов моделирования и третьим входом вычислительного блока, о т л и ч а ю ш ее с я тем, что, с целью повышения точности работы устройства, оно содержит последовательно соединенные блок задания параметров стационарных случайных процесоов, генератор стационарных случайных процессов и блок элементов И, выход которого соединен со вторым входом блока моделей, второй вход — с первым выходом блока имитации реализацией, второй выход которого подключен, ко второму входу генератора стационарных случайных процессов, а вход блока задания параметров стационарных случайных процессов соединен с соответствующим выходом блока управления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 522504, кл. G 06 F 15/46, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР № 525106, кл. G 06 F 15/46, 1974.

3. Дружинин Г. В. "Надежность систем автоматики", N., "Энергия", 1967, с. 251 (прототип).

Составитель В. Дианов

Редактор Л. Утехина Техред Э. Чужик Корректор В. Бутяга

Заказ 1739/39 Тираж 751 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4