Смекни!
smekni.com

Разработка конструкции цифрового синтезатора частотно–модулированных сигналов (стр. 2 из 15)


3. РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ ЦИФРОВОГО СИНТЕЗАТОРА Ч.М. - СИГНАЛОВ

Расчет показателей надежности устройства

Проблема обеспечения надежности связана со всеми этапами создания изделия и всем периодом его практического использования. Надежность изделия в основном закладывается в процессе его конструирования и обеспечивается в процессе его изготовления путем правильного выбора технологии производства, контроля качества исходных материалов, полуфабрикатов и готовой продукции, контроля режимов и условий изготовления. Надежность обеспечивается применением правильных способов хранения изделия и поддерживается правильной эксплуатацией, планомерным уходом, профилактическим контролем и ремонтом. Принимая во внимание выше сказанное, следует определить необходимость специальных мер для повышения или же для стабилизации показателей надежности [8].

В зависимости от назначения объекта и условий его эксплуатации, надежность может включать безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость. Для конкретных же объектов и условий эксплуатации эти свойства могут иметь различную относительную значимость. Применительно к цифровому синтезатору частотно – модулированных сигналов, наиболее часто употребляются следующие показатели надежности:

- вероятность безотказной работы

- вероятность того, что в пределах заданной наработки, отказ объекта не возникнет;

- средняя наработка на отказ

- отношение суммарной наработки объекта к математическому ожиданию числа отказов в течение этой наработки

- заданная наработка

(заданное время безотказной работы) - наработка, в течение которой объект должен безотказно работать для выполнения своих функций;

- интенсивность отказов

- вероятность отказов неремонтируемого изделия в единицу времени после заданного момента времени при условии, что до этого отказ не возникал. Другими словами - это число отказов в единицу времени отнесенное к среднему числу элементов, исправно работающих в данный момент времени.

Оперируя этими понятиями можно судить о надежностных характеристиках изделия. Итак, произведем расчет, приняв следующие допущения:

-отказы случайны и независимы;

-учитываются только внезапные отказы;

-имеет место экспоненциальный закон надежности.

Последнее допущение основано на том, что для аппаратуры, в которой имеют место только случайные отказы, действует экспоненциальный закон распределения - закон Пуассона - и вероятность работы в течение времени

равна:

(3. 1)

Учитывая то что с точки зрения надежности все основные функциональные узлы и элементы в изделии соединены последовательно и значения их надежностей не зависят друг от друга, т.е. выход из строя одного элемента не меняет надежности другого и приводит к внезапному отказу изделия, то надежность изделия в целом определяется как произведение значений надежности для отдельных

элементов [8]:

(3.2)

С учетом (3.1) получим:

(3.3)

где

- интенсивность отказов
-го элемента с учетом режима и условий работы.

Учет влияния режима работы и условий эксплуатации изделия при расчетах производится с помощью поправочного коэффициента

- коэффициента эксплуатации и тогда
в формуле (3.4) выразится как:

(3.4)

где

- интенсивность отказов
- го элемента при лабораторных условиях работы и коэффициенте электрической нагрузки
.

Для точной оценки

нужно учитывать несколько внешних и внутренних факторов: температуру корпусов элементов; относительную влажность; уровень вибрации, передаваемый на элементы и т.д. С этой целью может быть использовано следующее выражение:

, (3.5)

где

- поправочный коэффициент, учитывающий
-ый фактор;

- поправочный коэффициент, учитывающий влияние температуры;

- поправочный коэффициент, учитывающий влияние электрической нагрузки;

- поправочный коэффициент, учитывающий влияние влажности;

- поправочный коэффициент, учитывающий влияние механических воздействий.

Все

определяются из справочных зависимостей и таблиц, где они приведены в виде
и
, как объединенные
с
и
с
.

После этого можно определить значение суммарной интенсивности отказов элементов изделия по формуле:

, (3.6)

где

- число элементов в группе;

- интенсивность отказа элементов в
-ой группе;

- коэффициент эксплуатации элементов в
-ой группе;

- общее число групп.

Исходные данные по группам элементов, необходимые для расчета показателей надежности приведены в табл. 3.1 Значения интенсивностей отказов взяты из справочников.

Таблица 3.1 - Справочные и расчетные данные об элементах конструкции

гр.
Наименованиегруппы
1/ч
1/ч
ч
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
1 Резисторы 9 0.06 1.71 1.07 1.83 2.75 0.8 0.03
2 Конденсаторы 4 0.15 0.35 1.07 0.38 0.97 1.1 0.01
3 Диодный мост 1 0.4 1.08 1.07 1.16 0.46 0.4 0.01
4 Микросхемы 27 0.02 0.7 1.07 0.75 0.05 0.5 0.01
5 Трансформатор 1 0.025 3.0 1.07 3.21 0.08 2.1 0.01
6 Переключатель сетевой 1 0.4 0.8 1.07 0.86 0.34 1.2 0.01
7 Разъем (20 выв. ) 3 0.4 0.7 1.07 75 0.3 6 0.01
8 Разъем (40 выв. ) 1 3.2 0.7 1.07 0.75 4.8 2 0.6
9 Предохранитель плавкий 1 0.5 0.5 1.07 0.54 0.27 1 0.1
10 Шнур питания 1 4.0 0.5 1.07 0.54 16 9 03
11 Держатель предохранителя 1 0.2 0.7 1.07 0.75 15 3 01
12 Провода соединительные 35 0.3 0.8 1.07 0.86 9.29 0.3 11
13 Соединения пайкой 341 0.1 0.8 1.07 0.86 9.3 1.2 0.36
14 Плата печатная 1 0.2 0.6 1.07 0.64 13 3.2 0.01
15 Несущая конструкция РЭА 1 3.0 0.6 1.07 0.64 92 3 0.02
16 Соединения винтами 30 0.001 0.6 1.07 0.64 0.2 5 0.01

Воспользовавшись данными табл. 3.1 по формуле (3.6) можно определить суммарную интенсивность отказов

: