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

: