Испытания радиоэлектронной аппаратуры на надежность

f*{t). И з т е о р и и н а д е ж н о с т и [12] известно, что параметр потока отказов группы однотипных восстанавливаемых устройств равен интенсивности отказов соответствую­ щих невосстанавливаемых устройств, если потоки отка­ зов в обоих случаях являются простейшими: A(0=X(0=const.

(1.19)

С л е д о в а т е л ь н о , если поток о т к а з о в простейший, то п р о м е ж у т к и времени м е ж д у соседними о т к а з а м и р а с п р е ­ д е л е н ы по э к с п о н е н ц и а л ь н о м у з а к о н у с п а р а м е т р о м , р а в н ы м п а р а м е т р у потока о т к а з о в . ' В этом с л у ч а е в е р о я т н о с т ь б е з о т к а з н о й р а б о т ы д л я восстанавливаемой аппаратуры равна p{t)=^e-",

(1.20)

где А — п а р а м е т р потока о т к а з о в . Наработка на отказ Гер — с р е д н е е з н а ч е н и е н а р а ­ ботки в о с с т а н а в л и в а е м о й а п п а р а т у р ы м е ж д у о т к а з а м и . Ч а с т о этот п о к а з а т е л ь н а з ы в а ю т т а к ж е с р е д н и м в р е м е ­ нем н а р а б о т к и н а о т к а з . Д л я одного экземпляра аппаратуры k T%=-\-Y^ti,

(1.21)

где k — о б щ е е число о т к а з о в э к з е м п л я р а за н а б л ю д а е I мый период эксплуатации (испытаний); •\- ^i — в р е м я н а р а б о т к и м е ж д у ( i — 1 ) - м и i-м о т к а ' зами. О б ы ч н о н а п р а к т и к е имеются д а н н ы е по о т к а з а м н е ­ которого числа п э к з е м п л я р о в а п п а р а т у р ы . Т о г д а

•

(1.22)

Б ' ' где ^ij — в р е м я н а р а б о т к и м е ж д у (г—1)-м и i-м о т к а з а ­ ми /-Г0 э к з е м п л я р а а п п а р а т у р ы ; kj — число о т к а з о в /-го э к з е м п л я р а . Е с л и в процессе и с п ы т а н и й ( э к с п л у а т а ц и и ) н е к о т о ­ р ы е э к з е м п л я р ы за в р е м я н а б л ю д е н и й не о т к а з ы в а л и ни р а з у , т о з н а ч е н и е 7*ср о п р е д е л я е т с я по ф о р м у л е т Гср=

S .

(1.23)

где ^г — в р е м я до i-ro о т к а з а или м е ж д у (/—1)-м и i-м отказами; tj — в р е м я б е з о т к а з н о й р а б о т ы /-го э к з е м п л я р а д о конца н а б л ю д е н и й ; • S —число экземпляров, не отказавших за время на­ б л ю д е н и й ни р а з у ; т — о б щ е е число о т к а з о в , з а р е г и с т р и р о в а н н ы х д л я всех э к з е м п л я р о в а п п а р а т у р ы . Ф о р м у л а (1.23) анал'огична ф о р м у л е (1.14) и с п р а ­ в е д л и в а , в о о б щ е г о в о р я , в с л у ч а е , когда поток о т к а з о в простейший. И з теории н а д е ж н о с т и известно, что если поток от­ к а з о в а п п а р а т у р ы простейший, то с р е д н я я н а р а б о т к а д о о т к а з а Госр р а в н а н а р а б о т к е н а о т к а з Гер. М о ж н о д о к а з а т ь более общее п9ложение. Для любого закона распределения времени безотказ­ ной работы значение параметра потока отказов восста2*

19

навливаемых устройств в установившемся режиме рабо­ ты, т. е. по истечении некоторого промежутка времени наработки устройств, имеет предел, равный величине, обратно пропорциональной значению средней наработки до отказа:

limA(0 = V - >

(1-24)

' оср где Л (О — усредненное по времени ^значение параметра по­ тока отказов. В качестве о б о б щ е н н о г о п о к а з а т е л я н а д е ж н о с т и вос­ с т а н а в л и в а е м о й а п п а р а т у р ы часто, к а к и д л я н е в о с с т а ­ навливаемой аппаратуры, применяется вероятность нор­ мального функционирования аппаратуры Рнф = К\р{1),

(1.25)

где / ( ' г — к о э ф ф и ц и е н т готовности д л я в о с с т а н а в л и в а е ­ мой а п п а р а т у р ы . К о э ф ф и ц и е н т готовнорти д л я в о с с т а н а в л и в а е м о й а п ­ п а р а т у р ы н а х о д и т с я по ф о р м у л е

где 7во — с р е д н е е в р е м я восстановления аппаратуры с учетом времени, з а т р а ч и в а е м о г о н а ее в о с с т а н о в л е н и е в процессе п р и м е н е н и я (в о б щ е м с л у ч а е з н а ч е н и я сред­ него в р е м е н и в о с с т а н о в л е н и я и Гво могут б ы т ь не равны друг другу). В ф о р м у л а х (1.26) и (1.15) з н а ч е н и я к о э ф ф и ц и е н т а готовности в о б щ е м с л у ч а е могут быть н е р а в н ы ( н а ­ п р и м е р , если ТосрфТср или Гв=7^Гво). ПОКАЗАТЕЛИ

РЕМОНТОПРИГОДНОСТИ.

Перед применением радиоэлектронная аппаратура в б о л ь ш и н с т в е с л у ч а е в п р о х о д и т техническую подготов­ ку, в процессе которой п р о в е р я е т с я ее р а б о т о с п о с о б ­ ность, п р о в о д и т с я к о н т р о л ь о с н о в н ы х технических п а ­ р а м е т р о в . В с л у ч а е о б н а р у ж е н и я о т к а з о в или н е и с п р а в ­ ностей они у с т р а н я ю т с я . К р о м е того, при э к с п л у а т а ц и и аппаратуры проводятся профилактические мероприятия технические о с м о т р ы , р е г л а м е н т н ы е р а б о т ы и д р . ) , 20

в процессе к о т о р ы х обычно в ы я в л я ю т с я и у с т р а н я ю т с я (путем р е г у л и р о в а н и я или з а м е н ы о т к а з а в ш и х э л е м е н ­ тов и у з л о в ) постепенные о т к а з ы , о б у с л о в л е н н ы е ухо­ д о м к а к о г о - л и б о из о с н о в н ы х п а р а м е т р о в з а п р е д е л ы у с т а н о в л е н н ы х д о п у с к о в ( р а з у м е е т с я , при п р о ф и л а к т и ­ ческих р а б о т а х у с т р а н я ю т с я и о б н а р у ж е н н ы е в н е з а п н ы е о т к а з ы ) . Н а в о с с т а н о в л е н и е у т р а ч е н н о г о состояния р а ­ ботоспособности а п п а р а т у р ы р а с х о д у ю т с я т о или иное время обслуживающего персонала, запасные детали (элементы, узлы, блоки), ресурс контрольно-измеритель­ н ы х п р и б о р о в , п р и м е н я е м ы х при п р о в е р к е р а б о т о с п о ­ собности, о т ы с к а н и и и у с т р а н е н и и о т к а з о в в а п п а р а т у р е , и т. д . Д л я оценки п о к а з а т е л е й р е м о н т о п р и г о д н о с т и (вос­ с т а н а в л и в а е м о с т и ) п о л ь з у ю т с я с л у ч а й н о й величиной — в р е м е н е м в ы п о л н е н и я о п е р а ц и й по т е х н и ч е с к о м у обслу­ ж и в а н и ю . Э т а величина в з а в и с и м о с т и от цели н а к о п л е ­ ния статистических д а н н ы х м о ж е т б ы т ь в р е м е н е м ре­ монта ( в о с с т а н о в л е н и я ) а п п а р а т у р ы после возникнове­ ния о т к а з о в и н е и с п р а в н о с т е й , в р е м е н е м технической подготовки а п п а р а т у р ы (с учетом времени, з а т р а ч е н н о ­ го н а в о с с т а н о в л е н и е а п п а р а т у р ы , или без его у ч е т а ) , временем выполнения регламентных работ и др. Оперативным показателем ремонтопригодности аппа­ р а т у р ы я в л я е т с я вероятность Psits) восстановления ап­ паратуры за заданное время — в е р о я т н о с т ь того, что в р е м я Т в в о с с т а н о в л е н и я н е п р е в з о й д е т з а д а н н о г о вре­ мени ^ в : рЛ^ь)=РЫ U „ -

^

Э т о т з а к о н в б о л ь ш о м числе п р а к т и ч е с к и х з а д а ч хо­ р о ш о о п и с ы в а е т р е а л ь н ы й процесс о б с л у ж и в а н и я (дру­ гие з а к о н ы р а с с м а т р и в а ю т с я в г л . 2 ) . Среднее время восстановления аппаратуры опреде­ л я е т с я по ф о р м у л е Г.=][1-;7Л^в)1й^в. 6

(1.35)

Д л я с л у ч а я , когда й р о ц е с с з а в е р ш е н и я о п е р а ц и й по восстановлению рассматривается как простейший (м.в(^в) = const), с учетом (1.33) имеем

С т а т и с т и ч е с к и с р е д н е е в р е м я в о с с т а н о в л е н и я одно­ типных э к з е м п л я р о в а п п а р а т у р ы п р и о д н о к р а т н о м о б ­ с л у ж и в а н и и , и м е ю щ е м ч а щ е всего м е с т о д л я а п п а р а т у ­ ры, н е в о с с т а п а в л и в а е м о й в п р о ц е с с е п р и м е н е н и я , опре­ деляется следующим образом: "в 7'*B = ( s l _ , «в

(1.37)

где ^Bi — в р е м я , з а т р а ч и в а е м о е н а в ы п о л н е н и е опера­ ций по в о с с т а н о в л е н и ю i-ro э к з е м п л я р а ; " Пв — число в о с с т а н о в л е н н ы х э к з е м п л я р о в . Эксплуатационные возможности радиоэлектронной а п п а р а т у р ы п р и многократном обслуживании, что ч а щ е всего имеет место п р и о б с л у ж и в а н и и а п п а р а т у р ы , вос­ с т а н а в л и в а е м о й в п р о ц е с с е п р и м е н е н и я по н а з н а ч е н и ю , могут о ц е н и в а т ь с я с п о м о щ ь ю т а к и х п о к а з а т е л е й , к а к вероятность восстановления аппаратуры за заданный промежуток времени, параметр потока восстановлений, «среднее в р е м я в о с с т а н о в л е н и я ( с р е д н е е в р е м я н а о д н о восстановление). •

Н е останавливаясь на математическом толковании у п о м я н у т ы х п о к а з а т е л е й , д а д и м их с т а т и с т и ч е с к о е п р е д ­ ставление. Параметром потока восстановлений (в статистиче­ ском с м ы с л е ) н а з ы в а е т с я о т н о ш е н и е числа Ат'в вы­ п о л н е н н ы х в единицу в р е м е н и о п е р а ц и й по в о с с т а н о в л е ­ нию о д н о т и п н ы х э к з е м п л я р о в а п п а р а т у р ы к н а б л ю д а е ­ мому числу Пв э к з е м п л я р о в , к о т о р ы е в м о м е н т /в = 0 были неисправными: М*в(^в) = ^

.

(1.38)

причем к а ж д ы й э к з е м п л я р а п п а р а т у р ы з а п р о м е ж у т о к в р е м е н и /в, ts+At м о ж е т п о д в е р г а т ь с я н е с к о л ь к и м вос­ становлениям ( Д т ' в ^ А т в ) . Е с л и м о м е н т ы з а в е р ш е н и я о п е р а ц и й по в о с с т а н о в л е ­ н и ю э к з е м п л я р о в а п п а р а т у р ы о б р а з у ю т п р о с т е й ш и й по­ ток, т о п а р а м е т р п о т о к а в о с с т а н о в л е н и й аппаратуры м н о г о к р а т н о г о о б с л у ж и в а н и я р а в е н интенсивности вос­ с т а н о в л е н и я о д н о т и п н ы х э к з е м п л я р о в а п п а р а т у р ы одно­ кратного обслуживания Мв(^в)=Цв(/в)=С0П81.

(1.39)

Среднее время восстановления при м н о г о к р а т н о м о б с л у ж и в а н и и одного о б р а з ц а а п п а р а т у р ы статистиче­ ски о п р е д е л я е т с я к а к

ft

Т\, = '

^

,

(1.40)

где tBj — в р е м я з а в е р ш е н и я /-го в о с с т а н о в л е н и я ; й — ч и с л о восстановлений. Н е о б х о д и м о п о д ч е р к н у т ь , что т о л ь к о при простей­ ш е м потоке в о с с т а н о в л е н и й в е л и ч и н ы Гв и Гво р а в н ы м е ж д у собой. Здесь были рассмотрены различные показатели на­ д е ж н о с т и , п р и м е н я е м ы е п р и оценке н а д е ж н о с т и а п п а р а ­ т у р ы первого т и п а . О д н а к о в б о л ь ш и н с т в е п р а к т и ч е с к и х случаев используется только некоторая часть показате­ лей в з а в и с и м о с т и от особенностей о п е р а т и в н о г о н а з н а ­ чения аппаратуры, особенностей ее эксплуатации. В т а б л . 1.1 п р и в е д е н ы н а и б о л е е часто п р и м е н я е м ы е по25

Таблица

1.1

Р е к о м е н д у е м ы е показатели н а д е ж н о с т и для аппаратуры первого типа Показатели надежности Особенности оперативного назначения

Особенности эксплуатации

Невосстанавливаемая (необслужи­ ваемая) до приме­ Аппаратура од­ нения нократного действия Восстанавливаемая (обслуживаемая) до применения Иевосстанавлнваемая за время при­ менения

Аппаратура многократного действия Восстанавливаемая за время приме­ нения

оперативные

р (0;

технические

^^Р

р (/); р н а . = 1=К.р it); ^хр', /пр р (0; Рт = = /Сг P(t)

Р (0; А1Ф = = К'г Р (0

^ocpi

1 cf\

г«0

Ухр — среднее время безотказного хранения; <jp — предельное время храпения аппаратуры до момента ее применения; /„р — ка­ лендарное время между очередными профилактическими мероприятиями.

казатели надежности радиоэлектронной аппаратуры первого типа (с учетом п о к а з а т е л е й с о х р а н н о с т и ) . В з а в и с и м о с т и от того, к а к и е н а з н а ч е н и е и у с л о в и я э к с п л у а т а ц и и имеет к о н к р е т н а я а п п а р а т у р а , наряду с н а и б о л е е р а с п р о с т р а н е н н ы м и п о к а з а т е л я м и , приведен­ н ы м и в этой т а б л и ц е , могут п р и м е н я т ь с я и д р у г и е . Т а к , н а п р и м е р , в числе о п е р а т и в н ы х п о к а з а т е л е й н а д е ж н о с т и иногда в к л ю ч а ю т с я з н а ч е н и я д о п у с т и м о г о времени Тц перерыва в работе аппаратуры за время применения. В р я д е с л у ч а е в могут п о т р е б о в а т ь с я т а к и е п о к а з а т е л и , как, например, допустимая цикличность работы аппара­ туры, с о х р а н е н и е п о к а з а т е л е й н а д е ж н о с т и после т р а н с ­ портировки аппаратуры в определенных условиях и д р . [1]. 26

§ 1.4. Показатели надежности радиоэлектронной аппаратуры второго типа П р и оценке к а ч е с т в а ф у н к ц и о н и р о в а н и я сложной а п п а р а т у р ы , и м е ю щ е й избыточность в виде частичного резервирования, многоканальности, обратных связей и пр., о б ы ч н ы е п о к а з а т е л и н а д е ж н о с т и во многих слу­ чаях не д а ю т н е о б х о д и м о й и н ф о р м а ц и и д л я оценки. В с л е д с т в и е избыточности п о я в л е н и е о т к а з о в о т д е л ь н ы х э л е м е н т о в ( у з л о в ) часто н е п р и в о д и т к о т к а з у а п п а р а ­ туры в ц е л о м , а в той или иной м е р е у х у д ш а е т к а ч е с т в о ее ф у н к ц и о н и р о в а н и я . П о э т о м у при оценке к а ч е с т в а ф у н к ц и о н и р о в а н и я и н а д е ж н о с т и а п п а р а т у р ы второго типа п о л ь з у ю т с я п о к а ­ зателями эффективности, понимаемой как мера целесо­ образности применения данной аппаратуры. Д л я к а ж ­ дого вида а п п а р а т у р ы п о н я т и е эффектг^вности я в л я е т с я к о н к р е т н ы м и д о л ж н о быть о п р е д е л е н о в Т З . Э ф ф е к ­ тивность з а в и с и т от многих ф а к т о р о в , в том числе и от надежности. Часто эффективность оценивается с помощью вероят­ ности в ы п о л н е н и я а п п а р а т у р о й в о з л о ж е н н ы х функций на т р е б у е м о м уровне, что д л я а п п а р а т у р ы первого типа равнозначно вероятности нормального функциониро­ вания. В последнее время начинает находить применение к о э ф ф и ц и е н т с н и ж е н и я э ф ф е к т и в н о с т и а п п а р а т у р ы изза недостаточной надежности:

где

— п о к а з а т е л ь эффективности, учитывающий на­ дежность аппаратуры; — п о к а з а т е л ь э ф ф е к т и в н о с т и при и д е а л ь н о н а дежной аппаратуре. Этот п о к а з а т е л ь я в л я е т с я о п е р а т и в н ы м и если а п п а ­ р а т у р а имеет конечное число д и с к р е т н ы х состояний, о п р е д е л я е т с я по ф о р м у л е {5, 12, 13, 24]: (1.41) где (7с — ч и с л о в о з м о ж н ы х состояний:

Pi — в е р о я т н о с т ь н а х о ж д е н и я а п п а р а т у р ы в t-м со­ стоянии; Wi — - ^

—показатель

эффективности

д л я i-ro

со-

стояния; 'Ei — р е а л ь н а я э ф ф е к т и в н о с т ь а п п а р а т у р ы д л я i-ro состояния. Д л я определения коэффициента снижения эффек­ тивности с л о ж н а я а п п а р а т у р а р а з б и в а е т с я на р я д про­ стых у з л о в , к а ж д ы й из которых о б л а д а е т с в о й с т в а м и а п п а р а т у р ы первого т и п а и о п р е д е л я е т с я н а д е ж н о с т ь к а ж д о г о из в ы д е л е н н ы х у з л о в . Методы определения эффективности аппаратуры второго типа о п и с а н ы в [5, 13, 24] и здесь н е и з л а г а ­ ются. О ч е в и д н о , н а р я д у с п о к а з а т е л е м /Сэф д л я а п п а р а т у ­ ры второго типа п р и м е н я ю т с я и д р у г и е о п е р а т и в н ы е и технические п о к а з а т е л и . Н а п р и м е р , д л я в о с с т а н а в л и в а е ­ мой а п п а р а т у р ы «многократного д е й с т в и я ц е л е с о о б р а з н о п р и м е н я т ь в к а ч е с т в е о п е р а т и в н о г о п о к а з а т е л я допусти­ мое в р е м я Тп п е р е р ы в а в р а б о т е а п п а р а т у р ы з а в р е м я ее п р и м е н е н и я по н а з н а ч е н и ю , в к а ч е с т в е технического по­ к а з а т е л я — н а р а б о т к у на о т к а з и с р е д н е е в р е м я восста­ н о в л е н и я а п п а р а т у р ы (эти п о к а з а т е л и в с л у ч а е с л о ж н о й системы ц е л е с о о б р а з н о о п р е д е л я т ь для узлов или устройств, к о т о р ы е о б л а д а ю т с в о й с т в а м и а п п а р а т у р ы первого т и п а ) . Н е с о м н е н н о , что в р я д е к о н к р е т н ы х слу­ ч а е в могут п о т р е б о в а т ь с я и д р у г и е с п е ц и а л ь н ы е п о к а з а ­ тели н а д е ж н о с т и д л я а п п а р а т у р ы второго типа.

Глава

ХАРАКТЕРИСТИКИ

вторая

ПОТОКОВ

РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ

ОТКАЗОВ

АППАРАТУРЫ

§ 2.1. Закономерности, характеризующие реальные потоки отказов радиоэлектронной аппаратуры О д н и м из ц е н т р а л ь н ы х вопросов о р г а н и з а ц и и испы­ т а н и й р а д и о э л е к т р о н н о й а п п а р а т у р ы на н а д е ж н о с т ь я в л я е т с я выбор п а р а м е т р о в , по р е з у л ь т а т а м оценки ко­ торых п р и н и м а е т с я р е ш е н и е о соответствии а п п а р а т у р ы з а д а н н ы м т р е б о в а н и я м по н а д е ж н о с т и . Перечень применяющихся показателей надежности р а с с м о т р е н в гл. 1. З д е с ь п р и в о д и т с я к р а т к и й а н а л и з основных э к с п е р и м е н т а л ь н о полученных з а к о н о м е р н о ­ стей, х а р а к т е р и з у ю щ и х потоки о т к а з о в аппаратуры, с учетом к о т о р ы х д о л ж н ы строиться п л а н ы к о н т р о л я ее надежности. П о т о к о т к а з о в а п п а р а т у р ы , - к а к известно, в з н а ч и ­ т е л ь н о й степени о п р е д е л я е т с я п о т о к а м и о т к а з о в в х о д я ­ щ и х в нее э л е м е н т о в ( п р и б о р ы и\ и з д е л и я э л е к т р о н н о й техники и э л е к т р о т е х н и к и ) . Э к с п е р и м е н т а л ь н о получен­ н ы е з а в и с и м о с т и интенсивности о т к а з о в э л е м е н т о в от времени А(^) п о к а з ы в а ю т , что эти х а р а к т е р и с т и к и д л я б о л ь ш и н с т в а к л а с с о в э л е м е н т о в б л и з к и к кривой, пока­ з а н н о й н а рис. 2.1. Продолжительность начального участка кривой A{t) значительно меньше продолжительности периода н о р м а л ь н о й р а б о т ы э л е м е н т о в (период постоянной ин­ тенсивности о т к а з о в ) . Д л я многих к л а с с о в э л е м е н т о в , предназначенных для комплектации специальной аппа­ ратуры, предусмотрена технологическая тренировка с целью стабилизации параметров и выявления элемен­ тов со с к р ы т ы м и п р о и з в о д с т в е н н ы м и д е ф е к т а м и .

Введение т р е н и р о в к и з н а ч и т е л ь н о с о к р а щ а е т п р о д о л ­ жительность периода приработки. Типичная экспериментально полученная характери­ стика п а р а м е т р о в потока о т к а з о в восстанавливаемой а п п а р а т у р ы п р и в е д е н а н а рис. 2.2 ( а п п а р а т у р а д в у х т и ­ п о в ) . П р и построении этого рисунка б ы л и учтены о т к а ­ зы п р и и с п ы т а н и я х а п п а р а т у р ы н а «прогон» и при ее /i(.t)

г.час Рис. 2.1. Зависимость интенсивности отказов приемно-усилительных ламп от времени испытаний.

г —

6

X

1 5(Ш ^ 1000 1500 тп

2500 3000 3500 U000 , k{tn) с о в п а д а е т с з а к о н о м р а с ­ п р е д е л е н и я с л у ч а й н ы х в е л и ч и н ^ ( / i + a ) — ^ ( а ) ; /г(/2 + а ) — —k{a); k(tn + a)—k{a), т. е. р а с п р е д е л е н и е с л у ч а й ­ ных величин k{t) н е з а в и с и т от н а ч а л а отсчета в р е м е н и . Д л я стационарного потока должно удовлетворяться условие P{k{t)=c)

= P{[k{t + a)-k{a)\

= c},

(2.11)

где с — н е к о т о р о е число. П р о в е р к у с т а ц и о н а р н о с т и потока о т к а з о в м о ж н о про­ извести с л е д у ю щ и м и м е т о д а м и : 40

— л у т е м оценки и з м е н е н и я у г л а н а к л о н а п р я м ы х (квантилей) для различных периодов эксплуатации аппа­ ратуры; — путем и с с л е д о в а н и я н о р м и р о в а н н о й к о р р е л я ц и о н ­ ной ф у н к ц и и . ПРОВЕРКА

СТАЦИОНАРНОСТИ ПО И З М Е Н Е Н И Ю УГЛА

ПРЯМЫХ

(КВАНТИЛЕЙ)

ДЛЯ

ЭКСПЛУАТАЦИИ

РАЗЛИЧНЫХ

НАКЛОНА

ПЕРИОДОВ

АППАРАТУРЫ

П о р е з у л ь т а т а м э к с п л у а т а ц и и а п п а р а т у р ы в течение некоторого п е р и о д а 6 о п р е д е л я е т с я к в а н т и л ь Т, соответ-

-

\0-50чай

о .

5

10 15 го 25 30 Промежутки '^ежду отказами

35 час

«О

«5

50

Рис. 2.9. Диаграмма квантилей для распределения промежут­ ков между отказами радиоаппаратуры.

с т в у ю щ и й п р о в е р я е м о м у з а к о н у р а с п р е д е л е н и я интерва­ лов между отказами. Д л я экспоненциального закона функция распределения интервалов между отказами

f(0=l~exp{--^|, откуда

(2.12)

r=-7-eplnll-f (ЛЬ

где Тер—наработка а п п а р а т у р ы на о т к а з . П о э к с п е р и м е н т а л ь н ы м д а н н ы м о потоке о т к а з о в определяется статистическая функция распределения F*{T) и величина наработки аппаратуры на отказ. По этим д а н н ы м р а с с ч и т ы в а е т с я в е л и ч и н а Т д л я р а з л и ч н ы х периодов эксплуатации.

Н а рис. 2.9—2.10 п о к а з а н ы р е з у л ь т а т ы о б р а б о т к и опытных д а н н ы х о т о т о к е о т к а з о в о б р а з ц а р а д и о а п п а р а ­ туры п р и э к с п л у а т а ц и и в периоды О—50, 50—100, 100— 150, 150—200 час и Э Ц В М при э к с п л у а т а ц и и в периоды 0—1 ООО, 1 000—2 000 час. О п ы т н ы е д а н н ы е п о к а з ы в а ю т , что угол н а к л о н а п р я ­ мых T = f{t) п р и р а б о т е а п п а р а т у р ы в р а з л и ч н ы е перио-

J

1000-2100 час

^0-101 Ючас


^-п^

Q . 4 .0 О С CU

"fcs

cs

pa cd та

о , g ,s я 5^ о S СП о

s Э fcn g ^..|:|.

Ч

CO to

0 . =f

1

к CO . Ч ь OJ CO 3 a . >, Q.

•S

CO

g s g a: л

eg H m CO »B

sis 5- ^

5: я CO

eg

— .s

-Ng

Таблица t

1

1

X

2х Зх 4t 5х 6т

2-S

-0,06 1

3-е

0,07 0,04 1

4т

-0,09 0,09 0,17 1

2.4 6-1

ST

0,04 —0,11 0.15 —0,09 1

0,02 0,7 0,2 —0,09 0,13 1

В табл. 2.4 постоянному т соответстиует главная диагональ и параллели этой диагонали t=2x, Зт 6т. В табл. 2.5 приведем результаты вычислений усредненной Свдоль параллелей) нормированной корреляционной функции (>n(t) для двух типов бортовой и одного типа наземной аппаратуры. Таблица Бортовая а п п а р а т у р а

2.5

Наземная аппаратура

Ш и р и н а интервала

т 2х Зх 4х 5х 6х 7х 8х

1 0,75 0,055 0 0,105 —0,02

Рпг (^)

Рпа (^)

1 0,066 0,03 0,016 —0,02 —0,12

1 0,02 0,11 —0,1 —0,1 —0,13 —0,14 —0,1

Незначительное изменение величины нормированной корреля­ ционной функции вдоль параллелей главной диагонали (табл. 2.4) и стремление нормированной корреляционной функции к нулю с увеличением t свидетельствует о стационарности процесса отказов рассмотренных типов аппаратуры (рис. 2.12 и 2.13). ,

в

ПРОВЕРКА ЭФФЕКТА ПОСЛЕДЕЙСТВИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО ПОЛУЧЕННОМ ПОТОКЕ

ОТКАЗОВ

П р о в е р к а э ф ф е к т а п о с л е д е й с т в и я р е а л ь н о г о потока о т к а з о в м о ж е т б ы т ь в ы п о л н е н а следуюш,ими м е т о д а м и : 46

1. С р а в н е н и е м б е з у с л о в н о й Pk{t) и условной ф*(0 вероятностей п о я в л е н и я /г о т к а з о в в в ы б р а н н о м проме­ жутке времени. 2. П р о в е р к о й устойчивости э к с п о н е н ц и а л ь н о г о з а к о ­ на р а с п р е д е л е н и я д л и т е л ь н о с т и п р о м е ж у т к о в м е ж д у от­ к а з а м и по в р е м е н и э к с п л у а т а ц и и а п п а р а т у р ы . . 3. П р о в е р к о й случайности серий. Проверка эффекта последействия потоков с помощью первого метода с в я з а н а с а н а л и з о м ф у н к ц и й П а л ь м а — Хинчина (fhit), п р е д с т а в л я ю щ и х собой в е р о я т н о с т ь п о я в ­ л е н и я k о т к а з о в (^ = 0, 1, 2 ...) в п р о м е ж у т к е времени д л и т е л ь н о с т ь ю / при у с л о в и и , что в н а ч а л ь н ы й момент этого п р о м е ж у т к а п р о и з о ш е л о т к а з [35]. М е ж д у в е р о я т н о с т ь ю б е з о т к а з н о й р а б о т ы Po{t), веро­ я т н о с т ь ю п о я в л е н и я k о т к а з о в Pkit) и у с л о в н ы м и веро­ я т н о с т я м и фо(/) и (fh{t) и м е ю т место с л е д у ю щ и е з а в и с и ­ мости: Po{t):=l-^9o{-)d^.

(2.15)

о

PK{t)=^^l[fH-A^)-M-^)\d^-

(2.16)

о

где X — интенсивность с т а ц и о н а р н о г о п о т о к а о т к а з о в ; фо(т) — в е р о я т н о с т ь б е з о т к а з н о й р а б о т ы з а в р е м я т при условии, что в н а ч а л ь н ы й м о м е н т п р о м е ж у т к а (О, т) п р о и з о ш е л о т к а з . Д л я оценки ф й ( 0 ' и pk{t) по э к с п е р и м е н т а л ь н ы м д а н ­ ным о т к а з ы а п п а р а т у р ы р а з м е щ а ю т с я на оси времени т а к , к а к это п р е д с т а в л е н о на рис. 2.3 и 2.4. Задаваясь некоторой д л и т е л ь н о с т ь ю п р о м е ж у т к а времени /, р а в н о й , например, заданной величине времени безотказной рабо­ ты, п о д с ч и т ы в а е т с я б е з у с л о в н а я p*h{i) и у с л о в н а я ф*Л(0 статистические вероятности п о я в л е н и я k о т к а з о в в выб­ р а н н о м п р о м е ж у т к е в р е м е н и . П р и о п р е д е л е н и и .(^0 =

f / ; f t ( A O при

Если э т а в е р о я т н о с т ь м а л а , то п о т о к о т к а з о в о р д и н а р е н . Н а п р а к т и к е д л я п р о в е р к и о р д и н а р н о с т и в п о т о к е от­ к а з о в п о л ь з у ю т с я г р а ф и к а м и в и д а рис. 2.3—2.4. В качест­ ве и н т е р в а л а времени А/ в ы б и р а ю т в р е м я в ы п о л н е н и я д а н н ы м типом р а д и о э л е к т р о н н о й а п п а р а т у р ы з а д а н и я ( в р е м я о п е р а т и в н о г о ц и к л а р а б о т ы ) . В о о б щ е г о в о р я , за этот з а д а н н ы й п р о м е ж у т о к в р е м е н и в е р о я т н о с т ь безот­ к а з н о й р а б о т ы а п п а р а т у р ы д о л ж н а быть высокой, у д о ­ влетворяющей предъявленным к аппаратуре требова­ н и я м по н а д е ж н о с т и . И з г р а ф и к о в в ы б и р а ю т те интер­ валы в течение к о т о р ы х э к з е м п л я р ы а п п а р а т у р ы о т к а з ы в а л и д в а ж д ы , т р и ж д ы и т. д. Ч и с л о соответст­ в у ю щ и х и н т е р в а л о в с у м м и р у е т с я и полученный р е з у л ь ­ т а т относится к о б щ е м у числу и н т е р в а л о в At з а п е р и о д эксплуатации экземпляров аппаратуры. Таким образом, о п р е д е л я ю т с я статистические вероятности двух, трех и б о л е е о т к а з о в за и н т е р в а л At и с у м м а этих в е р о я т н о ­ стей. Э к с п е р и м е н т а л ь н ы е д а н н ы е п о к а з ы в а ю т , что ве­ роятность п о я в л е н и я в а п п а р а т у р е р а з л и ч н о г о н а з н а ­ чения в течение з а д а н н о г о времени р а б о т ы двух и трех о т к а з о в не п р е в ы ш а е т величин 0,023 и 0,0025 соот­ ветственно. Э т о с в и д е т е л ь с т в у е т о т о м , что потоки отка­ з о в р а д и о э л е к т р о н н о й а п п а р а т у р ы о б л а д а ю т ' свойством ординарности.

§ 2.4. Эргодичность потока отказов радиоэлектронной аппаратуры При исследовании потока отказов радиоэлектронной а п п а р а т у р ы а в т о р а м и б ы л о о б н а р у ж е н о , что статистиче­ с к и е о ц е н к и п о к а з а т е л е й н а д е ж н о с т и , п о л у ч е н н ы е при у с р е д н е н и и по м н о ж е с т в у (по б о л ь ш о м у числу э к з е м п л я ­ ров а п п а р а т у р ы ) и по времени ( б о л ь ш о е в р е м я н а р а 54

ботки в о с с т а н а в л и в а е м ы х э к з е м п л я р о в ) , д о с т а т о ч н о точ­ но с о в п а д а ю т . Э к с п е р и м е н т а л ь н о п о л у ч е н н ы е д а н н ы е п о з в о л я ю т вы­ с к а з а т ь п р е д п о л о ж е н и е , что поток о т к а з о в р а д и о э л е к ­ тронной а п п а р а т у р ы обладает эргодическим свойст­ вом. В а ж н е й ш и м д л я п р а к т и к и свойством процесса я в л я е т ­ с я то, что по к а ж д о й из его р е а л и з а ц и й д о с т а т о ч н о й про­ д о л ж и т е л ь н о с т и м о ж н о о п р е д е л и т ь х а р а к т е р и с т и к и слу­ чайного процесса. П р и м е н и т е л ь н о к р а с с м а т р и в а е м ы м н а м и с л у ч а й н ы м п р о ц е с с а м это о з н а ч а е т , что н а р а б о т к у на о т к а з и д р у г и е х а р а к т е р и с т и к и н а д е ж н о с т и м о ж н о п о л у ч и т ь по р е з у л ь т а т а м э к с п л у а т а ц и и одного единствен­ ного э к з е м п л я р а а п п а р а т у р ы в течение д о с т а т о ч н о про­ должительного времени. П р и и с с л е д о в а н и и потоков о т к а з о в р а д и о э л е к т р о н н о й а п п а р а т у р ы обычно р а с с м а т р и в а ю т с я с л у ч а й н ы е функ­ ции, х а р а к т е р и з у ю щ и е и з м е н е н и е по в р е м е н и п а р а м е т р а п о т о к а о т к а з о в A{t) и н а р а б о т к и на о т к а з Г с р ( / ) . Эти ф у н к ц и и п о з в о л я ю т о п р е д е л и т ь технические п о к а з а т е л и н а д е ж н о с т и а п п а р а т у р ы . Д л я р е ш е н и я многих з а д а ч б о л ь ш о е з н а ч е н и е имеет в е р о я т н о с т ь б е з о т к а з н о г о дейст­ вия а п п а р а т у р ы в течение о п р е д е л е н н о г о времени p(t). Д л я р а с с м а т р и в а е м ы х с л у ч а й н ы х ф у н к ц и й имеем сле­ дующие предельные равенства: в

Ит-4-f

в->оо

о

Г('-)(0^/ =

7'ср,

(2.21)

= pn.

(2.22)

J

в

Ут -^\Xn{t)dt • о

где 9 — в р е м я , в течение которого и с с л е д у е т с я поток от­ казов; i r w ( ^ ) — р е а л и з а ц и я (г-я) п о т о к а о т к а з о в ; Xh{t) — с л у ч а й н а я в е л и ч и н а , р а в н а я 1, если а п п а р а т у р а в м о м е н т t н а х о д и т с я в состоянии k ( н а п р и м е р , в а н с а м б л е из экземпляров аппаратуры k э к з е м п л я р о в р а б о т а е т б е з о т к а з н о ) , и р а в н а я ну­ л ю , если а п п а р а т у р а не н а х о д и т с я в этом состоя­ нии. П р и т а к о й п о с т а н о в к е в о п р о с а с о о т н о ш е н и е

в

-^[Xn{t)dt о

б у д е т п р е д с т а в л я т ь собой с р е д н е е относительное в р е м я п р е б ы в а н и я а п п а р а т у р ы в состоянии k з а и н т е р в а л (О, в ) . ^ I I

I

1

1 1 1

1

1 1

1

5;

1 I I I

I

I

I I I

1 1

III I I m 1

1 1 II1

i

1

1

1 1

m m 1

1

1 1

1

1 II 1

1 1

III

1

1

III

i

1

1

II

1 II 1 II 111

11

1

Время

1 1

1

1 II I I n i l

III

I I I

1

1

1

1

II 1 1

1

III

1

1

I I ' 1 II

II

1II 1

1

I

1

1

II

1

1 1 1 1

I

1

I

n

1

1

1 1

1

1 1 1 II II 1

mint

1

1

II

I

11

1 1

I

1

1 1

1

1

1

1 II 1 1

111

111

II

II

1

1

1

II I I I II 1 M i l 1 1 tl

1

I

II

1 1

1

1

1

1

1

1

II

I I

1

1

1 1

1 M 1

1 г

1 II

1

III 1 1 i 1 II 1 1 1 I I II i; 1 1 1 1 1 1 i 1 1 1 II 11 1 II 1 1 M III 1 1 1 II 1 1 ii 1 I I II II lllin II 1 l l H I I I 1 111 1 111 1 и II H и III 1 III ini nil 1 1 11 II II 1 1 1 1 1

1 1 II

1 1 1 1

1 I I II

1 II 1 1

1

1

II

I

II1

I 1 i l l

эксплуатации

Рис. 2.16. Распределение

отказов четырех

ЭЦВМ.

П р е д е л этого о т н о ш е н и я , к а к п о к а з а н о в [47], будет равен вероятности ph з а с т а т ь а п п а р а т у р у в состоянии k. С у ж д е н и е об эргодичности с т а ц и о н а р н о г о с л у ч а й н о г о процесса м о ж н о вынести, с р а в н и в а я величины, н а й д е н ­ ные по ф о р м у л а м (2.21), (2.22) и путем у с р е д н е н и я по ансамблю. П о р я д о к о б р а б о т к и э к с п е р и м е н т а л ь н ы х д а н н ы х с це­ л ь ю п р о в е р к и н а л и ч и я (или отсутствия) свойства эрго­ дичности в и с с л е д у е м о м с л у ч а й н о м процессе р а с с м о т р и м на с л е д у ю щ е м п р и м е р е . Пример 2.4. Четыре электронно-вычислительные машины экс­ плуатировались в течение 5 000 час к а ж д а я . Поток распределения отказов машин приведен на рис. 2.16. Определим математическое ожидание времени работы ЭЦВМ иа отказ и исследуем поведе­ ние корреляционной функции во времени. Решение. Вычисление указанных характеристик случайной фу1п 0,22 0,22 0,18 0,18

80

ПО 130 150 90 120 80 120

•

feo 60 60 40 40

•

1,5 2,2 3,0 1,3 2 1 ,4 2,2

1,6 • 2,1 3,0 1,4 ' 1,9 1,43 2

п р о д о л ж и т е л ь н о с т и э к с п л у а т а ц и и (с у в е л и ч е н и е м д л и ­ тельности р а б о т ы к о э ф ф и ц и е н т п в о з р а с т а е т ) . Д л я л а м п п р я м о г о п а к а л а при р а б о т е до 2 ООО час « = 11 ч-20. Д л я т и р а т р о н о в интенсивность о т к а з о в в з а в и с и м о с т и от т е м п е р а т у р ы о к р у ж а ю щ е й среды п р и б л и ж е н н о опре­ д е л я е т с я по ф о р м у л е Я(/р)=Я„ + ^^^(/;+20°С).

(3.21)

где показатель роста,интенсивности отказов в за­ висимости от т е м п е р а т у р ы . И н т е н с и в н о с т ь о т к а з о в т и р а т р о н о в в з а в и с и м о с т и от амплитуды ускорения приближенно можно представить прямой X{a)='ko + kga.

(3.22)

где . а — в е л и ч и н а уско{)ения, п о к а з а т е л ь роста интенсивности о т к а з о в в з а ­ в и с и м о с т и от у с к о р е н и я . В т а б л . 3.10 п р и в е д е н ы з н а ч е н и я к о э ф ф и ц и е н т о в kt, и kg д л я р а з л и ч н ы х типов г а з о н а п о л н е н н ы х п р и б о р о в .

Таблица

3.10

З н а ч е н и я ki^ и kg д л я стабилитронов и тиратронов Тип прибора

СГ16П МТХ90 ТХЗБ ТХ4Б' ТХ5Б ТГ1Б-В

ft, .10-» J — г р а д час

0,07 0,92 0,09 0,24 0,03 0,02

S

час ^

10,5 8,7 1,2 0

Интенсивность отказов конденсаторов в зависимости ОТ условий э к с п л у а т а ц и и о п р е д е л я е т с я по ф о р м у л е Я,= Я „ ( ^ ) % " " ° ' .

(3.23)

где « = 4-^10 (в з а в и с и м о с т и о т в и д а к о н д е н с а т о р о в ) ; Й1 = 1,02-1,15. Д л я р е з и с т о р о в интенсивность о т к а з о в в з а в и с и м о с т и от т е м п е р а т у р ы и р а с с е и в а е м о й м о щ н о с т и имеет в и д Яр = Я Л 1 - Ь 0 , 0 2 ( ^ ; - 2 0 ° С ) 1 , Яр = Я „ ( ^ у - ^ ' \

(3.24) (3.25)

где ро и рр — соответственно допустимая и рабочая мощность, рассеиваемая на резисторах. Приведенные выше зависимости можно дополнить следующими экспериментально полученными закономер­ ностями. П р и увеличении н а п р я ж е н и я « а к а л а л а м п с 6,3 д о 7,5 в д о л г о в е ч н о с т ь с н и ж а е т с я в 4—6 р а з . И н т е н с и в н о с т ь о т к а з о в э л е м е н т о в при п о в ы ш е н и и т е м п е р а т у р ы н д р у г и х н е э л е к т р и ч е с к и х ф а к т о р о в и з м е н я е т с я по з а к о н у А р р е ниуса и з а к о н у 5-й степени. С о г л а с н о з а к о н у А р р е н и у с а с к о р о с т ь химических р е а к ц и й в р а с т в о р а х при к а ж д о м п о в ы ш е н и и т е м п е р а т у р ы на 10° С п р и б л и з и т е л ь н о у д в а и ­ в а е т с я . Э т о п о л о ж е н и е р а в н о с и л ь н о т о м у , что интенсив­ н о с т ь о т к а з о в э л е м е н т о в , с в я з а н н а я с их с т а р е н и е м , при повышении температуры на 10° С приблизительно 92

у д в а и в а е т с я . Э к с п е р и м е н т а л ь н ы е д а н н ы е иснытаннп ре­ з и с т о р о в и к о н д е н с а т о р о в п о д т в е р ж д а ю т это п о л о ж е н и е . Количественное влияние механических воздействий на н а д е ж н о с т ь а п п а р а т у р ы и ее э л е м е н т о в изучено н е ­ д о с т а т о ч н о . Э к с п е р и м е н т а л ь н ы е д а н н ы е п о к а з ы в а ю т , что применение методов миниатюризации и микроминиатю­ р и з а ц и и а п п а р а т у р ы в з н а ч и т е л ь н о й степени с н и з и л о в л и я н и е механических воздействий н а н а д е ж н о с т ь а п п а ­ р а т у р ы . Это у т в е р ж д е н и е с п р а в е д л и в о в том с л у ч а е , ес­ ли при к о н с т р у и р о в а н и и а п п а р а т у р ы п р и м е н е н а л о к а л ь ­ н а я и г р у п п о в а я з а щ и т а ее э л е м е н т о в и у з л о в о т м е х а ­ нических воздействий. В тех с л у ч а я х , к о г д а в процессе проектирования « е уделяется достаточного внимания со­ з д а н и ю к о н с т р у к ц и й , устойчивых к м е х а н и ч е с к и м воз­ д е й с т в и я м , интенсивность о т к а з о в э л е м е н т о в р е з к о воз­ р а с т а е т , особенно в м о щ н ы х и в ы с о к о в о л ь т н ы х э л е к т р о ­ вакуумных приборах. Подтверждением этому могут с л у ж и т ь с л е д у ю щ и е д а н н ы е по опыту э к с п л у а т а ц и и л а м п о ­ вой а п п а р а т у р ы . И н т е н с и в н о с т ь о т к а з о в -кенотронов в одном из типов корабельной аппаратуры достигала 160-10-^ 1/час. П о с л е п р о в е д е н н ы х р а б о т по а м о р т и з а ц и и у з л а и -введе­ н и я с п е ц и а л ь н о г о л а м п о д е р ж а т е л я интенсивность о т к а ­ зов б ы л а с н и ж е н а более чем в 10 р а з . . А н а л о г и ч н ы е п р и м е р ы в л а м п о в о й а п п а р а т у р е , уста­ н о в л е н н о й на о б ъ е к т а х , п о д в е р г а е м ы х з н а ч и т е л ь н ы м у д а ­ р а м , в с т р е ч а л и с ь с р а в н и т е л ь н о часто. Д л я с н и ж е н и я ме­ х а н и ч е с к и х н а г р у з о к на н а д е ж н о с т ь р а д и о э л е м е н т о в при конструировании современной аппаратуры принимается ряд специальных мер. Н а п р и м е р , в а п п а р а т у р е , п р е д н а з н а ч е н н о й д л я ис­ пользования в условиях постоянных в и б р а ц и о н н ы х и у д а р н ы х ускорений, л а м п ы с л е д у е т о р и е н т и р о в а т ь т а к и м о б р а з о м , чтобы оси их с о в п а д а л и с н а и б о л е е в е р о я т н ы м направлением ускорения. К р е п л е н и е т р а н з и с т о р о в на п л а т а х о с у щ е с т в л я е т с я не за в ы в о д ы , а за корпус. Р е з и с т о р ы р е к о м е н д у е т с я уста­ навливать в горизонтальном положении. Д л я повышения надежности реле рекомендуется крепить нх в наиболее ж е с т к и х местах к о н с т р у к ц и и . Приведенная количественная характеристика влияния р а з л и ч н о г о вида воздействий на н а д е ж н о с т ь а п п а р а т у р ы и ее э л е м е н т о в п о з в о л я е т с д е л а т ь в ы в о д , что при прове-

дении н а т у р н ы х испытаний а п п а р а т у р ы на н а д е ж н о с т ь ( к а к на о б ъ е к т е , т а к и в л а б о р а т о р н ы х у с л о в и я х ) д о л ж ­ но у д е л я т ь с я серьезное в н и м а н и е в ы б о р у уровней воз­ действующих нагрузок и временного режима работы.

§ 3.4. Возможности ускоренных испытаний радиоэлектронной аппаратуры на надежность К а к б ы л о п о к а з а н о , на н а д е ж н о с т ь р а б о т ы а п п а р а ­ туры в р е а л ь н ы х у с л о в и я х э к с п л у а т а ц и и в л и я ю т р а з л и ч ­ ные ф а к т о р ы . Ч т о б ы п р а в и л ь н о оценить р е а л ь н у ю н а ­ д е ж н о с т ь р а з р а б а т ы в а е м о й или серийно в ы п у с к а е м о й а п п а р а т у р ы , ее н е о б х о д и м о и с п ы т а т ь в у с л о в и я х в о з д е й ­ ствия тех ф а к т о р о в , к о т о р ы е н а и б о л е е сильно в л и я ю т на « а д е ж н о с т ь . Н о п р о в е д е н и е э к с п е р и м е н т а л ь н о г о ис­ следования в реальных условиях требует длительного времени и существенных экономических затрат. Если ж е известны закономериости в л и я н и я различных ф а к т о р о в на р а б о т о с п о с о б н о с т ь а п п а р а т у р ы , то м о ж н о , у в е л и ч и в а я а м п л и т у д у воздействий, о п р е д е л я т ь н а д е ж ­ ность а п п а р а т у р ы в с ж а т ы е с р о к и . И с п ы т а н и я , при к о т о р ы х аппаратура подвергается воздействиям определенных факторов, позволяющих вы­ явить характер изменения работоспособности аппарату­ ры з а счет н а п р а в л е н н о г о изменения (ужестчения) условий р а б о т ы , н а з ы в а ю т с я у с к о р е н н ы м и и с п ы т а н и я м и . В р е з у л ь т а т е т а к и х и с п ы т а н и й могут б ы т ь получены д а н ­ ные о н а д е ж н о с т и а п п а р а т у р ы или ее э л е м е н т о в . В процессе ускоренных испытаний повышенная на­ г р у з к а на э л е м е н т ы а п п а р а т у р ы п р и в о д и т к с р а в н и т е л ь ­ но б ы с т р о м у и з н а ш и в а н и ю и с т а р е н и ю . П р и у с к о р е н н ы х и с п ы т а н и я х з н а ч е н и я в о з д е й с т в у ю щ и х на э л е м е н т ы ф а к ­ торов (температура, электрическое н а п р я ж е н и е , ток, рассеиваемая мощность) должны, как правило, превы­ ш а т ь п р е д е л ь н ы е з н а ч е н и я , при к о т о р ы х е щ е с о х р а н я е т ­ ся н о р м а л ь н а я р а б о т а э л е м е н т о в . Испытания должны п р о в о д и т ь с я по о т н о с и т е л ь н о простой м е т о д и к е и с н е з н а ч и т е л ь н ы м и э к о н о м и ч е с к и м и затратами. Действительное ускорение появления отка­ зов достигается выбором такого режима работы элемен­ тов, к о г д а о т к а з ы п о я в л я ю т с я в той ж е п о с л е д о в а т е л ь -

ности, что и при э к с п л у а т а ц и и в р е а л ь н ы х условиях. В этом з а к л ю ч а е т с я о с н о в н а я т р у д н о с т ь ш и р о к о г о при­ менения метода ускоренных испытаний. Положительное решение может быть достигнуто путем эксперименталь­ ного о п р е д е л е н и я условий п р о в е д е н и я у с к о р е н н ы х испы­ т а н и й , н а п р и м е р путем с р а в н е н и я з а к о н о в р а с п р е д е л е н и я в р е м е н и н а с т у п л е н и я о т к а з о в при э к с п л у а т а ц и и (в ре­ альных условиях) и при.эксперименте. Хара1^теристиками у с к о р е н н ы х у с п ы т а н и й могут с л у ­ ж и т ь 'временные и н а г р у з о ч н ы е к о э ф ф и ц и е н т ы . Временной коэффициент определяется отношением времени, в течение которого при н о м и н а л ь н о й н а г р у з к е б ы л о в ы я в л е н о о п р е д е л е н н о е количество о т к а з о в , к вре­ мени, в течение к о т о р о г о б ы л о в ы я в л е н о то ж е количе­ ство о т к а з о в при п о в ы ш е н н ы х н а г р у з к а х . Нагрузочный коэффициент о п р е д е л я е т с я отношением количества отказов, выявленных после определенного в р е м е н и р а б о т ы (в ч а с а х ) при п о в ы ш е н н ы х н а г р у з к а х , к к о л и ч е с т в у о т к а з о в , полученных после о п р е д е л е н н о г о времени р а б о т ы при н о м и н а л ь н ы х н а г р у з к а х . Д л я о п р е д е л е н и я относительного в л и я н и я х а р а к т е р а р а з л и ч н ы х р а б о ч и х условий, к о т о р ы м п о д в е р г а ю т с я ис­ п ы т ы в а е м ы е э л е м е н т ы в процессе и с п ы т а н и й , н а и б о л е е удобен н а г р у з о ч н ы й к о э ф ф и ц и е н т . В § 5.2 п о д р о б н о р а с с м а т р и в а ю т с я т р е б о в а н и я к н а ­ г р у з о ч н ы м р е ж и м а м и п р и в о д и т с я т а б л и ц а количествен­ ных х а р а к т е р и с т и к , о п р е д е л я ю щ и х н а г р у з о ч н ы е р е ж и м ы р а б о т ы основных э л е м е н т о в , к о м п л е к т у ю щ и х р а д и о э л е к ­ тронную аппаратуру. О д н и м из о с н о в н ы х ф а к т о р о в , с у щ е с т в е н н о с н и ж а ю ­ щим надежность и долговечность аппаратуры, является в о з д е й с т в и е на нее высоких т е м п е р а т у р . В р я д е р а б о т у к а з ы в а е т с я [18, 36], что интенсивность о т к а з о в некото­ рых р а д и о л а м п при п о в ы ш е н и и т е м п е р а т у р ы о к р у ж а ю ­ щ е й с р е д ы от 20 до 200° С у в е л и ч и в а е т с я в 75 р а з , а ин­ тенсивность о т к а з о в п о л у п р о в о д н и к о в ы х п р и б о р о в в 5 р а з при п о в ы ш е н и и т е м п е р а т у р ы от 25 до 125° С. С л е д о в а ­ тельно, т е м п е р а т у р а я в л я е т с я э ф ф е к т и в н ы м с р е д с т в о м , при п о м о щ и которого м о ж н о д о б и т ь с я у с к о р е н и я испы­ т а н и й на н а д е ж н о с т ь . П р и проведении у с к о р е н н ы х и с п ы т а н и й г л а в н о й за­ дачей является выбор критерия, с помощью которого м о ж н о б ы л о бы д о б и т ь с я соответствия х а р а к т е р и с т и к н а -

д е ж н о с т и , п о л у ч е н н ы х при у с к о р е н н ы х и с п ы т а н и я х , с х а ­ р а к т е р и с т и к а м и , к о т о р ы е будут иметь место при р а б о т е в реальных условиях. Таким критерием является коэф­ ф и ц и е н т п о д о б и я , к о т о р ы й ч а щ е всего п р е д с т а в л я е т с я в виде =

(3.26)

Го — с р е д н е е в р е м я б е з о т к а з н о й р а б о т ы в р е а л ь н ы х условиях; Гоу — с р е д н е е в р е м я б е з о т к а з н о й р а б о т ы при уско­ ренных и с п ы т а н и я х . В р а б о т е [55] р а с с ч и т а н ы к о э ф ф и ц и е н т ы Л^^для не­ которых э л е м е н т о в при р е ж и м е р а б о т ы , с о о т в е т с т в у ю щ е м 60% н о м и н а л ь н о й н а г р у з к и , т е м п е р а т у р е при р е а л ь н ы х условиях - f 3 0 ° C , а при ускоренных испытаниях + 7 5 ° С ( т а б л . 3.11). где

Таблица

3.11

З н а ч е н и я коэффициента п о д о 5 и я Коэффициент н а г р у з к и

1

Вид элемента 1

Резисторы Конденсаторы Кристаллические диоды

2,2 3 27

1.7

3,8 8,2 45

Длительность ускоренных о п р е д е л е н а по ф о р м у л е

испытаний

/у = - ^ ,

2

1,3

5 27 89

7,5 67 134

может быть (3.27)

То

где tp — з а д а н н ы й и н т е р в а л р а б о т ы а п п а р а т у р ы в р е а л ь ­ ных у с л о в и я х . По ускоренным методам испытаний в настоящее вре­ мя у ж е и м е е т с я много х о р о ш и х пособий [26, 48—49, 54, 55, 58].

Глава ч е т в е р т а я

СТАТИСТИЧЕСКАЯ НАДЕЖНОСТИ

ОЦЕНКА

ПОКАЗАТЕЛЕЙ

РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ

АППАРАТУРЫ

§ 4.1. Общие сведения Основной з а д а ч е й , р е ш а е м о й при р а з р а б о т к е методов п р о в е р к и наде}}