Устройство прогнозирования работоспособности радиоэлектронной аппаратуры Советский патент 1986 года по МПК G01R31/28 

Изобретение относится к контрольно-измерительной и испытательной технике и может быть использовано для диагностики и прогнозирования работоспособности радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) в процессе производства и эксплуатации.

Цель изобретения - повышение достоверности прогнозирования за счет .увел ичения глубины диагностики контролируемых устройств.

На фиг. 1 изображена структурная схема предлагаемого устройства, на фиг. 2-5 - структурные схемы блоков сравнения, управления, априорных вероятностей внезапных отказов и вычисления интенсивности отказов.

Устройство содержит блок 1 термопреобразователей, блок 2 нормализаторов, коммутатор 3, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) А, блок 5 запоминания, экстраполятор 6, умножитель 7, блок 8 сравнения, блок 9 индикации, блок 10 управления, логический анализатор 11, блок 12 априорньпс вероятностей внезапных отказов, блок 13 формирования допусков, блок 14 вычисления интенсивности отказов.

Блок 8 сравнения содержит первый 15 и второй 16 приемные регистры, элемент 17 сравнения, выходные элементы И 18.

Блок 10 управления содержит блок 19 анализа признаков выполнения команды, счетчик 20 команды, регистр 21 адреса команды, блок 22 делителей частоты, перепрограммируемьй запоминающий блок 23, регистр 24 команд, дешифратор 25 команд.

Блок 12 априорных вероятностей внезапных отказов содержит приемный регистр 26, первый блок 27 умножения второй блок 28 умножения, выходные элементы И 29.

Блок 14 вычисления интенсивности отказов содержит первый регистр 30, первый дешифратор 31, второй регистр 32, второй дешифратор 33, накапливаюw ii сумматор 34.

Выходы блока 1 термопреобразователей соединены со входами блока 2 нормализаторов, выходы которого соединены с входами коммутатора 3, управляющий вход которогосоединен с шестым выходом блока 10 управления, а выход - с входом аналого-цифрового преобразователя 4, управляющий вход которого соединен с пятым выходом

блока 10 управления, а выход - с первым входом блока 5 запоминания, второй вход которого соединен с четвертым выходом блока 10 управления, а выход - с первьт входом экстраполятора 6, второй вход которого соединен с первым выходом логического анализатора 11, второй выход которого соединен с вторым входом умно7 1теля 7, первый вход которого соединен с выходом экстраполятрра 6, третий вход с выходом блока 12 априорных вероятностей внезапных отказов, а выход с вторым входом блока 8 сравнения, первый вход которого соединен с первым выходом блока 13 формирования допусков, первый выход - с входом блока 9 индикации, вход-выход которого соединен с первым входом-выходо блока 10 управ 1ения, второй вход-выход которого соединен с входом-выходом блока 8 сравнения, второй выход которого соединен с первым входом блока 14 вычисления интенсивности отказов, второй вход которого соеди.нен с выходом логического анализатора 1 1 , третий вход - с третьим выходом блока 10 управления, а выход с вторым входом блока t2 априорных вероятностей внезапных отказов, первьй выход которого соединен с восьмым выходом блока 10 управления, второй выход которого соединен со входом блока 13 формирования допусков.

Блок I гермопреобразователей предназначен для преобразования температуры поверхности контролируемых элементов или температуры окружающей их среды в узлах и блоках в электрический сигнал. В одном из вариантов технического решения блок 1 состоит из многоточечного преобразователя температуры и измерительных преобразователей сигналов термопар и термометров сопротивления А 614-7.

Блок 2 нормализаторов предназначен для усиления сигналов низкого уровня до уровня, обеспечивающего нормальную работу АЦП, и может быть построен на основе транзисторных усилителей с управляемыми коэффициентами усиления.

Блок 5 запоминания служит для хранения кодов измеряемых параметров и включает.в себя ОЗУ, связанное с накопителем, например, на магнитной ленте, магнитных дисках и пр. Записанная на накопителе информация по команде с блока 10 управления считы вается в ОЗУ и хранится в нем в теч ние времени работы устройства. В ко це дакла прогноза текущие значения контролируем(к параметров из ОЗУ пе реписываются в накопитель, что позволяет сохранять информацию о теку1ЦИХ значениях контролируемых параме ров для следую1дих циклов при выключ НИИ устройства. Экстраполятор 6 служит для вычис ления значения контролируемого пара метра на время прогноза. В соответс ВИИ с используемым в предлагаемом устройстве алгоритмом прогноза, учи тывающим постоянство скорости измен ния контролируемых параметров на ин тервале прогноза и одинаковый шаг прогноза для всех циклов работы, в состав зкстраполятора 6 входят два регистра, сумматор-вычитатель и выходной регистр. Умножитель 7 предназначен для ум ножения экстраполируемого значения выходного параметра на коэффициент К, учитывающий влияние внезапных от казов на работоспособность контроли руемого устройства. Блок 8 сравнения служит для сравнения экстраполируемого значения |Контролируемого параметра с предельно допустимым значением и выполняет дополнительные функции по трансляции кода прогнозируемого значения .температуры в блок 14 вычисления интенсив ности отказов. Поэтому, кроме первого 15 и второго 16 приемных регистров, элемента 17 сравнения кодов экстраполируемых; и предельно допусти мых значений контролируемых параметров, блок 8 сравнения дополнительно содержит выходные элементы И 18, под ключенные своими входами к выходам первого приемного регистра 15, а выходами - к блоку 14. В блоке 8 сравнения при А В по признаку 1 вырабатывается сигнал Годен и по сигналу с блока 10 управления производится трансляция В через выходные элементы И 18 в блок 14 вьгчисления интенсивности внезапных отказов. Если А В, то по признаку О по команде с блока 10 управления вырабатывается сигнал Не годен, в блоке 9 индикации индицируется номер потенциально ненадежного элемента или узла и вьщается команда на прекращение работы устройства. (А и В - сравниваемые числа). Блок 9 индикации служит для визуального контроля выполнения алгоритма прогнозирования работоспособности контролируемой аппаратуры и включает в себя регистры для хранения кодов времени прогноза, их преобразователей и дешифраторов, обеспечивающих работу сегментных индикаторов, а также регистра для хранения кодов контролируемого параметра, элемента или узла. Блок 1.0 управления служит для организации процесса прогнозирования работоспособности контролируемого устройства в соответствии с заданным алгоритмом с учетом температуры его элементов, узлов и блоков. Блок 19 анализа признаков предназначен для приема и анализа признаков выполнения команд, после которых следуют условные переходы в алгоритме работы, разрешения формирования кода следующего адреса команды в зависимости от прошедших признаков. Блок 19 может быть выполнен в виде мультиплексора на интегральных схемах. Блок 22 делителей частоты обеспечивает получение управляющих сигналов для выполнения операций с заданной частотой. Перепрограммируемый запоминающий блок 23 служит для хранения кодов команд, реализуемых блоком 10 управления . Регистр 24 команд предназначен для хранения кода команды в течение времени ее выполнения, а дешифратор 25 команд - для вьщачи управляющих сигналов на соответствутащие блоки устройства, обеспечивающие выполнение заданного алгоритма. Коды всех команд хранятся в блоке 23, Выбор требуемой команды определяется ее адресом, который образуется числом, содержащимся в счетчике 20 команды. Каждая следующая команда содержится в ячейке памяти блока 23, адрес которой на единицу больше адреса хранения предыдущей команды. Адрес следующей команды обазуется прибавлением единицы к соержимому счетчика 20 команды и записывается в регистр 21 адреса команы. По содержимому этого регистра осуществляется выборка команд из блока 23 и пересьшка в регистр 24 комаид. Б соответствии с кодом дегаифратор 25 команд вырабатывает ряд управляющих сигналов, часть которых поступает в элемент управления OJTOка 22 делителей частоты, который в зависимости от кода поступившей команды определяет длину и состав последовательности чисел, формируемой генератором. Остальные сигналы дешифратора поступают на соответствующие .узлы всех блоков устройства и производят необходимые операщ-ш над поступающими данными, выполнение которых контролируется в блоке 19 анализа признаков выполнения .После прохождения требуемого числа тактов и поступления сигнале с блока 19 анализа признаков вьтолпеиия комаидь; вырабатывается сигнал OKoifiam.in выполнения команды, разренгакшигй переход к следующей команде программьц код которой хранится в одной Т13 ячеек блока 23.

Логический анализатор 11 предназначен для сравнения измеренных ssiaчений I :oнтpoлиpye ыx параметров с допусками сл гчайного откланения зтих параметров, которые вводятся из блока 13 формирования допусков.

Блок 12 априорных вероятностей внезапных отказов обеспечггвает въггнсление указанной вероятности и коуЬфидиента К, учитывающего влияние инезапных отказов на работоспособность .устройства по постепеннг м отказам. При номинальнык температурных режимах всех элементов и узлов интенсивность отказов контролируемого устройства имеет ш fи raльнyю величину, соответствующую априорную вероятность внезапных отказов и коэффициент К блпзок к единице, например 1,i. При ухудшении тепловых реж -1мов элег ентов и узлов возрастает вfзличинa интенсивности отказов и коэффигдаенгг Kj 1зычисляемый по формуле ;

К AP() - Л(1 -- , где А масштабный коэффициент, P(t - априорная вероятность

внезапных отказо устройства за время Ц,р прогноза А - суммарная интенсг1вность отказов контролируемо о устройства.

Для упрощегпгя блока 12 в предла-- гаемом устройстве априорная вероятность внезашгых отказов вычисляется по упрощенной формуле

P(t,.) А t,,,,

которая нри высокой надежности комп1 лектукицих элементов и узлов современной электронной базы обеспечивает вьпшсление P() с достаточной для практики точностью.

Блок 13 формирования допусков слуiO лдат для хранения и вьщачи по команде с блока 10 управления допусков случайных отклонений и предельно допустимых значений контролируемых параметров .

5 Блок 14 служит для определения табличным методом интенсивности.. отказов элемегггов с учетом температуры их поверхности, интенсивности отказов узлов и блоков с учетом тем0 пературы их окружающей среды, а также вычисления суммарной иггтенсивности всего устройства. Блок 14 состоит из двух одинаковых каналов определения и и т е и си в н о с т е и о т к а з о в Д; и .

1 J

5 Устройство работает следующим образом.

На пе.рвом этапе по величине измеренпой темпера,туры поверхности элементов и температуры в контролируеD мых точках узлов и блоков проверяют работоспособность элементов и сборок т; контроля и в прогнозируемом интерзале времени, а тагске вычисляют интенсивность отказов и априорную

ч вероятность внезапных отказов устройства с учето;. индивидуальной надежности его злемгнтов,и узлов, Заканчтшается этап вычислением значения l :oэффJщиeнтd К и вводом его в умножитель 7,

Па втором siane по выходным параметрам прогнозируют работоспособность устройства но постепенным отказам, но с учетом вероятности внезап ных отказов.

Электрические сигналы с блока 1 термопрео-бразоБятелей поступают на fJjiOK 2 нормализаторов, где приводятся к одному параметру напряжения. По

кссманде с 10 управления, комму1атор 3 подключает первый канал от первого контр.олируемого элемента квходу А1Щ 4 С выхода ЛЦД 4 код пост ч1ает на логический анап -шатор

11, Б котором сравнивается измереннее значение с допускает, определяемьЕ-н случайными отклоненияья-г контролируемого параметра. Значения этих

71

допусков хранятся в блоке 13 формирования допусков и вводятся в анализатор 11 по команде с блока 10 управления .

Если величина контролируемого параметра выходит за пределы случайного отклонения, то его значение кз логического анализатора 11 поступает на вход экстраполятора 6, на второй вход которого подается значение предыдущего измерения этого параметра. Вместо этого кода в блок 5 запоминания записывается текущее значение контролируемого параметра, которое будет использовано в следующем цикле прогноза. Прогнозируемое знаЧёние контролируемого параметра как сумма его текущего значения с приращением за интервал прогнозирования в умножителе 7 умножается на коэффициент К 1 и поступает в блок 8 сравнения, на второй вход которого с блока 13 формирования допусков вводится предельно допустимое значение контролируемой температуры.

Если в результате сравнения экстраполируемое значение контролируемой температуры будет находиться в допуске к концу интервала прогнозирования, то в блок 9 индикации поступает сигнал Годен, а в блок 14 транслируется значение температуры элемента или узла, с учетом которой определяется его интенсивность отказов. Блок 10 управлегшя выдает команду на контроль температуры поверхности следующего элемента и т.д. до последнего, после него аналогичным образом обрабатываются результаты измерения температуры в узлах и блоках контролируемого устройства. При выходе прогнозируемого значения температуры поверхности элемента или температуры внутри узла (блока) за пределы допустимого значения, в блок индикации поступает сигнал Не годен включается транспарант Не годен и указывается номер неисправного элемента или узла, После устранения причин, вызывающих недопустимое повьшение температуры, гфоверка по первому этапу повторяется, вычисляется априорная вероятность внезапных отказов устройства и значение коэффициента К.

На втором этапе аналогичным образом производится обработка результатов измерения выходных параметров, но экстраполируемое значение контро1168

лируемого параметра в умножителе 7 перемножается на значение коэффициента К -1, полученное в блоке 12 с учетом априорной вероятности внезапных отказов, вычисленной при реальных режимах и рабочей температуре элементо и узлов контролируемого устройства. Результат умножения поступает на оди вход блока 8 сравнения; на второй вход которого из блока 13 формирования допусков Поступает предельно допустимое значение контролируемого выходного параметра.

Если значение контролируемого выходного параметра находится в допуске, то в блок 9 индикации поступает сигнал Годен и блок 10 управления вьщает команду на контроль следующего параметра и т.д. При выходе контролируемого выходного параметра за пределы допуска в блок 9 поступает сигнал Не годен, фиксируется номер этого параметра, но контроль остальных параметров продолжается. Если же при сравнении выходного, параметра в логическом анализаторе 11 его текущее значение не выходит за пределы случайного отклонения, то этот параметр не экстраполируется, а сразу поступает в умножитель 7. Далее обработка результатов измерения аналогична вышеописанной.

Формула изобретения

Устройство прогнозирования работоспособности радиоэлектронной аппаратуры, содержащее последовательно соединенные клеммы для подключения выходов объекта контроля, блок нормализаторов, коммутатор и аналогоцифровой преобразователь, блок запоминания, логический анализатор, умножитель, блок сравнения, блок индикации, блок управления, экстраполятор, блок априорных вероятностей внезапных отказов, блок формирования допусков, первый вькод которого соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом умножителя, первый вход которого соединен с выходом экстраполятора, первый вход которого соединен с выходом блока запоминания,первьш вход которого соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя и первым входом логического анализатора, второй вход которого соединен с первым выходом блока управления,перВ1.1Й вход--В.код которого сое/итяен с пход ом-выход ом тщггкации, вход которого соединен с терпыт- выходом блока сравнения, второй вход экстраполятора соединен с первым выходом логического анализатора, второй выход которого соединен с вторым входо умножителя, третий вход которого соединен с выходом блока априорных вероятностей внезапных отказов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности прогнозирования, в него введены блок термопреобразователей и блок вычисления интенсивности отказов, первый вход которого соединен с вторым выходом блока сравнения, второй вход с третьим выходом логического анализатора, третий вход которого соединен с вторым выходом блока формирования

допусков, вход которого соединен с вторым выходом блока управления,третий выход Kf)Toporo соединен с третьим входом блока вычисления интенсивности отказов, четвертый выход с вторым входом блока запоминания, третий выход - с управляющим входом аналого-цифрового преобразователя, шестой выход - с управляющим входом коммутатора, второй вход-выход блока угтравления соединен с входом-выходом блока сравненияf седьмой выход с третьим входом экстраполятора, восьмой выход - с первым входом блока априорных вероятностей внезапных отказов,второй вход которого соединен с выходом блока вычисления интенси ности отказов , Е ыходы блока термопреобразователей соединеныс соответствующими входами блока нормализаторов.

Изобретение относится к контрольно-измерительной и испытательной технике. Может быть использовано для диагностики и прогнозирования работоспособности радиоэлектронной аппаратуры в процессе производства и эксплуатации. Цель изобретения повьшение достоверности прогнозирования - достигается за счет увеличения глубины диагностики контролируемых устройств. Для этого в .устройство дополнительно введены блок 1 термопреобразователей и блок 14 вычисления интенсивности отказов. Кроме того, устройство содержит блок 2 нормализаторов, коммутатор 3, аналогоцифровой преобразователь 4, блок 5 памяти, экстраполятор 6, умножитель 7, блок 8 сравнения, блок 9 индикации, блок 10 управления, логический (Л анализ-атор 11, блок 12 априорных вероятностей внезапных отказов, блок 13 формирования допусков. Состав блоков 8 и 10 и их функциональные схемы приводятся в описании изобретения. 5 ил. tc Од

ff/77 5na/ia 7

О

О

OfTT S/7af a /5

с 5рос О 9 о

/ /у 5/TCfHaM 9, W

ОС О

/4Фиг. 2

ffe3

Ф Ф ФЧЧ VVV Atf/ 2

TMt.

,

Фит 4

Moff 5