Анализатор параметрических отказов Советский патент 1988 года по МПК G06F11/07 

(Л

4ib

О

сл

о

« СЛ

Изобретение относится к контроль- НС-измерительной технике и может быть использовано при проектировании, производстве, испытаниях и эксплуата- с ции электронных изделий , подвержен- ных постепенным отказам. Цель изобретения - повышение досто- верности и точности результатов ана- лиза,10

При попадании среза эталонного импульса, соответствующего максимально допустимой длительности выхода параметра за границу .области работоспособности, на период пребывания параметра 15 в.области работоспособности осуществляется анализ длительности этого периода, и, если он меньше, чем минимальное время вьтолнения задачи, то считается, что при первоначальном 20 пересечении параметром границы произошел отказ. Этот отказ фиксируется, и длительность рассмотренного эталонного импульса входит в суммарную продолжительность отказов. Кроме то- 25 го, решение о том, что параметр вернулся в область работоспособности, принимается анализатором только после того, как время после пересечения параметром границы в направлении об-30 ласти работоспособности станет равным минимальной длительности выполнения задачи. В этот момент происходит сброс формирователя эталонного импульса и устройство готовится к ана- - лизу нового факта пересечения параметра границы. Тем самым исключается ситуация ложной фиксации отказов, когда срез эталонного импульса приходится на период пребьшания параметра в Q отказовой области, а между передним фронтом и срезом импульса есть периоды нормального функционированияj превьппающие длительность выполнения задачи. Повышение точности результа- тов анализа достигается также за счет того, что в суммарной продолжительности отказов -учитываются и короткие, меньше длительности выполнения задачи, периоды нормального функционирования, возникающие-при случайных флюктуациях параметра в отказовой области.

На фиг.1 представлена структурная схема анализатора; на фиг.2 - временные диаграммы его работы.

Анализатор содержит пороговый блок 1, формирователь 2 импульса, первый элемент 3 задержки, первый инвертор

50

55

0

5 0 5 0 - Q

4, первый элемент И 5, второй элемент ИЛИ 6, дифференцирующий элемент 7, четвертый элемент И 8, первый триггер 9, третий элемент И 10, второй инвертор 11, второй элемент 12 задержки, формирователь 13 паузы, шестой элемент И 14, третий 15 и четвертый 16 триггеры, второй счетчик 17, генератор 18 импульсов, делитель 19 частоты, второй элемент И 20, первый элемент ИЛИ 21, первый счетчик 22, переключатель 23, регистр 24, пятый элемент И 25, третий счетчик 26, второй триггер 27, седьмой элемент И 28, пятый триггер 29, восьмой элемент И 30 и четвертый счетчик 31.

Анализатор работает следующим образом.

После включения питания происходят обнуление счетчиков 22, 17,и 31, к установка всех триггеров в нулевое состояние с помощью подачи импульса по шине Установка О (не показана ). Одновременно в третий счетчик 26 и в регистр 24 записьшается число, соответствующее абсолютной величине t f - f 7 отГ максимально допустимое время пребывания параметра в отказовой области, при превьш ении которого должен фиксироваться отказ объекта контроля; /J мин Mfjjjjji ajjbHo необходимое для вьшолнения задачи время пребьшания ,параметра в области работоспособности состояний.

На пороговый блок 1 поступает сигнал с контролируемого изделия (фиг,2а). На выходе порогового блока присутствует импульсный сигнал, причем импульс соответствует нахождению параметра в отказовой области, пауза - в области работоспособных состояний (фиг.2б). Формирователь 2 импульса, элемент 3 задержки, инвертор 4 и элемент И 5 предназначены для выявления фактов превьщ1ения времени выхода параметра за границу допуска величины i Сситуации I и, II на фиг.2)о 0 Длительность импульса на выходе формирователя 2 соответствует

MtfKC

отк

. ЕС-.

ли параметр находится в отказовой области в течение времени, большего

Алакс I- ртк на выходе элемента И 5 появ ляется импульс (фиг.2в,г, на фиг.2в -. диаграмма на выходе инвертора 4), Время задержки на элементе 3 равно . времени, задержки сигнала на формиро

вателе 2 и инверторе 4, тем самым исключаются случаи появления ложных сигналов на выходе элемента И 5.

Инвертор 11, элемент 12 задержки, формирователь 13 паузы, элемент И 14 и триггер 15 осуществляют формирование сигналов об окончании отказов. Длительность паузы, формируемой элементом 13 от переднего франта импуль са с выхода инвертора 11 (фиг.2д.е), равна f. При превьшении временем пребывания параметра в области работоспособных состояний величины на выходе элемента И 14 появля- ется импульс (фиг.2ж), своим передним фронтом переводящий триггер 15 в нулевое состояние (фиг.2з). Возвращение триггера 15 в единичное состояни осуществляется через его второй уста новочньй вход срезом импульса с выхода порогового блока. Таким образом на выходе триггера 15 присутствует единичный потенциал в течение времен от момента возвращения параметра в область работоспособных состояний до момента, когда первый раз после этог длительность работоспособного состояния станет равна Р . Длительность задержки элемента 12 выбирается равной задержке сигнала на формирователе 13. Тем самым исключается появление ложных сигналов на выходе элемента И -14. Срезом импульса с выхода триггера 15 осуществляется сброс формирователя 2 в случае, когда в момент окончания длинного периода работоспособного состояния на выходе формирователя еще присутствует импульс. Тем самым исключается ложная регистрация отказов, когда срез импульса U приходится на период отказа, а в течение этого импульса был период нормального функционирования с длительностью, превьшающей -С . Возвращение формирователя 13 в первоначальное состояние с отсутствием паузы на его выходе происходит либо по истечении времени , либо по переднему фронту импульса с выхода блока 1. Поэтому каждый раз к нача- лу очередного импульса с выхода инвертора 11 формирователь 13 подготовлен к формированию паузы.

С помощью дифференцирующего элемента 7, элемента И 8, триггера 9 и элемента И 10 осуществляется анализ тех пауз с выхода блока 1, в которые попадает срез импульса с выхо

5

0

Q 5 0

5

0

5

0

5

да формирователя 2 (или передний, фронт импульса с выхода первого инвертора 4) - случаи II и IV (фиг.2). Дифференцирующий элемент 7 формирует короткие импульсы от передних фронтов импульсов с выхода инвертора. На выход элемента И 8 проходят только те из этих коротких импульсов, которые приходятся на паузы сигнала с выхода блока 1 (фиг.2и). Они переводят триггер 9 в единичное состояние (фиг.2к). Единичный потенциал с прямого выхода триггера поступает на вход элемента И 10, на второй вход которого подается единичньШ потенциал с прямого выхода триггера 15, сформированный в момент пересечения параметром границы в сторону области работоспособных состояний. Если очередной импульс с выхода порогового блока 1 поступает на третий вход элемента И 10 до того, как произойдет переход триггера 15 в нулевое состояние (т.е. до того, как будет зафиксирован период нормаль- функционирования, превьщгающий

/,1МН ч

tp ;, то этот импульс проходит на . выход элемента И 10 (фиг.2л). Появление данного импульса на выходе элемента И 10 свидетельствует о том, что, хотя окончание интервала приходится на момент, когда параметр находится на периоде нормального функционирования, произошел отказ. Рассматриваемый период нормального функционирования является коротким, его длительность менее э и он вызван случайными флюктуациями параметра в отказовой области.

На входах и, соответственно, на выходе второго элемента ИЛИ 6 присутствуют импульсы, свидетельствующие о превышении времени пребьшания параметра в отказовой области вели- в случае, когда срез эта- импульса приходится на импульс с блока , а также импульсы, свидетельствующие о том, что произо щел отказ и в случаях, когда срез эталонного импульса приходится на паузу сигнала с выхода блока 1. Эти импульсы поступают на единннный вход триггера 16, осуществляя перевод его в единичное состояние (фиг.2г, л,м). На другой вход триггера 16 поступает сигнал с прямого выхода триггера 15. Этот импульсный сигнал управляет возвращением триггера 16

чины1 Г.Г лонного

в нулевое состояние. -Возвращение происходит по срезу импульса с выхода триггера 15 (фиг.2з,м), т.е. в момент фиксирования длинной паузы cijirHana с выхода блока 1 „ свидетельствующей о возвращении контролируемого объекта к нормальному функционированию. Таким образом, на прямом выходе триггера 16 присутствует последовательность импульсов, передние фронты которых свидетельствуют о фактах наступления отказов срезы о фактах окончания отказов. Передние фронты этих импульсов фиксируются в счетчике 17, Содержимое счетчика t 7 равно числу отказов за анализируемый период времени,

Случайные короткие, меньше возвращения параметра в область работоспособных состояний не, фиксируются триггером 16 (случай III на , фиг.2г,м) и поэтому в дальнейшем длительности этих,возвращений входят в сз ммарную длительность отказов.

Единичный потенциал с прямого вы- хрда триггера 16 разрешает прохождение счетных импульсов от генератора 18 через делитель частоты и элемент И 20 на счетчик 22 (фиг.2н) для подсчета длительностей отказов. Коэффициент деления делителя 19 вь бирается та киМэЧтобы подсчет времени отказа производился в единицах3принятых для данно- го контролируемого изделия (в секундах минутах и ТоД,)- После возвращения триггера 16 в нулевое состояние подача импульсов через элемент И 20 прекращается. Длительность каждого импульса с выхода триггера 6 Ид соответственно, число импульсов, поступающее при каждом фиксировании отказа в счетчик 22, отличны от реальной длительности отказа, они пропорциональны величине (случаи I и III

/р

i-OTk

+ (

маи маке отк

)

на фиг с 2) либо веМО(КС,

личине JOTK CVp- - V OTR ; - (случай IV на фиг,2) 5 где реальная длительность отказа; in часть длительности паузы, на которую попал срез эталонного импульса, от этого среза до очередного импульса с выхода блока 1, Поэтому после окончания каждого отказа необходимо .скорректирбвать содержимое счетчика 22.

В момент регистрации факта окончания отказа срез импульса с выхода триггера 16 переводит триггер 27 в единичное состояние. Единичньш пооген5075f,

циал с прямого выхода триггера 27. разрешает прохождение импульсов большой частоты С генератора 18 через элемент И 25 на переключатель 23 (фиг.2о). Одновременно эти же импульсы проходят на вычитающий вход счетчика 26, в котором предварительно записано число, соответствующее величине

/1 MOfHC

р I- отк. счетчика 26

Как только содержимое становится равным О, на его выходе появляется импульс, который переводит триггер 27 в нулевое состояние, запрещая дальнейшее про

хождение импульсов через элемент И 25.Этот же имПульс с выхода счетчика 26 проходит на вход регистра 24, в котором также записано число, соответствующее ji) - . Под действием импульса число из регистра 24 переписывается в параллельном коде в счетчик 26, возвращая его в первоначальное состояние, при этом число, записанное в регистре 24, сохраняется. С помощью переключателя 23, положение которого устанавливается заранее, осуществляется подача импульсов с выхода элемента И 25 (через элемент ИЛИ 21) на суммирующий или на вычитающий вход первого счетчика 22 в зависимости от знака разности ( S - огГ Таким образом, после каждого отказа содержимое счетчика корректируется и оно становится равным реальной длительности отказов в случае, если факт последнего отказа регистрируется при попадании среза эталонного импульса на импульс с выхода блока 1 . Если этот срез попадает на паузу сигнала с выхода блока 1 и при этом зафиксирован отказ, т.е. на выходе элемента И 10 появляется импульс, содержимое счетчика 22 необходимо еще уменьшить на величину D,. Это

достигается следующим образом. .

Импульсы с выхода инвертора 4 (фиг.2в) разрешают прохождение счетных импульсов с делителя 19 через элемент И 20 на вход счетчика 31. Первоначально всякий раз передний фронт импульса с инвертора 4 устанавливает счетчик 3 в нулевое состояние. Таким образом, в момент появления импульса на выходе элемента И IО в

счетчике 31 записано число, соответствующее величине 1, . Своим передним фронтом импульс с выхода элемента И 10 переводит триггер 29 в единичное состояние (фиг.2п). Этот единичный потенциал подается на вход элемента И 30, два других входа которого соединены с инверсными выходами триггеров 16 и 27. Единичный потен- циал на инверсном выходе триггера

16появляется после установления факта окончания отказа, а единичный потенциал на инверсном выходе триггера

27 - после завергаения корректировоч- ной записи импульсов через элемент И 25 и переключатель 23 в счетчик 22. Поэтому в момент завершения этой корректировочной записи начинается прохождение импульсов большой частоты через элементы И 30 и ИЛИ 21 на суммирующий вход счетчика 22.Им- пульсы большой частоты проходят также на вычитающий вход счетчика 31 . В момент, когда содержимое счетчика 31 становится равным О, т.е. в момент, когда в счетчик запишется число, пропорциональное Jp , на выходе счетчика 31 появляется импульс, который устанавливает триггер 29 в нулевое состоя кие, запрещая тем самым дальнейшее прохождение импульсов с генератора 18 через элемент И 30.

Таким образом, после каждого возвращения параметра в область работо- способных состояний происходит коррекция содержимого счетчика 22 в ре- зультате которой его содержимое становится равным реальной суммарной продолжительности отказов за анали- зируемый период времени.

Обработка содержимого счетчиков

17(числа отказов) и 22 (суммарной продолжительности отказов) позволяет найти статистические оценки показате- лей надежности контролируемого объекта (наработки на отказ , вероятности

.безотказной., работы, коэффициента готовности и др.).

Формула изобретения

Анализатор параметрических отказов, содержащий пороговый блок, формирователь импульса, первый элемент задержки, первый и второй инверторы, с первого по пятый элементы И, дифференцирующий элемент, первый и второй триггеры, первый, второй и третий счетчики, регистр, генератор импуль- сов, делитель частоты и первый элемент ИЛИ, выход которого соединен с суммирующим входом первого счетчика, а первый вход - с выходом второго элемента И, первый вход которого связан с выходом делителя частоты вход которого и первый вход пятого элемента И подключен к выходу генератора импульсов, выход пятого элемента И соединен с входом вьпитания третьего счетчика, первый установочный вход которого связан с выходом регистра, выход обнуления - с входом считывания регистра и с нулевым входом второго триггера, а второй установочный вход и вход записи регистра являются соответственно первым и вто рым установочными входами анализатора, прямой выход второго триггера подключен к второму входу пятого элемента И, вход порогового блока является информационным входом анализатора, а выход соединен с входом запуска формирователя импульса и входом первого элемента задержки, первы и второй входы первого элемента И связаны с выходами первых элемента задержки и инвертора, вьпсод формирователя импульса подключен к входу первого инвертора, выход дифференцирующего элемента соединен с первым входом четвертого элемента И, выход которого связан с единичным входом первого триггера, прямой выход которого подключен к первому входу третьго элемента И, отличающий- с я тем, что, с целью повьщ1ения достоверности результатов анализа, в него введены второй элемент задержки, второй элемент ИЛИ, формировател паузы, шестой, седьмой и восьмой элементы И, третий, четвертьй и пятьй триггеры, четвертый счетчик и переключатель, управляющий вход которого является управляющим входом анализатора, первый и второй информационные выходы соединены с вторым входом первого элемента ИЛИ и входом вычитания первого счетчика, а информационный вход - с выходом пятого элемента И, третий вход первого элемента ИЛИ и вход вычитания четвертого счетчика связаны с выходом восьмого элемента И, первый вход которого подклю чен к выходу генератора импульсов, второй и третий входы - к инверсным выходам второго и четвертого триггеров, а четвертый вход - к прямому выходу пятого триггера, единичньй.вход которого и первый вход второго элемента ИЛИ соединены с выходом третьего элемента И, второй вход которого.

нулевой вход четвертого триггера и вход сброса формирователя импульса связаны с прямым выходом третьего триггера, нулевой :вход которого подключен к выходу шестого элемента И, а единичный вход, вход сброса формирователя пауз, вход второго инвертора, нулевой вход первого триггера и третий вход третьего элемента И - к выходу порогового блока, вход второго элемента ИЛИ соединен с выходом первого элемента И, а выход - с единичным входом четвертого триггера, прямой выход которого связан со счетным входом второго счетчика, единичным входом второго триггера и вторым входом вторЪго элемента И, выход

-первого инвертора подключен к входу дифференцирующего элемента, первому входу седьмого элемента И и входу сброса четвертого счетчика, вход сложения которого соединен с выходом седьмого элемента И, а выход обнуления - с нулевым входом пятого триггера, второй вход седьмого элемента И связан с выходом делителя частоты, первый и второй входы шестого элемента И подключены к выходам второго элемента задержки и формирователя пауэы, выход второго инвертора соединен с вторым входом четвертого элемента И, входом второго элемента задержки и входом запуска формирователя паузы.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при проектировании и эксплуатации изделий, подверженных постепенным отказам. Цель изобретения - повышение достоверности ре. зультатов анализа. Анализатор содержит пороговый блок 1 ,. формирователи 2 и 13 импульса и паузы, элементы задержки 3,12, инверторы 4,11, элементы И 5, 8, 10, 14, 20,28, 30, элементы ИЛИ 6,21, дифференцирующий элемент 7, триггеры 9, 15, 16, 27j 29, счетчики 17,22,26,31, генератор 18 импульсов, делитель частоты 19, переключатель 23 и регистр 24. Анализатор позволяет оценивать работоспособность объекта без учета его кратковременных отказов и. фактов его краткого возвращения к нормальному функционированию. 2 ил. О @

Составитель В.Воронков Редактор О.Юрковецкая Техред М.Дидык Корректор,А.Обручар

Заказ 3107/54

Тираж 704

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

If)

f

Подписное