ISSN 2225-7551

681.518.5

 

Є.В. Нікітенко, канд. фіз.-мат. наук

Чернігівський державний технологічний університет, м. Чернігів, Україна

Аналіз методів діагностики на рівні функціональних блоків

Е.В. Никитенко, канд. физ.-мат. наук

Черниговский государственный технологический университет, г. Чернигов, Украина

Анализ методов диагностики на уровне функциональных блоков

E.V. Nikitenko, PhD in Physical and Mathematical Sciences

Chernihiv State Technological University, Chernihiv, Ukraine

ANALYSIS of DIAGNOSTIC METHODS on the functional
blocks Level

Запропоновано аналіз методів діагностики радіоелектронних пристроїв з використанням формального математичного апарата. Використання цих методів сприятиме підвищенню якості та оперативності проведення заходів з ремонту радіоелектронних пристроїв.

Ключові слова: діагностика, функціональний блок, радіоелектронні пристрої.

Предложено анализ методов диагностики радиоэлектронных устройств с использованием формального математического аппарата. Использование этих методов будет способствовать повышению качества и оперативности проведения мероприятий по ремонту радиоэлектронных устройств.

Ключевые слова: диагностика, функциональный блок, радиоэлектронные устройства.

The analysis of diagnostic methods of electronic devices using formal mathematical apparatus is presented in the article. Usage of these methods will improve the quality and efficiency of the repair of electronic devices.

Key words: diagnostics, functional block, radioelectronic devices.

Постановка проблеми. Останнім часом елементна база цифрових пристроїв набула суттєвих ускладнень. Це характеризується, по-перше, високим ступенем інтеграції елементів, по-друге, високими робочими частотами, по-третє, складністю виявлення і локалізації відмов, які виникають, по-четверте, новими принципами побудови радіоелектронних пристроїв. Такі особливості сучасної елементної бази радіоелектронних пристроїв обумовлюють зниження їх функціональної надійності. Це ускладнює організацію експлуатації, обслуговування і ремонту пристроїв та приводить до збільшення часу локалізації як складової часу діагностики дефектних радіоелектронних компонентів.

Використання застарілих методів діагностики, недостатня укомплектованість сучасними засобами діагностики й ремонту, недосконалість існуючих робіт, що не забезпечують задану якість і своєчасність під час проведення діагностики, стають неадаптованими для нових зразків радіоелектронної техніки. Крім того, непристосованість нормативно-технічної документації виробів до задач технічної діагностики ускладнює можливість проведення технічної діагностики радіоелектронних пристроїв.

Аналіз останніх досліджень і публікацій. Аналіз системи технічного обслуговування і ремонту показав конкретні недоліки в експлуатації, організації технічного обслуговування та проведенні ремонту радіоелектронних пристроїв [1; 2]. Зростання середнього часу відновлення радіоелектронного пристрою призводить до зниження його коефіцієнта готовності (1):

, (1)

де – середній наробіток на відмову, середній час відновлення [3; 4].

У сучасних умовах швидкого розвитку елементної бази вимоги до основних показників надійності радіоелектронної техніки (середній час відновлення і коефіцієнт готовності) становляться більш жорсткими [2].

Мета статті. Метою статті є проведення аналізу методів діагностики радіоелектронних пристроїв, виявлення переваг і недоліків цих методів та надання пропозицій для діагностики несправностей.

Виклад основного матеріалу. Метод, заснований на побудові таблиці несправностей. Будь-яка технічна система для технічної діагностики може бути розділена на функціональні блоки. При цьому складні функціональні елементи можуть бути розділені на більш прості. Межею такого поділу є первинні функціональні елементи, які достатньою мірою визначають місце відмови у пристрої.

Вихідний сигнал функціонального елемента залежить від його внутрішнього стану і зовнішнього впливу. Якщо для функціонального елемента зафіксувати значення вхідних сигналів, то вихідний сигнал буде характеризувати його внутрішній стан. Справному стану в ідеальних умовах відповідає деяке значення вихідного сигналу. В реальних умовах при невеликих відхиленнях вихідного параметра від номінального значення функціональний елемент не втрачає своєї працездатності. Тому працездатному стану функціонального елемента в нормальних умовах відповідає знаходження вихідного параметра у полі допуску, а вихід за його межі розглядається як відмова.

Функціонально-логічна модель у межах цього алгоритму відрізняється від звичайної функціональної схеми, насамперед вибором функціональних елементів. Якщо у функціональній схемі первинні функціональні елементи вибираються, виходячи зі зручності опису процесів функціонування системи, то первинні функціональні елементи моделі під час здійснення технічної діагностики її стану визначаються заданою точністю локалізації несправності.

Обраний функціональний елемент може безпосередньо використовуватися в ролі первинного, за умови, що він має тільки один вихідний сигнал. В іншому випадку необхідно подальше ділення блока, в процесі якого виділяються частини, що визначають значення кожного з вихідних сигналів.

Кожен первинний функціональний елемент може перебувати в одному з двох можливих станів:

  • працездатному;

  • непрацездатному.

Модель, яка описує пристрій, відповідає таким властивостям:

1) кожен блок може мати тільки один вихід, який може бути з’єднаний з будь-якою кіль­кістю входів інших блоків. Кількість входів блока не обмежене. Якщо у блоці необхідно контролювати більше одного виходу, то такі блоки розбиваються на блоки за кількістю контрольованих виходів і у кожного блока залишаються тільки ті, які формують цей вихід. Також можна об’єднувати кілька виходів в один, але перевірка для них буде суміщена;

2) виходи різних блоків не можуть бути об’єднані;

3) для кожного блока відомі діапазони вхідного і вихідного сигналів, а також спосіб їх контролю;

4) блок вважається несправним, якщо значення сигнала виходить за допустимі межі;

5) неприпустиме значення хоча б одного вхідного сигнала приводить до появи неприпустимого сигнала на виході;

6) якщо вихідний сигнал одного блока є вхідним для іншого, то допустимі значення сигналів збігаються;

7) ланцюг між елементами вважається справним. Якщо потрібно контролювати ланцюг, то він замінюється окремим блоком.

На рис. 1 показано приклад простої моделі, де – входи об’єкта контролю, () – функціональні блоки, () – внутрішні виходи блоків об’єкта контролю, – зовнішні виходи пристрою.

Виходячи з моделі пристрою, задається перелік відмов і будується таблиця можливих станів.

Рис. 1. Приклад функціонально-логічної моделі

Таблиця функцій несправності являє собою таблицю, в якій кожна з колонок відповідає одному стану об’єкта контролю, а рядок – можливій перевірці. Розглядаючи будь-який пристрій, описаний за допомогою функціонально-логічної моделі, він може перебувати в одному справному і в деякій кількості несправних станів, яка відповідає кількості блоків у моделі.

Вихід будь-якого первинного функціонального елемента моделі має номінальний сигнал з параметрами в межах поля допуску, якщо на його входи подані номінальні сигнали в межах полів допуску і сам функціональний блок працездатний. Такий стан у таблиці несправностей позначається , тобто . Протилежний стан, коли вихідний сигнал будь-якого функціонального елемента виходить за межі поля допуску, позначається (). Стан функціонального блока також позначається символами , : при працездатному стані , а непрацездатному – .

Для заповнення таблиці функцій несправностей здійснюється аналіз функціонально-логічної моделі і складаються функції умов роботи блоків (2):

, (2)

де – значення виходу функціонального блока, – стан функціонального блока, – кон’юнкція значень входів функціонального блока.

Цей метод має досить високу універсальність опису пристрою, що діагностується, але накладає обмеження на визначення блоків, так як вони повинні мати тільки один вихід.

Алгоритм мінімізації діагностичної таблиці. У діагностичній таблиці (табл. 1) порядково визначається сумарна кількість нулів і записується значення функції переваги W за кількістю нулів. Функціональні елементи по-різному чутливі до появи відмов. Наприклад, сигнал першого елемента реагує тільки на один вид відмови (), а сигнал десятого елемента на більшість видів відмов (,,,,,,,). У вибраному рядку проглядаються одиничні сигнали.

Таблиця 1

Приклад діагностичної таблиці

 

0

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

0

0

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

2

0

0

0

1

1

1

1

1

1

1

1

1

3

0

0

1

0

1

1

1

1

1

1

1

1

3

0

0

0

0

0

1

1

1

1

1

1

1

5

0

0

1

0

1

0

1

1

1

1

1

1

4

0

0

0

0

0

1

0

1

1

1

1

1