Теоретические сведения о показателях надежности

Надёжность – свойство барьера сохранять во времени в установленных пределах значение всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, хранения и транспортировки.

В этом случае рассчитываются следующие характеристики надежности:

P(t) – вероятность безотказной работы;

T_СР – средняя наработка на отказ;

λ – интенсивность отказов элементов.

Вероятность безотказной работы P(t) есть вероятность того, что время Т безотказной работы аппаратуры будет больше заданного оперативного времени t

P(t)= P(T>t).

Статистически значение P*(t) оценивается отношением числа однотипных экземпляров аппаратуры, продолжающих по истечении времени t безотказно работать, к общему числу n экземпляров аппаратуры, исправных в момент времени t = 0.

P*(t)= (n – m(t)/n)

где m(t) число экземпляров, отказавших за время t.

Очевидно, что в течении конечных интервалов времени

0 < P(t) < 1.

Иногда вместо понятия безотказности удобно пользоваться понятием отказа. Тогда вероятность отказа за время t

Q(t)= P(t)= 1- P(t)= m(t)/n

Частота отказов α(t) представляет собой скорость «падения» надежности аппаратуры и математически определяется как

α(t) = dQ(t)/dt

Статистически значение частоты отказов определяется соотношением числа отказов в единицу времени, отнесенным к количеству исправных экземпляров n в момент времени

t = 0

α(t)* = Δm/nΔt

Интенсивность отказов λ(t) определяется как отношение числа Δm отказавших в единицу времени элементов к числу n экземпляров, которые к этому моменту времени исправны. Этот критерий характеризует интенсивность отказов в данный момент времени

λ*(t)= α(t)/P(t)

Здесь частота и вероятность безотказной работы для одного и того же момента времени.

Интенсивность отказов, или, как её иначе называют, опасность отказов, или просто – характеристика, является основной для невосстанавливаемой аппаратуры. Её значение указывается в ТУ на каждый тип элемента. Она широко используется для расчета надежности систем.

Расчет надежности производится по методике, позволяющей определить надежность устройства на этапе технического проектирования, исходными данными для расчета надежности являются: принципиальная схема, данные об электрических режимах работы, а так же требования к условиям эксплуатации спроектированного устройства.

К отказу устройства приводит выход из строя любого компонента, а надежность системы определяется типом элементов, их количеством и режимом работы. Знание зависимости интенсивности отказов λ_i от воздействующих факторов является необходимым для правильного использования заданной вероятности безотказной работы за время t. Наиболее существенным воздействующим факторам является высокое напряжение.

При разработке и изготовлении предусматривают «нормальные» условия работы:

установка вне взрывоопасно зоны, устойчивость к воздействию атмосферного давления 84 – 106,6 кПа, температура воздуха от плюс 5 до плюс 60 °С, влажность не более 80 % или от минус 40 до плюс 70 °С, влажность не более 100 % в зависимости от типа барьера и т.д.

Интенсивность отказов элементов в номинальном режиме эксплуатации называется номинальной интенсивностью отказов λ_oi.

Интенсивность отказов элементов при условиях λ_pi определяется по формуле:

интенсивность отказов может быть определена по формуле:

l_у = k _l S a _i l _{o i} n _i ,

где k _l - поправочный коэффициент, учитывающий условия эксплуатации,

a_i - поправочный коэффициент, учитывающий режим работы элемента и температуру внутри блока,

l_oi - интенсивность отказа элемента, работающего в номинальном режиме при нормальных условиях эксплуатации, приводится в соответствующих справочниках, /можно воспользоваться приложением А,

n_i - количество однотипных элементов, работающих в одинаковых режимах при одинаковых температурах.

Проанализировав состав принципиальной схемы, составим перечень элементов, определяющих надежность устройства. По справочнику найдем минимальные значения интенсивностей отказов для каждого типа элементов λ_oi.

Предельные коэффициенты нагрузки для различных типов элементов составляют:

резисторы K_H ≤0,98

конденсаторы K_H ≤0,6

транзисторы, ИМС, диоды K_H ≤0,8.

Групповая интенсивность отказов каждого i-го элемента определяется по формуле:

λ_ГР = nλ_pi ,

где n – количество элементов i-го типа;

λ_pi – рабочее значение интенсивности отказов i-го элемента.

Суммарная интенсивность отказа устройства

λ_∑ =

где К – количество разных типов элементов.