SU1405075A1 - Анализатор параметрических отказов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при проектировании и эксплуатации изделий, подверженных постепенным отказам. Цель изобретени  - 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 позвол ет оценивать работоспособность объекта без учета его кратковременных отказов и. фактов его краткого возвращени  к нормальному функционированию . 2 ил. О @

Description

(Л

4ib

О

сл

о

« СЛ

Изобретение относитс  к контроль- НС-измерительной технике и может быть использовано при проектировании, производстве, испытани х и эксплуата- с ции электронных изделий , подвержен- ных постепенным отказам. Цель изобретени  - 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 пребывани  параметра 15 в.области работоспособности осуществл етс  анализ длительности этого периода , и, если он меньше, чем минимальное врем  вьтолнени  задачи, то считаетс , что при первоначальном 20 пересечении параметром границы произошел отказ. Этот отказ фиксируетс , и длительность рассмотренного эталонного импульса входит в суммарную продолжительность отказов. Кроме то- 25 го, решение о том, что параметр вернулс  в область работоспособности, принимаетс  анализатором только после того, как врем  после пересечени  параметром границы в направлении об-30 ласти работоспособности станет равным минимальной длительности выполнени  задачи. В этот момент происходит сброс формировател  эталонного импульса и устройство готовитс  к ана- - лизу нового факта пересечени  параметра границы. Тем самым исключаетс  ситуаци  ложной фиксации отказов, когда срез эталонного импульса приходитс  на период пребьшани  параметра в Q отказовой области, а между передним фронтом и срезом импульса есть периоды нормального функционировани j превьппающие длительность выполнени  задачи. Повышение точности результа- тов анализа достигаетс  также за счет того, что в суммарной продолжительности отказов -учитываютс  и короткие , меньше длительности выполнени  задачи, периоды нормального функционировани , возникающие-при случайных флюктуаци х параметра в отказовой области.

На фиг.1 представлена структурна  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, п тый элемент И 25, третий счетчик 26, второй триггер 27, седьмой элемент И 28, п тый триггер 29, восьмой элемент И 30 и четвертый счетчик 31.

Анализатор работает следующим образом.

После включени  питани  происход т обнуление счетчиков 22, 17,и 31, к установка всех триггеров в нулевое состо ние с помощью подачи импульса по шине Установка О (не показана ). Одновременно в третий счетчик 26 и в регистр 24 записьшаетс  число, соответствующее абсолютной величине t f - f 7 отГ максимально допустимое врем  пребывани  параметра в отказовой области, при превьш ении которого должен фиксироватьс  отказ объекта контрол ; /J мин Mfjjjjji ajjbHo необходимое дл  вьшолнени  задачи врем  пребьшани  ,параметра в области работоспособности состо ний.

На пороговый блок 1 поступает сигнал с контролируемого издели  (фиг,2а). На выходе порогового блока присутствует импульсный сигнал, причем импульс соответствует нахождению параметра в отказовой области, пауза - в области работоспособных состо ний (фиг.2б). Формирователь 2 импульса, элемент 3 задержки, инвертор 4 и элемент И 5 предназначены дл  вы влени  фактов превьщ1ени  времени выхода параметра за границу допуска величины i Сситуации I и, II на фиг.2)о 0 Длительность импульса на выходе формировател  2 соответствует

MtfKC

отк

. ЕС-.

ли параметр находитс  в отказовой области в течение времени, большего

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

вателе 2 и инверторе 4, тем самым исключаютс  случаи по влени  ложных сигналов на выходе элемента И 5.

Инвертор 11, элемент 12 задержки, формирователь 13 паузы, элемент И 14 и триггер 15 осуществл ют 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 пребывани  параметра в области работоспособных состо ний величины на выходе элемента И 14 по вл - етс  импульс (фиг.2ж), своим передним фронтом перевод щий триггер 15 в нулевое состо ние (фиг.2з). Возвращение триггера 15 в единичное состо ни осуществл етс  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 возвращени  параметра в область работоспособных состо ний до момента, когда первый раз после этог длительность работоспособного состо ни  станет равна Р . Длительность задержки элемента 12 выбираетс  равной задержке сигнала на формирователе 13. Тем самым исключаетс  по вление ложных сигналов на выходе элемента И -14. Срезом импульса с выхода триггера 15 осуществл етс  сброс формировател  2 в случае, когда в момент окончани  длинного периода работоспособного состо ни  на выходе формировател  еще присутствует импульс . Тем самым исключаетс  ложна  регистраци  отказов, когда срез импульса U приходитс  на период отказа , а в течение этого импульса был период нормального функционировани  с длительностью, превьшающей -С . Возвращение формировател  13 в первоначальное состо ние 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 осуществл етс  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 формировател  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 проход т только те из этих коротких импульсов, которые приход тс  на паузы сигнала с выхода блока 1 (фиг.2и). Они перевод т триггер 9 в единичное состо ние (фиг.2к). Единичный потенциал с пр мого выхода триггера поступает на вход элемента И 10, на второй вход которого подаетс  единичньШ потенциал с пр мого выхода триггера 15, сформированный в момент пересечени  параметром границы в сторону области работоспособных состо ний. Если очередной импульс с выхода порогового блока 1 поступает на третий вход элемента И 10 до того, как произойдет переход триггера 15 в нулевое состо ние (т.е. до того, как будет зафиксирован период нормаль- функционировани , превьщгающий

/,1МН ч

tp ;, то этот импульс проходит на . выход элемента И 10 (фиг.2л). По вление данного импульса на выходе элемента И 10 свидетельствует о том, что, хот  окончание интервала приходитс  на момент, когда параметр находитс  на периоде нормального функционировани , произошел отказ. Рассматриваемый период нормального функционировани   вл етс  коротким, его длительность менее э и он вызван случайными флюктуаци ми параметра в отказовой области.

На входах и, соответственно, на выходе второго элемента ИЛИ 6 присутствуют импульсы, свидетельствующие о превышении времени пребьшани  параметра в отказовой области вели- в случае, когда срез эта- импульса приходитс  на импульс с блока , а также импульсы, свидетельствующие о том, что произо щел отказ и в случа х, когда срез эталонного импульса приходитс  на паузу сигнала с выхода блока 1. Эти импульсы поступают на единннный вход триггера 16, осуществл   перевод его в единичное состо ние (фиг.2г, л,м). На другой вход триггера 16 поступает сигнал с пр мого выхода триггера 15. Этот импульсный сигнал управл ет возвращением триггера 16

чины1 Г.Г лонного

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

Случайные короткие, меньше возвращени  параметра в область работоспособных состо ний не, фиксируютс  триггером 16 (случай III на , фиг.2г,м) и поэтому в дальнейшем длительности этих,возвращений вход т в сз ммарную длительность отказов.

Единичный потенциал с пр мого вы- хрда триггера 16 разрешает прохождение счетных импульсов от генератора 18 через делитель частоты и элемент И 20 на счетчик 22 (фиг.2н) дл  подсчета длительностей отказов. Коэффициент делени  делител  19 вь бираетс  та киМэЧтобы подсчет времени отказа производилс  в единицах3прин тых дл  данно- го контролируемого издели  (в секундах минутах и ТоД,)- После возвращени  триггера 16 в нулевое состо ние подача импульсов через элемент И 20 прекращаетс . 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 реальна  длительность отказа; in часть длительности паузы, на которую попал срез эталонного импульса, от этого среза до очередного импульса с выхода блока 1, Поэтому после окончани  каждого отказа необходимо .скорректирбвать содержимое счетчика 22.

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

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

/1 MOfHC

р I- отк. счетчика 26

Как только содержимое становитс  равным О, на его выходе по вл етс  импульс, который переводит триггер 27 в нулевое состо ние, запреща  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 переписываетс  в параллельном коде в счетчик 26, возвраща  его в первоначальное состо ние, при этом число, записанное в регистре 24, сохран етс . С помощью переключател  23, положение которого устанавливаетс  заранее , осуществл етс  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 корректируетс  и оно становитс  равным реальной длительности отказов в случае, если факт последнего отказа регистрируетс  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 по вл етс  импульс, содержимое счетчика 22 необходимо еще уменьшить на величину D,. Это

достигаетс  следующим образом. .

Импульсы с выхода инвертора 4 (фиг.2в) разрешают прохождение счетных импульсов с делител  19 через элемент И 20 на вход счетчика 31. Первоначально вс кий раз передний фронт импульса с инвертора 4 устанавливает счетчик 3 в нулевое состо ние. Таким образом, в момент по влени  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 состо ние (фиг.2п). Этот единичный потенциал подаетс  на вход элемента И 30, два других входа которого соединены с инверсными выходами триггеров 16 и 27. Единичный потен- циал на инверсном выходе триггера

16по вл етс  после установлени  факта окончани  отказа, а единичный потенциал на инверсном выходе триггера

27 - после завергаени  корректировоч- ной записи импульсов через элемент И 25 и переключатель 23 в счетчик 22. Поэтому в момент завершени  этой корректировочной записи начинаетс  прохождение импульсов большой частоты через элементы И 30 и ИЛИ 21 на суммирующий вход счетчика 22.Им- пульсы большой частоты проход т также на вычитающий вход счетчика 31 . В момент, когда содержимое счетчика 31 становитс  равным О, т.е. в момент, когда в счетчик запишетс  число, пропорциональное Jp , на выходе счетчика 31 по вл етс  импульс, который устанавливает триггер 29 в нулевое состо  кие, запреща  тем самым дальнейшее прохождение импульсов с генератора 18 через элемент И 30.

Таким образом, после каждого возвращени  параметра в область работо- способных состо ний происходит коррекци  содержимого счетчика 22 в ре- зультате которой его содержимое становитс  равным реальной суммарной продолжительности отказов за анали- зируемый период времени.

Обработка содержимого счетчиков

17(числа отказов) и 22 (суммарной продолжительности отказов) позвол ет найти статистические оценки показате- лей надежности контролируемого объекта (наработки на отказ , веро тности

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

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Анализатор параметрических отказов , содержащий пороговый блок, формирователь импульса, первый элемент задержки, первый и второй инверторы, с первого по п тый 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 св зан с выходом делител  частоты вход которого и первый вход п того элемента И подключен к выходу генератора импульсов, выход п того элемента И соединен с входом вьпитани  третьего счетчика, первый установочный вход которого св зан с выходом регистра, выход обнулени  - с входом считывани  регистра и с нулевым входом второго триггера, а второй установочный вход и вход записи регистра  вл ютс  соответственно первым и вто рым установочными входами анализатора , пр мой выход второго триггера подключен к второму входу п того элемента И, вход порогового блока  вл етс  информационным входом анализатора , а выход соединен с входом запуска формировател  импульса и входом первого элемента задержки, первы и второй входы первого элемента И св заны с выходами первых элемента задержки и инвертора, вьпсод формировател  импульса подключен к входу первого инвертора, выход дифференцирующего элемента соединен с первым входом четвертого элемента И, выход которого св зан с единичным входом первого триггера, пр мой выход которого подключен к первому входу третьго элемента И, отличающий- с   тем, что, с целью повьщ1ени  достоверности результатов анализа, в него введены второй элемент задержки , второй элемент ИЛИ, формировател паузы, шестой, седьмой и восьмой элементы И, третий, четвертьй и п тьй триггеры, четвертый счетчик и переключатель , управл ющий вход которого  вл етс  управл ющим входом анализатора , первый и второй информационные выходы соединены с вторым входом первого элемента ИЛИ и входом вычитани  первого счетчика, а информационный вход - с выходом п того элемента И, третий вход первого элемента ИЛИ и вход вычитани  четвертого счетчика св заны 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 пр мому выходу п того 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 формировател  импульса св заны с пр мым выходом третьего триггера, нулевой :вход которого подключен к выходу шестого элемента И, а единичный вход, вход сброса формировател  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, пр мой выход которого св зан 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 сложени  которого соединен с выходом седьмого элемента И, а выход обнулени  - с нулевым входом п того триггера , второй вход седьмого элемента И св зан с выходом делител  частоты, первый и второй входы шестого элемента И подключены к выходам второго элемента задержки и формировател  пауэы, выход второго инвертора соединен с вторым входом четвертого элемента И, входом второго элемента задержки и входом запуска формировател  паузы.

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

   Заказ 3107/54

   Тираж 704

   ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

   If)

   f

   Подписное