Расчет надежности передатчика

 6. Расчет надежности передатчика.

Согласно ГОСТ 13377 – 75 определение надежности:

-  это свойство объекта (устройства) выполнять заданные функции, сохраняя во времени установленные технические показатели и характеристики в заданных пределах при соблюдении определенных режимов эксплуатации, ремонта, хранения и транспортировки.

Надежность любого устройства, как системы определяется надежностью его составных частей (элементов).

Надежность величина не абсолютная, а вероятностная, то есть нельзя категорически утверждать, что выход из строя данного устройства произойдет в данное время в течении определенного промежутка времени, но лишь с определенной степенью вероятности.

Существует ряд вероятностных характеристик, относящихся (и определяющих) надежность работы:

-  среднее время наработки на отказ

-  частота отказов ;

-  безотказность ;

-  вероятность отказа .

Во всех характеристиках λ – суммарное значение интенсивности отказов всех без исключения элементов, входящих в состав проектируемого устройства:

Активные и пассивные радиоэлементы, коммутационные, установочные, клеммы, разъемы, платы, соединительные провода, пайки.

Согласно указанному стандарту значение интенсивности отказов для данных элементов:

;

здесь DN – число отказавших элементов;

N – число элементов, участвовавших в испытании;

t – время испытаний.

Для всех элементов значение интенсивности отказов определено при разных режимах работы и сведено в таблицы с указанием λ_min…λ_max .

Алгоритм определения (расчета) надежности работы некоторого устройства:

-  на основе анализа принципиальной схемы и спецификации (перечня элементов) устройства все однотипные элементы объединяются в группы; определяется число п элементов данной группы;

-  из таблиц выписываются значения интенсивности отказов для элементов данной группы;

-  с учетом особенностей режима работы элементов большее или меньшее значение λ;

-  определяются произведения:

для каждой группы элементов;

-  определяется суммарное значение интенсивностей отказов всех групп элементов:

;

- вводится эксплуатационный коэффициент К, значение которого определяется особенностями режима эксплуатации устройства;

К ≈ 1…40; при эксплуатации в лабораторных условиях, чем выше жесткость, экстремальность условий эксплуатации (влияние температуры, влажности, вибрации, ускорения), тем большее значение К → 40 (для ракетно-космической техники). В данном случае назначение и условия эксплуатации заданием не определены, но исходя из мощности и видов работы передатчик может быть определен, как "судовой, для морского флота", согласно рекомендациям [5] принимаем значение К ≈ 15.

Поскольку передатчик построен по блочно-модульной структурной схеме, то расчет значений λ_к проводим путем составления таблиц отдельно для каждого модуля:

- предоконечного каскада;

-  оконечного каскада;

-  внешних элементов, т.е. входного трансформатора-делителя, моста сложения мощностей, выходной колебательной системы.

Таблица 1. Интенсивность отказов для модуля предварительного усиления.

Группы элементов	п
1	2	3	4
Транзисторы кремниевые	2	0,8	1,6
Резисторы постоянные	2	0,2	0,4
Конденсаторы керамические	2	0,1	0,2
Делитель мощности	1	0,56	0,56
Разъемы	3	0,002	0,006
Пайки	15	0,001	0,015

Таблица 2. Интенсивность отказов для модуля выходной ступени.

Группы элементов	п
1	2	3	4
Транзисторы кремниевые	2	0,8	1,6
Резисторы постоянные	4	0,2	0,8
Конденсаторы керамические	4	0,1	0,4
Дроссели ВЧ	4	0,15	0,6
Разъемы	3	0,002	0,006
Пайки	21	0,001	0,021

Таблица 3. Интенсивность отказов для внешних элементов.

Группы элементов	п
1	2	3	4
Выходной делитель	1	0,56	0,56
Мост сложения мощности	1	0,61	0,61
Изменяемая индуктивности	1	0,4	1,4
Постоянная индуктивность	1	0,015	0,015
Керамические конденсаторы	4	0,1	0,1
Разъемы	7	0,002	0,014
Пайки	36	0,001	0,036

При определении интенсивности отказов для всего передатчика и последующего расчета вероятностных характеристик надежности необходимо учесть нижеследующее:

Построение оконечного каскада по блочно-модульному принципу с мостовой схемой сложения мощностей определяет наличие в этом каскаде условного "горячего резервирования"; так, если бы все четыре модуля работали в режиме одного класса излучения, то выход из строя одного модуля привел бы к снижению выходной мощности передатчика на 44 %, так как уменьшение напряжения до 75% от номинального приводит к снижению мощности передатчика до 56% (19% мощности оставшихся модулей рассеивается в балластных нагрузках).

Суммарная интенсивность отказов одного модуля в оконечном каскаде:

Наработка на отказ в этом случае, с учетом принятого эксплуатационного коэффициента К = 15 составит:

;

Безотказность одного модуля оконечного каскада:

;

Вероятность отказа одного модуля:

;

Так как вероятность одновременного выхода из строя двух модулей одновременно составит:

;

То безотказность оконечного каскада:

;

Соответственно, вероятность отказа оконечного каскада:

;

Рассчитаем и построим график зависимости безотказности передатчика Р_о = f(t):

; t=0…T_o

График зависимости безотказности передатчика Р_о приведен на рис.5

t, час	0	1000	2000	4000	5000	7890	9000
0   Т   0   Р   t, час   10000   Ро	1	0,881	0,776	0,602	0,531	0,368	0,32

Рисунок 5. График зависимости безотказности передатчика Р_о