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.

Таблица 2. Интенсивность отказов для модуля выходной ступени.

Таблица 3. Интенсивность отказов для внешних элементов.

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