Результат интеллектуальной деятельности: Способ оценки технических средств на соответствие нормативным требованиям на помехоустойчивость

Изобретение относится к электромагнитным испытаниям технических средств (ТС), в частности автотранспортных (АТС), на восприимчивость (помехоустойчивость) к внешнему воздействующему высокочастотному электромагнитному излучению (ЭМИ).

Из Правила №10 ЕЭК ООН, 2008 г., «Единообразные предписания, касающиеся официального утверждения транспортных средств в отношении электромагнитной совместимости» [Текст], Добавление 9, Пересмотр 3 - известен способ оценки АТС на восприимчивость к внешнему воздействующему высокочастотному ЭМИ. Оценка АТС на соответствие требованиям нормативной документации производится на основании проведения испытаний на восприимчивость к внешнему ЭМИ и сравнения результатов испытаний с критериальными показателями, например с предельно допустимыми значениями, установленными нормативной документацией (нормами).

Данный способ оценки гарантирует соответствие нормам только того АТС, которое было подвергнуто испытаниям. При этом на основании положительных результатов испытаний небольшого количества АТС невозможно гарантировать соответствие нормам каждого из АТС, изготовленных большой партией.

Из ГОСТ Р 51320-99 «Совместимость технических средств электромагнитная. Радиопомехи индустриальные. Методы испытаний технических средств - источников индустриальных радиопомех» - М.: Изд-во стандартов, 1999, известен способ оценки (ТС) на соответствие требованиям нормативной документации по результатам испытаний количественно ограниченной выборки ТС, величина которой определяется на основе биномиального распределения и зависит от объема оцениваемой партии. Заключение о соответствии ТС требованиям нормативной документации принимается, если количество ТС, не соответствующих требованиям, меньше количества С при выборке объемом М.

Недостатком такого способа является то, что для принятия решения о соответствии большой партии ТС требованиям нормативной документации необходимо провести испытания как минимум семи однотипных образцов ТС, что связано с затратами большого количества времени. Кроме того, данный способ не позволяет вычислить надежность/достоверность полученной оценки.

Из патента на изобретение RU 2474807, МПК G01M 17/00, G01R 29/08, опубл. 10.02.2013, бюл. №4, известен способ оценки количества АТС, не соответствующих требованиям, заключающийся в статистической обработке результатов испытаний.

Недостатком такого способа является то, что необходимо провести испытания большого количества АТС для гарантированно высокой надежности/достоверности полученной оценки.

За прототип изобретения принят известный из п. 10 ГОСТ Р 51320-99 «Совместимость технических средств электромагнитная. Радиопомехи индустриальные. Методы испытаний технических средств - источников индустриальных радиопомех». - М.: Изд-во стандартов, 1999, способ оценки ТС на соответствие требованиям нормативной документации, заключающийся в проведении испытаний в заданном диапазоне частот ΔF∈[ƒ_min; ƒ_max] и сравнении результатов испытаний с критериальными показателями (нормами). При этом обработку результатов испытаний осуществляют для фиксированных частот заданного диапазона, а испытаниям подвергают количественно ограниченную выборку ТС, величина которой определяется на основе нецентрального t-распределения и зависит от объема оцениваемой партии ТС.

При оценке ТС данным способом решение о соответствии ТС требованиям нормативной документации принимается при выполнении условия:

,

где S - выборочное среднее квадратическое отклонение результатов измерений, определяемое выражением

;

L - соответствующая норма;

- выборочное среднее арифметическое значение результатов измерений;

x_m - значение измеренного параметра по отдельному техническому средству на частоте измерений;

М - объем выборки;

k - коэффициент нецентрального t-распределения, зависящий от М.

Недостатком данного способа является то, что принятие решения производится на основании результатов испытаний, проведенных на фиксированных частотах, тогда как из-за разброса технологических и конструктивных параметров ТС резонансные частоты испытываемых образцов могут не совпадать, что снижает надежность/достоверность оценки в заданном диапазоне частот.

Задачей изобретения является создание способа оценки большой партии однотипных ТС, например выпуск одной модели одинаковой комплектации за год, на соответствие требованиям нормативной документации на восприимчивость ТС к воздействию внешнего высокочастотного ЭМИ, обеспечивающего высокую надежность/достоверность оценки в регламентируемом диапазоне частот ΔF∈[ƒ_min; ƒ_max] по результатам испытаний малой выборки, например не более четырех ТС.

Задача решается в способе оценки ТС на соответствие требованиям нормативной документации, заключающемся в проведении испытаний в заданном диапазоне частот ΔF∈[ƒ_min; ƒ_max] количественно ограниченной выборки ТС и в сравнении обработанных результатов испытаний с предельно допустимым показателем качества.

Указанная задача решается тем, что испытания выполняют в заданном диапазоне частот и по их результатам вычисляют параметр, характеризующий качество большой партии выпускаемых ТС одной модели одинаковой комплектации, который определяется из выражения:

,

где Е_пр – предельно допустимая норма электрической составляющей воздействующего ЭМИ;

Е - электрическая составляющая воздействующего ЭМИ;

k≥2 - коэффициент, задаваемый перед испытаниями и показывающий во сколько раз воздействующее ЭМИ во время испытаний должно быть больше, чем предельно допустимый уровень ЭМИ.

m_E - наиболее ожидаемое значение минимумов характеристик помехоустойчивости ТС, определяемое из выражения:

,

где n - количество испытуемых ТС;

- эффективная оценка m_E, определяемая из выражения:

,

где E_i - минимум характеристики помехоустойчивости каждого i-го испытываемого ТС;

t_a - коэффициент, соответствующий заданному уровню надежности определения m_E, (для наименее допустимой надежности 80%, t_α=1,886);

S - эффективная оценка разброса минимумов характеристик помехоустойчивости ТС, определяемая из выражения:

;

σ_E - разброс минимумов характеристик помехоустойчивости ТС, определяемый из выражения:

,

где - коэффициент, соответствующий заданному уровню надежности определения σ_Е, (для наименее допустимой надежности 80%, ).

Партия выпускаемых ТС одной модели одинаковой комплектации считается соответствующей предельно допустимой норме в заданном диапазоне частот ΔF∈[ƒ_min; ƒ_max], если

Р≥Р_пр,

где Р_пр – предельно допустимый показатель качества. Как правило Р_пр≥0,9.

Реализация изобретения и методика работы показаны применительно к АТС. Совершенно очевидно, что предложенный в изобретении способ может быть применен для оценки соответствия требованиям нормативной документации любых, отличных от АТС, ТС, подвергающихся в процессе своей работы воздействию ЭМИ в широком спектре радиочастот.

Изобретение поясняется следующим чертежом.

На фиг. 1 изображены характеристики помехоустойчивости АТС в диапазоне частот от 100 до 1000 МГц трех АТС одной модели одинаковой комплектации и показан принцип выбора амплитудных параметров для оценки соответствия требованиям восприимчивости (помехоустойчивости) к внешнему воздействующему высокочастотному ЭМИ в заданном диапазоне частот ΔF∈[ƒ_min; ƒ_max] большой партии выпускаемых АТС одной модели одинаковой комплектации, где

1 - минимум характеристики помехоустойчивости АТС №1;

2 - минимум характеристики помехоустойчивости АТС №2;

3 - минимум характеристики помехоустойчивости АТС №3;

4 – предельно допустимая норма.

Любое из ТС, тем более АТС, имеет некоторую вариативность конструкторско-технологических параметров, в частности геометрических размеров щелей и отверстий кузова, геометрических характеристик внутреннего пространства кузова, внутренней структуры и трассировки жгутов проводов, позиционирования блоков электрооборудования, электрических характеристик объектов электрооборудования, которые и определяют в заданном диапазоне частот ΔF∈[ƒ_min; ƒ_max] конкретную для данного АТС характеристику помехоустойчивости. Учитывая упомянутое, для оценки АТС на соответствие требованиям нормативной документации из полученных в результате испытаний значений характеристики помехоустойчивости берут только одно минимальное амплитудное значение характеристики помехоустойчивости каждого испытанного АТС из принятой к испытаниям выборки.

Для реализации изобретения выполняют следующие действия.

1. Задают предельно допустимую норму помехоустойчивости к внешнему воздействующему высокочастотному ЭМИ Е_пр, которая выбирается, как правило, из нормативной документации. В международной практике Е_пр=30 В/м.

2. Задают уровень внешнего высокочастотного ЭМИ, который в k раз должен превышать предельно допустимый уровень ЭМИ.

3. Экспериментально определяют характеристику помехоустойчивости в диапазоне частот ΔF∈[ƒ_min; ƒ_max] всех отобранных для испытаний АТС одной модели одинаковой комплектации.

4. После определения характеристик помехоустойчивости всех АТС выбирают в каждой характеристике минимальное значение E_i.

5. Вычисляют эффективные оценки наиболее ожидаемых значений минимумов и разброса минимумов S характеристик помехоустойчивости автотранспортных средств.

6. Задают уровень надежности для наиболее ожидаемых значений минимумов и разброса минимумов характеристик помехоустойчивости автотранспортных средств.

7. Исходя из заданного уровня надежности, задают коэффициенты t_a и . Для наименее допустимой надежности 80% t_α=1,886, а .

8. Вычисляют наиболее ожидаемые значения минимумов m_E и разброса минимумов σ_Е характеристик помехоустойчивости автотранспортных средств.

9. Определяют параметр Р, характеризующий качество большой партии выпускаемых АТС одной модели одинаковой комплектации.

10. Задается предельно допустимый показатель качества Р_пр, который, как правило, выбирается из условия Р_пр≥0,9.

11. Параметр Р сравнивается с предельно допустимым показателем качества Р_пр.

12. Если Р≥Р_пр, то партия выпускаемых АТС одной модели одинаковой комплектации считается соответствующей предельно допустимыми нормам ЭМИ в заданном диапазоне частот ΔF∈[ƒ_min; ƒ_max].

13. Если Р<Р_пр, то партия выпускаемых АТС одной модели одинаковой комплектации считается несоответствующей предельно допустимым нормам восприимчивости к излучаемому высокочастотному ЭМИ в заданном диапазоне частот ΔF∈[ƒ_min; ƒ_max] и производится поиск наиболее восприимчивых к ЭМИ систем электрооборудования АТС и осуществляется их доработка с целью повышения их помехоустойчивости.

Предлагаемый в изобретении способ оценки ТС на соответствие требованиям нормативной документации на помехоустойчивость в заданном диапазоне частот позволяет оценить, с заданной достоверностью (надежностью), соответствие нормам большой партии ТС по результатам испытаний количественно ограниченной выборки ТС из данной партии, а в случае несоответствия ТС требованиям нормативной документации произвести поиск наиболее восприимчивых у ЭМИ систем ТС и осуществить их доработку с целью повышения их помехоустойчивости.