×
17.01.2020
220.017.f6ec

Способ оценки параметрических запасов работоспособности электронных устройств

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002711087
Дата охранного документа
15.01.2020
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к контролю параметров электронных устройств. Способ оценки параметрических запасов работоспособности электронных устройств, заключающийся в воздействии на электронные устройства совокупностью эксплуатационных факторов по методологии математического планирования эксперимента. Затем определяют значения параметров электронных устройств в каждом опыте и оценки параметрических запасов относительно заданных ограничений как разности между величиной ограничений и полученными значениями параметров. Математическому планированию эксперимента подвергают выборку электронных устройств. Оценивают полученные запасы работоспособности в каждом опыте для каждого образца электронных устройств и, используя полученные результаты, прогнозируют возможные значения запасов работоспособности при массовом производстве электронных устройств по методу толерантных пределов. Прогнозируются значения работоспособности. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Способ оценки параметрических запасов работоспособности электронных устройств (ЭУ) относится к способам контроля параметров ЭУ и актуален для контроля параметров ЭУ (ПЭУ), используемых в аппаратуре и системах с длительным сроком эксплуатации.

Под параметрическими запасами работоспособности понимают удаленность уровней параметров от ограничений на них (ПЭУminдоп, ПЭУmaxдоп).

Необходимость контроля параметрических запасов работоспособности диктуется следующими обстоятельствами:

- длительное функционирование обуславливает деградационные процессы (старение) в среде любых твердых тел (материалы, комплектующие ЭУ), следствием которых является изменение функциональных параметров ЭУ и смещение их в сторону заданных ограничений (или ПЭУmin, или ПЭУmax);

- знание запасов позволяет из ряда вариантов реализации однотипных ЭУ выбирать те, которые обладают максимальными запасами, что обеспечит их успешную работу в аппаратуре и системах с длительным сроком эксплуатации (долгоживущих);

- знание реальных запасов позволяет принимать упреждающие меры, минимизирующие скорости деградационных процессов (стабилизация температуры, питающих напряжений, использование компенсационных методов и др.);

- знание запасов позволяет при разработке так размещать возможные значения параметров ЭУ, чтобы они были максимально удалены от ограничений на указанные параметры (min, max): введение регулировок, схемные доработки и др.

Известен способ оценки запасов работоспособности, который использует результаты экспериментальных исследований по методу рабочих областей (см. Маслов А.Я., Татарский Ю.В. Повышение надежности радиоэлектронной аппаратуры. М., «Сов. радио», 1972). Известный способ позволяет графически определить область возможных значений ПЭУ относительно существующих ограничений (min, max), но не позволяет получать оценочные соотношения, описывающие границы допустимой рабочей области. Таким образом, каждый раз, когда необходимы изменение номиналов пассивных регулирующих элементов ЭУ или замена активных (транзисторы, микросхемы и др.), это требует повторного экспериментального исследования изменения конфигурации области допустимых значений ПЭУ, т.е. дополнительных временных и других затрат. Есть рекомендация (см. там же), что если нет возможности как-либо оценить запасы, следует таким образом конструировать ЭУ, чтобы возможные разбросы располагались симметрично относительно среднего значения, равноудаленного от заданных ограничений, что практически нереализуемо, так как симметрия при совокупности одних эксплуатационных факторов нарушается при изменении уровней этих факторов.

Известен также метод экспериментального исследования ЭУ (прототип) - математическое планирование эксперимента (МПЭ), позволяющий по результатам исследования восстановить аналитическую зависимость исследуемых параметров (откликов) ЭУ от варьируемых при исследовании воздействий (факторов) - математическую модель (ММ) зависимости ПЭУ от воздействующих факторов (см. Барабащук В.Н., Креденцер Б.П., Мирошниченко В.И. Планирование эксперимента в технике. Киев: Техника, 1984).

Недостатком прототипа является отсутствие инженерной технологии оценки запасов работоспособности ЭУ.

Предлагается способ оценки параметрических запасов работоспособности ЭУ, заключающийся в воздействии на ЭУ совокупностью эксплуатационных факторов по методологии МПЭ, определении значений параметров ЭУ в каждом опыте и оценки параметрических запасов относительно заданных ограничений (по min и max) как разности между величиной ограничений и полученными значениями параметров соответственно.

Технической проблемой предлагаемого способа является прогнозирование возможных значений запасов работоспособности при массовом производстве ЭУ и восстановление ММ запасов работоспособности.

Решение поставленных задач достигается тем, что МПЭ подвергают выборку ЭУ (k), оценивают полученные запасы работоспособности в каждом опыте для каждого образца ЭУ и, используя полученные результаты, прогнозируют возможные значения запасов работоспособности при массовом производстве ЭУ, например, по методу толерантных пределов, а также, используя полученные в МПЭ значения и оценки возможных отклонений запасов работоспособности при массовом производстве, например, толерантные пределы, восстанавливают ММ запасов работоспособности, позволяющие оценивать запасы работоспособности для любых сочетаний уровней воздействующих факторов в пределах значений, варьируемых при реализации МПЭ.

Реализация предлагаемого способа происходит следующим образом.

Существует ЭУ, которое может быть использовано в известных эксплуатационных условиях - факторах (фиг. 1).

Эксплуатационные факторы - совокупность воздействий (входных, внешних и внутренних) {xi}={хвх, хвнш, хвнт}, где

- i=1, 2, 3, …, n - количество воздействующих на ЭУ факторов;

- хвх - входные воздействия (аналоговые, импульсные сигналы и др.);

- хвнш - внешние воздействия (питающие и другие напряжения, определяющие электрические режимы ЭУ, температура, давление и др.);

- хвнт - внутренние воздействия (отклонение уровней внутренних параметров комплектующих, на которых реализуются ЭУ, от образца к образцу однотипных ЭУ, а также одного ЭУ при изменении эксплуатационных условий; взаимовлияния комплектующих в составе ЭУ при функционировании и др.).

ПЭУ - параметры (отклики) ЭУ, определяемые его функциональным назначением (уровни аналоговых сигналов и амплитуды переменных сигналов, величины и длительности импульсов, частоты переменных сигналов и следования импульсов и др.).

Количество воздействующих факторов (n) определяет объем эксперимента при реализации МПЭ с ЭУ, исходным представлением которого является матрица планирования (МП) - фиг. 2. Для простоты рассмотрен случай линейной зависимости ПЭУ(xi).

Результаты МПЭ согласно МП представляют факторограммой (фиг. 3), где по оси абсцисс откладывают номера опытов по МП (1, 2, 3, …, N), а по оси ординат - результаты опытов (П1, П2, П3, …, ПN). Результаты соединены отрезками прямых для наглядности.

Если нанести на факторограмму уровни ограничений для ПЭУminдоп, Пmахдоп), то в каждом опыте будут получены запасы работоспособности относительно каждого ограничения. Например, в первом опыте: - запас относительно нижнего ограничения, - запас относительно верхнего ограничения.

Но это запасы для исследуемого ЭУ (индивидуальные). Следующий образец ЭУ из-за отличия уровней внутренних факторов (параметров комплектующих) даст в опытах другие значения ПЭУ, повторяющие общие закономерности измерения ЭУ (при переходе от условий 1-го к условиям 2-го опыта ПЭУ возрастает, от 2-го к 3-му - уменьшается, и т.д.).

Повторение исследований на ряде ЭУ (k образцов) даст соответствующее количество результатов в каждом опыте (k), а отражение результатов МПЭ согласно МП на факторограмме образует коридор откликов (фиг. 4).

Экономические и временные ограничения не позволяют при отработке использовать количество образцов (k) в объеме статистически представительной выборки, поэтому для оценки возможных границ (min, max) отклонений (разбросов) ПЭУ при массовом производстве используют статистические методы, например, метод толерантных пределов (см. Смирнов Н.В., Дунин-Барковский И.В. Курс теории вероятностей и математической статистики. М.: Наука, 1969; Мюллер П., Нойман П., Шторм Р. Таблицы по математической статистике. М.: Финансы и статистика, 1982).

Тогда Пtср±ktS(N), где

- Пt - толерантные пределы ПЭУ в каждом опыте - нижний и верхний соответственно);

- Пср - оценка среднего значения ПЭУ в каждом опыте;

- kt - табулированный толерантный коэффициент;

- S(N) - оценка среднеквадратичного отклонения ПЭУ в каждом опыте.

Нанесенные на факторограмме представленные результирующие (фиг. 4) толерантные значения очерчивают возможные границы отклонения ПЭУ при различных сочетаниях факторов.

Полученные результаты позволяют оценить в каждом опыте для каждого образца электронных устройств запасы работоспособности относительно заданных ограничений: так в опыте 2 (фиг. 4) показаны относительно Пminдоп и соответственно относительно Пmaxдоп, так как возможные результаты распределены между Используя полученные значения, могут быть восстановлены ММ запасов работоспособности ΔПЭУi) при любых сочетаниях уровней воздействующих факторов в интервалах их варьирования, а не только при крайних значениях, устанавливаемых при реализации МПЭ.

При периодических и других проверках ЭУ будут получены новые результаты измерений с реальных устройств, которые пополнят статистическую базу результатов, что каждый раз позволяет уточнять (пересчитывать) толерантные границы и, соответственно, запасы работоспособности.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет прогнозировать возможные значения запасов работоспособности при массовом производстве ЭУ и восстанавливать ММ запасов работоспособности, результаты которых можно использовать для повышения надежности работы ЭУ.

В соответствии с предлагаемым способом получена инженерная технология оценки запасов работоспособности ЭУ, включающая:

- проведение МПЭ на выборке ЭУ с восстановлением для каждого образца ММ зависимости ПЭУ от воздействующих факторов;

- наложение ограничений на уровни параметров (ПЭУminдоп, ПЭУmaxдоп);

- восстановление ММ запасов работоспособности ΔПЭУ и оценка запасов для различных сочетаний уровней воздействующих факторов;

- по результатам оценки запасов работоспособности ΔПЭУ принятие решения о годности ЭУ.

Совокупность признаков, подобная рассмотренной в данном способе, не встречалась ранее для решения поставленных задач и не следует явным образом из уровня технологии контроля параметров ЭУ, что позволяет сделать вывод о соответствии способа критериям "новизна" и "изобретательский уровень".

Применение способа к оценке параметрических запасов работоспособности проиллюстрированы на примере электронной схемы задержки (ЭЗ) скачка напряжения (фиг. 5).

Задержка скачка напряжения была реализована на гибридной интегральной схеме (ГИС) и должна была функционировать в диапазоне температур 0 - +40°С (t°C) и изменения напряжения питания 24-34 В (Еп). Результаты измерений 8-ми образцов ЭЗ (1, 2, 3, …, 8) при варьировании Еп и t°C в пределах min (-), max (+) значений, а также средние значения, S(N) и возможные толерантные значения разбросов при kt=3,73 приведены в таблице (фиг. 6). Так как допустимые пределы (tзmin, tзmax) были заданы в пределах 5-20 с, полученные значения запасов работоспособности во всех опытах были признаны достаточными.


Способ оценки параметрических запасов работоспособности электронных устройств
Способ оценки параметрических запасов работоспособности электронных устройств
Способ оценки параметрических запасов работоспособности электронных устройств
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 120.
25.08.2017
№217.015.bb66

Ракетно-прямоточный двигатель с регулируемым расходом твёрдого топлива

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано в гиперзвуковых (М≥5) крылатых ракетах с ракетно-прямоточными двигателями, предназначенных для полетов на больших высотах. Ракетно-прямоточный двигатель содержит воздухозаборник, газогенератор с зарядом твердого топлива,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002615889
Дата охранного документа: 11.04.2017
29.12.2017
№217.015.f0f4

Кантователь (варианты)

Изобретение относится к конструкциям, предназначенным для кантования (поворота) изделий различного назначения, предпочтительнее космических аппаратов. Кантователь содержит основание, две стойки, к которым на оси кантования закреплена грузовая платформа, которая снабжена поворотной планшайбой, и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002638997
Дата охранного документа: 19.12.2017
29.12.2017
№217.015.f62d

Способ эксплуатации литий-ионной аккумуляторной батареи в составе автономной системы электропитания искусственного спутника земли

Использование: в области электротехники. Технический результат – более точное определение времени начала балансировки аккумуляторов. Способ эксплуатации литий-ионной аккумуляторной батареи в составе автономной системы электропитания искусственного спутника Земли заключается в контроле...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002637815
Дата охранного документа: 07.12.2017
20.01.2018
№218.016.1384

Способ управления автономной системой электроснабжения космического аппарата

Использование: в области электротехники в системах электроснабжения (СЭС) космических аппаратов (КА). Технический результат - обеспечение штатного отключения сеансной нагрузки при нештатной ситуации. Способ управления автономной системой электроснабжения, которая содержит солнечную батарею и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002634473
Дата охранного документа: 31.10.2017
20.01.2018
№218.016.1773

Фильтр

Изобретение предназначено для фильтрования. Фильтр содержит корпус, помещенную внутрь корпуса несущую трубу и рабочие модули, закрепленные поперек несущей трубы. Каждый из рабочих модулей содержит расположенные на удалении друг от друга первый и второй фильтровальные пакеты, каждый из которых...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002635802
Дата охранного документа: 16.11.2017
17.02.2018
№218.016.2b00

Способ получения термически стабильного носителя для катализатора сжигания монотоплива

Изобретение относится к области химии и может быть использовано для получения носителей для катализаторов, обладающих высокой площадью поверхности и термостабильностью в условиях сверхвысоких температур, например, в процессах сжигания монотоплива, в том числе "зеленого топлива" на основе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002642966
Дата охранного документа: 30.01.2018
04.04.2018
№218.016.3663

Способ ориентации космического аппарата в солнечно-земной системе координат

Изобретение относится к управлению ориентацией космических аппаратов (КА), осуществляемой в солнечно-земной системе координат. Способ включает ориентацию первой оси КА на Землю путем разворотов вокруг второй и третьей осей КА с помощью электромеханических исполнительных органов. При отсутствии...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002646392
Дата охранного документа: 02.03.2018
10.05.2018
№218.016.4058

Способ разгрузки управляющих двигателей-маховиков космического аппарата

Изобретение относится к управлению относительным движением космического аппарата (КА). Разгрузка управляющих двигателей-маховиков (ДМ) в выбранном канале ориентации осуществляется по двухконтурной схеме. Первый контур реализует необходимую ориентацию КА и накапливает импульс внешнего...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002648906
Дата охранного документа: 28.03.2018
29.05.2018
№218.016.5430

Сплав на основе алюминия для противометеоритной защиты

Изобретение относится к деформируемым сплавам на основе алюминия и может быть использовано для защиты космических аппаратов от микрометеоритов и техногенных тел. Сплав на основе алюминия содержит, мас. %: цинк 5,8-11; магний 1,5-3,5; медь 0,1-3; марганец 0,1-0,5; по меньшей мере один элемент...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002654224
Дата охранного документа: 17.05.2018
09.06.2018
№218.016.5a5a

Рефлектор

Изобретение относится к производству изделий из композиционных материалов, а именно конструкциям и способам изготовления прецизионных рефлекторов антенн с отражающей поверхностью, образованной не только кривой второго порядка, но и специальным сложным профилем. Задачами настоящего изобретения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002655473
Дата охранного документа: 28.05.2018
Показаны записи 1-9 из 9.
20.08.2014
№216.012.ec4b

Способ определения долговечности керамических изделий

Изобретение относится к способам испытаний прочностных свойств изделий из хрупкого материала путем приложения к ним повторяющихся механических, температурных и иных усилий и может использоваться, в частности, для определения долговечности керамических изделий. Сущность: на первом этапе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002526299
Дата охранного документа: 20.08.2014
20.04.2015
№216.013.44d9

Формирователь матричных команд

Изобретение относится к области электронной техники и автоматики и может найти применение в различных системах управления для формирования импульсных команд управления исполнительными элементами командной матрицы. Технический результат заключается в повышении надежности путем исключения условий...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002549123
Дата охранного документа: 20.04.2015
10.08.2015
№216.013.6df0

Многоканальный командный аппарат с электронной коммутацией

Изобретение относится к области электронной техники и автоматики и может быть использовано для формирования импульсов команд управления исполнительными элементами. Техническим результатом является повышение надежности устройства многоканального командного аппарата с электронной коммутацией за...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002559702
Дата охранного документа: 10.08.2015
10.09.2015
№216.013.79b8

Интерфейсный модуль контроля температур

Изобретение относится к области измерительной техники и может найти применение в многоканальных устройствах для измерения температур с помощью термопреобразователей сопротивления. Интерфейсный модуль контроля температур содержит термопреобразователь сопротивления 1, опорный резистор 2 и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002562749
Дата охранного документа: 10.09.2015
25.08.2017
№217.015.9a60

Способ моделирования взаимодействия строительных материалов со средой, вызывающей биологические повреждения строительных изделий и конструкций

Изобретение относится к методам испытаний строительных материалов в условиях лабораторий заводов - изготовителей. Способ заключается в погружении образцов строительных материалов в слабоагрессивную среду. В качестве такой среды используют смесь органических кислот: уксусной, лимонной и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002609863
Дата охранного документа: 06.02.2017
06.07.2018
№218.016.6d3e

Блок управления нагревателями аппаратуры космического аппарата

Изобретение относится к автоматической системе обеспечения теплового режима космического аппарата (КА). В блоке управления нагревателями (БУН) аппаратуры КА отдельные функциональные устройства сгруппированы в унифицированные функционально законченные модули - микропроцессорный модуль управления...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002660098
Дата охранного документа: 04.07.2018
09.06.2019
№219.017.7f65

Способ формирования испытательных тестов электронных устройств

Изобретение относится к способам испытаний электронных устройств различного назначения путем использования испытательных тестов (наборы испытательных воздействий и соответствующих им допустимых отклонений контролируемых параметров устройств), сформированных по результатам математического...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002469372
Дата охранного документа: 10.12.2012
10.09.2019
№219.017.c9c7

Многоканальный преобразователь частоты в код

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к устройствам преобразования частот в коды. Технический результат - создание более простой структуры многоканального преобразователя частоты в код, позволяющего осуществлять контроль частоты сигналов в m приемниках в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002699679
Дата охранного документа: 09.09.2019
24.07.2020
№220.018.35e7

Способ оценки и обеспечения параметрических запасов работоспособности электронных устройств

Изобретение относится к контролю электронных устройств. В способе оценки и обеспечения параметрических запасов работоспособности электронных устройств воздействуют на электронное устройство, воспроизводят отклонения этих воздействий и фиксируют отклики выходных параметров. Используя результаты...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002727310
Дата охранного документа: 21.07.2020
+ добавить свой РИД