Анализатор параметрических отказов

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 4 С 06 Р 15/4 САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ АВТОРС У СВИДЕТЕЛЬСТ 23Г,Афанасьев ьство СССР 5/46, 1981, тво СССР 5/46, 1985. РИЧЕСКИХ ОТ онтнике и можетоектированииподверженЦель изобре ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(57) Изобретение отнорольно-измерительнойбыть использовано прии эксплуатации изделиных пос 1 епенным отказ 80140507 тения - повышение достоверности результатов анализа. Анализатор содержит пороговый блок 1, формирователи2 и 13 импульса и паузы, элементызадержки 3,12, инверторы 4,11, элемен.ты И 5, 8,О, 14, 20,28, 30, элементы ИЛИ 6,21, дифференцирующий элемент 7, триггеры 9, 1 5, 16, 27 29,счетчики 17,22,26,31, генератор 18импульсов, делитель частоты 19, переключатель 23 и регистр 24. Анализатор позволяет оценивать работоспо"собность объекта без учета его кратковременных отказов и фактов его краткого возвращения к нормальному функционированию. 2 ил.Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и можетбыть использовано при проектировании,производстве, испытаниях и эксплуатации электронных изделий, подверженных постепенным отказам.Цель изобретения - повышение досто, верности и точности результатов анализа. 1 ОПри попадании среза эталонного импульса, соответствующего максимальнодопустимой длительности выхода параметра за границу .области работоспособности, на период пребывания параметра 15в.области работоспособности осуществляется анализ длительности этого периода, и, если он меньше, чем минимальное время выполнения задачи, тосчитается, что при первоначальном 20пересечении параметром границы произошел отказ, Этот отказ фиксируется,и длительность рассмотренного эталонного импульса входит в суммарнуюпродолжительность отказов, Кроме того, решение о том, что параметр вернулся в область работоспособности,принимается анализатором только послетого, как время после пересеченияпараметром границы в направлении области работоспособности станет равнымминимальной длительности выполнениязадачи. В этот момент происходитсброс Формирователя эталонного импульса и устройство готовится к ана 35лизу нового Факта пересечения параметра границы. Тем самым исключается ситуация ложной Фиксации отказов, когда срез эталонного импульса приходит"ся на период пребывания параметра вотказовой области, а между переднимфронтом и срезом импульса есть периоды нормального Функционирования,превышающие длительность выполнениязадачи, Повышение точности результатов анализа достигается также засчет того, что в суммарной продолжительности отказов учитываются и короткие, меньше длительности выполнения задачи, периоды нормального50функционирования, возникающие прислучайных Флюктуациях параметра воткаэовой области,На фиг.1 представлена структурнаясхема анализатора; на Фиг.2 - временные диаграммы его работы,55Анализатор содержит пороговый блок1, формирователь 2 импульса, первыйэлемент 3 задержки, первый инвертор 4, первый элемент И 5, второй элемент ИЛИ б, дифференцирующий элемент 7, четвертый элемент И 8, первый триггер 9, третий элемент И 1 О, второй инвертор 11, второй элемент 12 задержки, формирователь 13 паузы, шестой элемент И 14,третий 15 и четвертый 1 б 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, пятый элемент И 25, третий счетчик 2 б, второй триггер 27, седьмой элемент И 28, пятый триггер 29, восьмой элемент И 30 и четвертый счетчик 31.Анализатор работает следующим образом.После включения питания происходят обнуление счетчиков 22, 17 и 31, и установка всех триггеров в нулевое состояние с помощью подачи импульса по шине "Установка "0" (не показана ). Одновременно в третий счетчик 2 б и в регистр 24 эаписьвается число, соответствующее абсолютнойд маркс максимально допустимое время пребьвания параметра в отказовой области, при превышении которого должен фиксироваться отказ объекта контроля; ф - минимально необходимое для выполнения задачи время пребьвания ,параметра в области работоспособности состояний.На пороговый блок 1 поступает сигнал с контролируемого изделия (фиг.2 а). На выходе порогового блока присутствует импульсный сигнал, причем импульс соответствует нахождению параметра в отказовой области, пауза - в области работоспособных состояний фиг.26), Формирователь 2 импульса, элемент 3 задержки, инвертор 4 и элемент И 5 предназначены для выявления фактов превышения времени выхода параметра за границу допуска величины м"(ситуации 1 и. 11 на Фиг.2). Длительность импульса на выходе Формирователя 2 соответствует. Есл мюк ли параметр находится в отказовой области в течение времени, большего максна выходе элемента И 5 появ ляется импульс (Фиг,2 в,г, на Фиг.2 в диаграмма на выходе инвертора 4). Бремя задержки на элементе 3 равно времени задержки сигнала на формиро 14050755 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 вателе 2 и инверторе 4, тем самым исключаются случаи появления ложных сигналов на выходе элемента И 5.Инвертор 11, элемент 12 задержки,1 формирователь 13 паузы, элемент И 14 и триггер 15 осуществляют формирование сигналов об окончании отказов. Длительность паузы, формируемой элементом 13 от переднего фронта импульса с выхода инвертора 11 (фиг.2 д.е), равна л". При превьппении временемл мнпребывания параметра в области работоспособных состояний величины лминна выходе элемента И 14 появлягется импульс (фиг.2 ж), своим передним фронтом переводящий триггер 15 в нулевое состояние (фиг.2 з)Возвращение триггера 15 в единичное состояние осуществляется через его второй установочный вход срезом импульса с выхода порогового блока. Таким образом, на выходе триггера 15 присутствует единичный потенциал в течение времени от момента возвращения параметра в область работоспособных состояний до момента, когда первый раэ после этого длительность работоспособного состояния станет равна хх, ДлительностьРзадержки элемента 12 выбирается рав" ной задержке сигнала на Формирователе 13. Тем самым исключается появление ложных сигналов на выходе элемента И 14. Срезом импульса с выхода триггера 15 осуществляется сброс формирователя 2 в случае, когда в момент окончания "длинного" периода работоспособного состояния на выходе формирователя еще присутствует импульс. Тем самым исключается ложная регистрация отказов, когда срез импульса оприходится на период откал МаХаза, а в течение этого импульса был период нормального функционирования с длительностью, превышающей л"щ"., Возвращение формирователя 13 в первоначальное состояние с отсутствием паузы на его выходе происходит либо по истечении времени х , либо полминпереднему фронту импульса с выхода блока 1. Поэтому каждый раз к началу 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 осуществляется анализ техпауз с выхода блока 1, в которые попадает срез импульса с выхода формирователя 2 (или передний. фронт импульса с выхода первого инвертора 4) - случаи 11 и 17 (фиг.2). Дифференцирующий элемент 7 формирует короткие импульсы от передних фронтов импульсов с выхода инвертора. На выход элемента И 8 проходят только те из этих коротких импульсов, которые приходятся на паузы сигнала с выхода блока 1 (фиг.2 и) . Они переводят триггер 9 в единичное состояние (фиг.2 к). Единичный потенциал с прямого выхода триггера поступает на "вход элемента И 1 О, на второй вход которого подает" ся единичный потенциал с прямого выхода триггера 15, сформированный в момент пересечения параметром границы в сторону области работоспособных состояний. Если очередной импульс с выхода порогового блока 1 поступает на третий вход элемента И 10 до того, как произойдет переход триггера 15 в нулевое состояние (т,е. до того, как будет зафиксирован период нормального функционирования, превышающий мй), то этот импульс проходит на . выход элемента И 10 (Фиг.2 л). Появление данного импульса на выходе элемента И 10 свидетельствует о том, что, хотя окончание интервала фГ приходится на момент,когда параметр находится на периоде нормального функционирования, произошел отказ. Рассматриваемый период нормального Функционирования является коротким, его длительность менее 7 ", и он вызван случайными Флюктуациями параметра в отказовой области.На входах и, соответственно, на выходе второго элемента ИЛИ б присутствуют импульсы, свидетельствующие о превышении времени пребывания параметра в отказовой области велил хСчины л", в случае, когда срез эта лонного импульса приходится на импульс с блока 1, а также импульсы, свидетельствующие о том, что произо шел отказ и в случаях, когда срез эталонного импульса приходится на паузу сигнала с выхода блока 1.Эти импульсы поступают на единьдный вход триггера 16, осуществляя перевод его в единичное состояние (фиг.2 г, л,м). На другой вход триггера 16 поступает сигнал с прямого выхода триггера 15. Этот импульсный сигнал управляет возвращением триггера 161405075 5в нулевое состояние. Возвращениепроисходит по срезу импульса с выхода триггера 15 (Фиг.2 з,м), т.е.в момент Фиксирования "длинной"паузы сгнала с выхода блока 1, свидетельствующей о возвращении контролируемого объекта к нормальному Функционированию. Таким образом, на прямом выходе триггера 16 присутствуетпоследовательность импульсов, передние фронты которых свидетельствуют офактах наступления отказов, срезы -о Фактах окончания отказов. Передниефронты этих импульсов фиксируются всчетчике 17. Содержимое счетчика 17равно числу отказов за анализируемыйпериод времени,Случайные "короткие", меньшевозвращения параметра в область работоспособных состояний не Фиксируются триггером 16 (случай 111 наФиг.2 гм) и поэтому в дальнейшемдлительности этих возвращений входятв суммарную длительность отказов,Единичный потенциал с прямого выхрда триггера 16 разрешает прохождение счетных импульсов от генератора18 через делитель частоты и элементИ 20 на четчик 22 (Фиг,2 н) для подсчета длительностей отказов. Коэффициент деления делителя 19 выбирается таким,чтобы подсчет времени отказа производился в единицах, принятых для данно го контролируемого изделия (в секундах,,минутах и т.д.). После возвращениятриггера 16 в нулевое состояние по дача импульсов через элемент И 20прекращается, Длительность каждогоимпульса с выхода триггера 16 и, соответственно, число импульсов, поступающее при каждом фиксировании отказа в счетчик 22, отличны от реальнойдлительности отказа, они пропорцио(случаи 1 и 111 на фиг,2) либо вел Мин,Моис( Ротк ) 7 д (случай 17 на Фиг.2), где ,т - реальнаядлительность отказа;- часть длительности паузы, на которую попал бОсрез эталонного импульса, от этого.среза до очередного импульса с выхода блока 1. Поэтому после окончаниякаждого отказа необходимо .скорректировать содержимое счетчика 22. 55В момент регистрации факта окоччания отказа срез импульса с выходатриггера 16 переводит триггер 27 вединичное состояние. Единичный потен 6циал с прямого выхода триггера 27 разрешает прохождение импульсов большой частоты с генератора 18 через элемент И 25 на переключатель 23 (фиг.2 о). Одйовременно эти же импульсы проходят на вычитающий вход счетчика 26, в котором предварительно записано число, соответствующее величине , ,л фь ,1 мф"- т - 1. Как только содержимое счетчика 26 становится равным О, на его выходе появляется импульс, который переводит триггер 27 в нулевое состояние, запрещая дальнейшее прохождение импульсов через элемент И 25.Этот же импульс с выхода счетчика 26 проходит на вход регистра 24, в котором также записано число, соответствующее лмин максПод дейр отствием импульса число из регистра 24 переписывается в параллельном коде в счетчик 26, возвращая его в первоначальное состояние, при этом число, записанное в регистре 24, сохраняется, С помощью переключателя 23, положение которого устанавливается заранее, осуществляется 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 (тф" - л мщксР). Таким образом после каждого отказа содержимое счетчика корректируется и оно становится равным реальной длительности отказов в случае, если Факт последнего отказа регистрируется при попадании среза эталонно" го 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 появляется импульс, содержимое счетчика 22 необходимо еще уменьшить на величину 2. Это достигается следующим образомИмпульсы с выхода инвертора 4 (Фиг,2 в) разрешают прохождение счетных импульсов с делителя 19 через элемент И 20 на вход счетчика 31. Первоначально всякий раз передний фронт импульса с инвертора 4 устанавливает счетчик 31 в нулевое состояние, Таким образом, в момент появления импульса на выходе элемента И 1 О в счетчике 31 записано число, соответствующее величине " . Своим передним Фронтом импульс с выхода элемента И 10 переводит триггер 29 в единичное состояние (Фиг.2 п). Этот единичАнализатор параметрических отказов, содержащий пороговый блок, формирователь импульса, первый элемент задержки, первый и второй инверторы, с первого по пятый элементы И, дифференцирующий элемент, первый и второй триггеры, первый, второй и третнй счетчики, регистр, генератор импульсов, делитель частоты и первый элемент ИЛИ, выход которого соединен с суммирующим входом первого счетчика, а первый вход - с выходом вто 50 55 ный потенциал подается на вход эле 1мента И 30, два других входа которого соединены с инверсными выходамитриггеров 16 и 27. Единичный потенциал на инверсном выходе триггера16 появляется после установления факта окончания отказа, а единичный потенциал на инверсном выходе триггера27 - после завершения корректировоч Оной записи импульсов через элементИ 25 и переключатель 23 в счетчик22. Поэтому в момент завершенияэтой корректировочной записи начинается прохождение импульсов большой 15частоты через элементы И 30 и ИЛИ 21на суммирующий вход счетчика 22.Импульсы большой частоты проходят также на вычитающий вход счетчика 31. Вмомент, когда содержимое счетчика 31 20становится равным О, т.е. в момент,когда в счетчик запишется число, пропорциональное , на выходе счетчика31 появляется импульс, который устанавливает триггер 29 в нулевое состоя ние, запрещая тем самым дальнейшеепрохождение импульсов с генератора 18через элемент И 30,Таким образом, после каждого возвращения параметра в область работоспособных состояний происходит коррекция содержимого счетчика 22, в результате которой его содержимое становится равным реальной суммарнойпродолжительности отказов за анализируемый период времени.Обработка содержимого счетчиков17 (числа отказов ) и 22 (суммарнойпродолжительности отказов) позволяетнайти статистические оценки показателей надежности контролируемого объекта (наработки на отказ, вероятности,безотказной,; работы, коэффициентаготовности и др.)45Формула из обре тения рого элемента И, первый вход которого связан с выходом делителя частоты, вход которого и первый вход пятого элемента И подключен к выходу генератора импульсов, выход пятого элемента И соединен с входом вычитания третьего счетчика, первый установочный вход которого связан с выходом регистра, выход обнуления - с входом считывания регистра и с нулевым входом второго триггера, а второй установочный вход и вход записи регистра являются соответственно первым и вто-, рым установочными входами анализатора, прямой выход второго триггера подключен к второму входу пятого элемента И, вход порогового блока является информационным входом анализатора, а выход соединен с входом запуска формирователя импульса и входом первого элемента задержки, первый и второй входы первого элемента И связаны с выходами первых элемента задержки и инвертора, выход формирователя импульса подключен к входу первого инвертора, выход дифференци/ рующего элемента соединен с первым входом четвертого элемента И, выход которого связан с единичным входом первого триггера, прямой выход которого подключен к первому входу третьего элемента И, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повьппения достоверности результатов анализа, в него введены второй элемент задержки, второй элемент ИЛИ, формирователь паузы, шестой, седьмой и восьмой элементы И, третий, четвертый и пятый триггеры, четвертый счетчик и переключатель, управляющий вход которого является управляющим входом анализатора, первый и второй информационные выходы соединены с вторым входом первого элемента ИЛИ и входом вычитания первого счетчика, а информационный вход - с выходом пятого элемента И, третий вход первого элемента ИЛИ и вход вычитания четвертого счетчика связаны с выходом восьмого элемента И, первый вход которого подклю"; чен к выходу генератора импульсов, второй и третий входы - к инверсным выходам второго и четвертого тригге ров, а четвертый вход - к прямому выходу пятого триггера, единичный. вход которого и первый вход второго элемента ИЛИ соединены с выходом третьего элемента И, второй вход которого,10 1405075 Составитель В,Воронковецкая Техред 11.Дидык ектор,А.О едактор 0.10 ар ираж 704 107/54 одписно ВНИИПИ Государственн по делам изобрете13035, Москва, Ж, Р о комитета С й и открытий шская наб.,ектная, 4 зводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород ул нулевой вход четвертого триггера и ,вход сброса формирователя импульса связаны с прямым выходом третьего триггера, нулевой ,вход которого . подключцн к выходу шестого элементаИ, а единичный вход, вход сброса формирователя пауз, вход второго инвертора, нулевой вход первого триггера и третий вход третьего элемента И - к выходу порогового блока, вход второго элемента ИЛИ соединен с выходомпервого элемента И а выход - с едиЭничным входом четвертого триггера, прямой выход которого связан со счетным входом второго счетчика, единичным входом второго триггера и вторым входом второго элемента И, выход первого инвертора подключен к входудифференцирующего элемента, первомувходу седьмого элемента И и входусброса четвертого счетчика, вход сложения которого соединен с выходомседьмого элемента И, а выход обнуления - с нулевым входом пятого триггера, второй вход седьмого элементаИ связан с выходом делителя частоты,первый и второй входы шестого элемента И подключены к выходам второгоэлемента задержки и формирователяпаузы, выход второго инвертора соединен с вторым входом четвертого элемента И, входом второго элемента задержки и входом запуска формирователя паузы.