Лекция
Сразу хочу сказать, что здесь никакой воды про техническая диагностика радиоэлектронной техники, и только нужная информация. Для того чтобы лучше понимать что такое техническая диагностика радиоэлектронной техники, диагностика техники, диагностика радиоэлектронных устройств , настоятельно рекомендую прочитать все из категории Диагностика, обслуживание и ремонт электронной и радиоаппаратуры.
Определения. Термин «диагностика» происходит от греческого слова «диагнозис», что означает распознавание, определение.
В процессе диагностики устанавливается диагноз, т. е. определяется состояние больного (медицинская диагностика; или состояние технической системы (техническая диагностика).
Техническая диагностика — область знаний, охватывающая теорию, методы и средства определения технического состояния объектов (согласно ГОСТ 20911-89, п.3 табл.1).
Техническое диагностирование — определение технического состояния объектов (согласно ГОСТ 20911-89, п.4 табл.1).
Технической диагностикой называется наука о распознавании состояния технической системы.
Цели технической диагностики. Рассмотрим кратко основное содержание технической диагностики. Техническая диагностика изучает методы получения и оценки диагностической информации, диагностические модели и алгоритмы принятия решений. Целью технической диагностики является повышение надежности и ресурса технических, систем.
Как известно, наиболее важным показателем надежности является отсутствие отказов во время функционирования (работы) технической системы. Отказ авиационного двигателя в полетных условиях, судовых механизмов во время плавания корабля, энергетических установок в работе под нагрузкой может привести к тяжелым последствиям.
Техническая диагностика благодаря раннему обнаружению дефектов и неисправностей позволяет устранить подобные отказы в процессе технического обслуживания, что повышает надежность и эффективность эксплуатации, а также дает возможность эксплуатации технических систем ответственного назначения по состоянию.
В практике ресурс таких систем определяется по наиболее «слабым» экземплярам изделий. При эксплуатации по состоянию каждый экземпляр эксплуатируется до предельного состояния в соответствии с рекомендациями системы технической диагностики. Эксплуатация по техническому состоянию может принести выгоду, эквивалентную стоимости 30% общего парка машин.
Диагностирование технических объектов включает в себя следующие функции:
. Техническая диагностика решает обширный круг задач, многие из которых являются смежными с задачами других научных дисциплин. Основной задачей технической диагностики является распознавание состояния технической системы в условиях ограниченной информации.
Техническую диагностику иногда называют безразборной диагностикой, т. е. диагностикой, осуществляемой без разборки изделия. Анализ состояния проводится в условиях эксплуатации, при которых получение информации крайне затруднено. Часто не представляется возможным по имеющейся информации сделать однозначное заключение и приходится использовать статистические методы.
Теоретическим фундаментом для решения основной задачи технической диагностики следует считать общую теорию распознавания образцов. Эта теория, составляющая важный раздел технической кибернетики, занимается распознаванием образов любой природы (геометрических, звуковых и т. п.), машинным распознаванием речи, печатного и рукописного текстов и т. д. Техническая диагностика изучает алгоритмы распознавания применительно к задачам диагностики, которые обычно могут рассматриваться как задачи классификации.
Алгоритмы распознавания в технической диагностике частично основываются на диагностических моделях, устанавливающих связь между состояниями технической системы и их отображениями в пространстве диагностических сигналов. Важной частью проблемы распознавания являются правила принятия решений (решающие правила).
Решение диагностической задачи (отнесение изделия к исправным или неисправным) всегда связано с риском ложной тревоги или пропуска цели. Для принятия обоснованного решения целесообразно привлекать методы теории статистических решений, разработанные впервые в радиолокации.
Решение задач технической диагностики всегда связано с прогнозированием надежности на ближайший период эксплуатации (до следующего технического осмотра). Здесь решения должны основываться на моделях отказов, изучаемых в теории надежности.
Вторым важным направлением технической диагностики является теория контролеспособности. Контролеспособностью называется свойство изделия обеспечивать достоверную оценку его технического состояния и раннее обнаружение неисправностей и отказов. Контролеспособность создается конструкцией изделия и принятой системой технической диагностики.
Крупной задачей теории контролеспособности является изучение средств и методов получения диагностической информации. В сложных технических системах используется автоматизированный контроль состояния, которым предусматривается обработка диагностической информации и формирование управляющих сигналов. Методы проектирования автоматизированных систем контроля составляют одно из направлений теории контролеспособности. Наконец, очень важные задачи теории контролеспособности связаны с разработкой алгоритмов поиска неисправностей, разработкой диагностических тестов, минимизацией процесса установления диагноза.
В связи с тем, что техническая диагностика развивалась первоначально только для радиоэлектронных систем, многие авторы отождествляют теорию технической диагностики с теорией контролеспособности (поиском и контролем неисправностей), что, конечно, ограничивает область приложения технической диагностики.
Под диагностическими параметрами понимают репрезентативные параметры, по которым можно судить о состоянии объекта. Различают прямые и косвенные диагностические параметры. Первые непосредственно характеризуют состояние объекта, а вторые связаны с прямыми параметрами функциональной зависимостью.
При функциональной диагностике объекта в процессе его работы — наряду с отдельно рассматриваемыми параметрами — могут использоваться также как признак состояния функциональные связи (функциональные зависимости) параметров.
На рис. 1 показана структура технической диагностики. Она характеризуется двумя взаимопроникающими и взаимосвязанными направлениями: теорией распознавания и теорией контролеспособности. Теория распознавания содержит разделы, связанные с построением алгоритмов распознавания, решающих правил и диагностических моделей. Теория контролеспособности включает разработку средств и методов получения диагностической информации, автоматизированный контроль и поиск неисправностей. Техническую диагностику следует рассматривать как раздел общей теории надежности.
На рис. 2 представлена обобщенная структурная схема взаимосвязей Технической диагностики, контроля, измерений и испытаний, на которой указаны основные задачи обеспечения техногенной, экологической и антитеррористической безопасности.
Для Технической диагностики необходимо определять:
Рис. 2. Обобщенная структурная схема технической диагностики.
В общем случае Техническая диагностика включает в себя анализ технической документации, функциональную диагностику, экспертное обследование, анализ механизмов повреждения, нормирование, выбор критериев с помощью расчетов, экспериментов и изучения механических характеристик с принятием решения по дальнейшей эксплуатации изделия либо по ремонту, либо по изменению режимов его эксплуатации. Оценка истинных значений технических параметров является задачей распознавания состояния объекта контроля, для решения которой применяется вероятностный подход. Для большинства объектов необходимо создавать многопараметровые и многоуровневые встроенные диагностические системы с оптимальным числом измерительных каналов с затратами, не превышающими 30% стоимости объекта. На рис. 3 представлена структура диагностирования технического состояния объекта.
Рис. 3. Структура диагностирования технического состояния объектов.
Оценка остаточного ресурса объектов осуществляется после отнесения их текущего технического состояния к одному из классов: «дефект»; «повреждение»; «разрушение»; «отказ». Остаточный ресурс всего объекта оценивается по компоненту, находящемуся в наихудшем состоянии.
Вводные замечания. Пусть требуется определить состояние шлицевого соединения валов редуктора в эксплуатационных условиях. При большом износе шлицев появляются перекосы и усталостные разрушения. Непосредственный осмотр шлицев невозможен, так как требует разборки редуктора, т. е. прекращения эксплуатации. Неисправность шлицевого соединения может повлиять на спектр колебаний корпуса редуктора, акустические колебания, содержание железа в масле и другие параметры.
Задача технической диагностики состоит в определении степени износа шлицев (глубины разрушенного поверхностного слоя) по данным измерений ряда косвенных параметров. Как указывалось, одной из важных особенностей технической диагностики является распознавание в условиях ограниченной информации, когда требуется руководствоваться определенными приемами и правилами для принятия обоснованного решения.
Состояние системы описывается совокупностью (множеством) определяющих ее параметров (признаков). Разумеется, что множество определяющих параметров (признаков) может быть различным, в первую очередь, в связи с самой задачей распознавания. Например, для распознавания состояния шлицевого соединения двигателя достаточна некоторая группа параметров, но она должна быть дополнена, если проводится диагностика и других деталей.
Распознавание состояния системы — отнесение состояния системы к одному из возможных классов (диагнозов). Число диагнозов (классов, типичных состояний, эталонов) зависит от особенностей задачи и целей исследования.
Часто требуется провести выбор одного из двух диагнозов (дифференциальная диагностика или дихотомия); например, «исправное состояние» и «неисправное состояние». В других случаях необходимо более подробно охарактеризовать неисправное состояние, например повышенный износ шлицев, возрастание вибраций лопаток и т. п. В большинстве задач технической диагностики диагнозы (классы) устанавливаются заранее, и в этих условиях задачу распознавания часто называют задачей классификации.
Так как техническая диагностика связана с обработкой большого объема информации, то принятие решений (распознавание) часто осуществляется с помощью электронных вычислительных машин (ЭВМ).
Совокупность последовательных действий в процессе распознавания называется алгоритмом распознавания. Об этом говорит сайт https://intellect.icu . Существенной частью процесса распознавания является выбор параметров, описывающих состояние системы. Они должны быть достаточно информативны , чтобы при выбранном числе диагнозов процесс разделения (распознавания) мог быть осуществлен.
Существуют два основных подхода к задаче распознавания: вероятностный и детерминистский. Постановка задачи при вероятностных методах распознавания такова. Имеется система, которая находится в одном из п случайных состояний Д. Известна совокупность признаков (параметров), каждый из которых с определенной вероятностью характеризует состояние системы. Требуется построить решающее правило, с помощью которого предъявленная (диагностируемая) совокупность признаков была бы отнесена к одному из возможных состояний (диагнозов). Желательно также оценить достоверность принятого решения и сте пень риска ошибочного решения.
При детерминистских методах распознавания удобно формулировать задачу на геометрическом языке. Если система характеризуется v-мерным вектором X, то любое состояние системы представляет собой точку в v-мерном пространстве параметров (признаков). Предполагается, что диагноз Д соответствует некоторой области рассматриваемого пространства признаков. Требуется найти решающее правило, в соответствии с которым предъявленный вектор X* (диагностируемый объект) будет отнесен к определенной области диагноза. Таким образом задача сводится к разделению пространства признаков на области диагнозов.
При детерминистском подходе области диагнозов обычно считаются «непересекающимися», т. е. вероятность одного диагноза (в область которого попадает точка) равна единице, вероятность других равна нулю. Подобным образом предполагается, что и каждый признак либо встречается при данном диагнозе, либо отсутствует.
Вероятностный и детерминистский подходы не имеют принципиальных различий. Более общими являются вероятностные методы, но они часто требуют и значительно большего объема предварительной информации. Детерминистские подходы более кратко описывают существенные стороны процесса распознавания, меньше зависят от избыточной, малоценной информации, больше соответствуют логике мышления человека.
Одним из наиболее эффективных способов улучшения эксплуатационно-технических характеристик цифровых систем, занявших доминирующее положение в современных телекоммуникационных системах является использование при их эксплуатации методов и средств контроля и технической диагностики.
Техническая диагностика представляет собой область знаний, позволяющая с заданной достоверностью разделять неисправное и исправное состояния систем и цель ее состоит в локализации неисправностей и в восстановлении исправного состояния системы. С точки зрения системного подхода средства контроля и технической диагностики целесообразно рассматривать как составную часть подсистемы технического обслуживания и ремонта, т.е системы технической эксплуатации.
Рассмотрим основные понятия и определения, применяемые для описания и характеристики методов контроля и диагностики.
Техническое обслуживание - это комплекс работ (операций) для поддержания системы в исправном или работоспособном состоянии.
Ремонт - комплекс операций по восстановлению работоспособности и восстановлению ресурсов системы или ее составных частей.
Ремонтопригодность - свойство системы, заключающееся в приспособленности к предупреждению и обнаружению причин возникновения ее отказов и восстановлению работоспособного состояния путем проведения технического обслуживания и ремонта.
В зависимости от сложности и объема работ, характера неисправностей предусматриваются два вида ремонта цифровых систем:
- неплановый текущий ремонт системы;
- неплановый средний ремонт системы.
Текущий ремонт - ремонт, выполняемый для обеспечения или восстановления работоспособности системы и состоящий в замене или восстановлении ее отдельных частей.
Средний ремонт - ремонт, выполняемый для восстановления исправности и частичного восстановления ресурса с заменой или восстановлением составных частей ограниченной номенклатуры и контролем технического состояния составных частей, выполняемом в объеме, установленном нормативно-технической документацией.
Одним из важных понятий в технической диагностике является техническое состояние объекта.
Техническое состояние - совокупность подверженных изменению в процессе производства или эксплуатации свойств объекта, характеризуемая в определенный момент признаками, установленными нормативно-технической документацией.
Контроль технического состояния - определение вида технического состояния.
Вид технического состояния - совокупность технических состояний, удовлетворяющих (или неудовлетворяющих) требованиям, определяющим исправность, работоспособность или правильность функционирования объекта.
Различают следующие виды состояния объекта:
Неисправное - техническое состояние, при котором объект не соответствует хотя бы одному из установленных требований нормативных характеристик.
Работоспособное - техническое состояние, при котором объект способен выполнять заданные функции, сохраняя значения заданных параметров в установленных пределах.
Неработоспособное - техническое состояние, при котором значение хотя бы одного заданного параметра, характеризующего способность объекта выполнять заданные функции, не соответствует установленным требованиям.
Правильное функционирование - техническое состояние, при котором объект выполняет все те регламентированные функции, которые требуются в текущий момент времени, сохраняя значения заданных параметров их выполнения в установленных пределах.
Неправильное функционирование - техническое состояние, при котором объект не выполняет части регламентированных функций, требуемых в текущий момент времени или не сохраняет значения заданных параметров их выполнения в установленных пределах.
Из определений технических состояний объекта следует, что в состоянии исправности объект всегда работоспособен, в состоянии работоспособности правильно функционирует во всех режимах, а в состоянии неправильное функционирование - неработоспособен и неисправен. Правильно функционирующий объект может быть неработоспособным, а значит, неисправным. Работоспособный объект может быть также неисправным.
Рассмотрим некоторые определения, связанные с понятием контролепригодности и техническим диагностированием.
Контролепригодность - свойство объекта, характеризующее его приспособленность к проведению контроля заданными средствами.
Показатель контролепригодности - количественная характеристика контролепригодности.
Уровень контролепригодности - относительная характеристика контролепригодности, основанная на сравнении совокупности показателей контролепригодности оцениваемого объекта с соответствующей совокупностью базовых показателей.
Техническое диагностирование - процесс определения технического состояния объекта с определенной точностью.
Процесс определения технического состояния объекта с определенной точностью называется техническим диагностированием ( англ. Technical diagnostsis ). Результатом диагностирования является заключение о техническом состоянии объекта с указанием, при необходимости, места, вида и причины дефекта . Диагностирования, которое осуществляется во время функционирования объекта и на который подаются только рабочие воздействия называется функциональным техническим диагностированием. Техническое диагностирование, при котором на объект подаются специальные воздействия, используются только для целей диагностики, называется тестовым диагностированием . Воздействия, которые подаются на объект при тестовом диагностировании, называются тестами диагностированияили просто тестами ( англ. tests ).
Техническое диагностирование с целью определения только вида технического состояния объекта ха теризуется как контроль технического состояния ( англ. Fault detection ). Тест для контроля состояния называется проверяющий тест . Проверяющий тест различает исправный (Ис) или трудоспособное (Рустави) состояние от множества неисправных (нетрудоспособных), что изображено на рисунке справа.
Техническое диагностирование с целью определения и, при необходимости, причины и виды дефекта, характеризуется как поиск дефекта ( англ. Fault location ). Тест предназначен для поиска дефекта, называется тест поиска дефекта . Тест поиска дефекта позволяет различить множество неисправных (нетрудоспособных) состояний между собой.
Поиск дефекта - диагностирование, целью которого является определение места и, при необходимости, причины и вида дефекта.
Тест диагностирования - одно или несколько тестовых воздействий и последовательность их выполнения, обеспечивающие диагностирование.
Проверяющий тест - тест диагностирования для проверки исправности или работоспособности объекта.
Тест поиска дефекта - тест диагностирования для поиска дефекта.
Система технического диагностирования - совокупность средств и объекта диагностирования и, при необходимости, исполнителей, подготовленная к диагностированию или осуществляющая его по правилам, установленным соответствующей документацией.
Результатом диагностирования является заключение о техническом состоянии объекта с указанием, при необходимости, места, вида и причины дефекта. Число состояний, которые необходимо различить в результате диагностирования, определяется глубиной поиска неисправности.
Глубина поиска неисправности - степень детализации при техническом диагностировании, указывающая до какой составной части объекта определяется место неисправности.
Все более возрастающие требования к надежности цифровых систем вызывают необходимость создания и внедрения современных методов и технических средств контроля и диагностики для различных стадий жизненного цикла. Как отмечалось ранее переход к широкому применению БИС, СБИС и МПК в цифровых системах создал вместе с бесспорными преимуществами и ряд серьезных проблем в их эксплуатационном обслуживании, связанных в первую очередь с процессами контроля и диагностики. Известно, что затраты на поиск и устранение неисправностей на этапе производства составляют от 30% до 50% общих затрат на изготовление устройств. На этапе же эксплуатации не менее 80% времени восстановления цифровой системы приходится на поиск неисправного сменного элемента.
В целом затраты, связанные с обнаружением, поиском и устранением неисправности возрастают в 10 кратном размере при прохождении неисправности через каждый технологический этап и от входного контроля интегральных микросхем до выявления отказа на этапе эксплуатации обходятся в 1000 раз дороже. Успешное решение подобной задачи возможно только на основе комплексного подхода к вопросам контроля диагностики, так как системы диагностики используются на всех этапах жизни цифровой системы. Это требует дальнейшего повышения интенсивности работ по обслуживанию, восстановлению и ремонта на этапах производства и эксплуатации.
Общие задачи контроля и диагностики цифровых систем и ее составных частей обычно рассматриваются с точки зрения основных стадий разработки, производства и эксплуатации. Наряду с общими подходами к решению этих задач имеются и существенные различия, обусловленные специфическими особенностями присущими этим стадиям.
На стадии разработки цифровых систем решаются две задачи контроля и диагностики:
При контроле и диагностике в условиях производства цифровой системы обеспечивается решение следующих задач:
Контроль и диагностика цифровой системы в условиях эксплуатации имеют следующие особенности:
Таким образом, для объекта, подлежащего техническому диагностированию должны быть установлены вид и назначение системы диагностирования.
Устанавливаются следующие основные области применения систем диагностирования:
Системы диагностирования предназначаются для решения одной или нескольких задач: проверки исправности; проверки работоспособности; проверки функционирования: поиска дефектов. При этом составляющими системы диагностирования являются: объект технического диагностирования, под которым понимают объект или его составные части, техническое состояние которых подлежит определению, средства технического диагностирования, совокупность измерительных приборов, средства коммутации и сопряжения с объектом.
Техническое диагностирование (ТД) осуществляется в системе технического диагностирования (СТД), которая представляет собой совокупность средств и объекта диагностирования и при необходимости исполнителей, подготовленная к диагностированию и осуществляющая его по правилам, установленным документацией.
Составляющими системы являются:
объект технического диагностирования (ОТД), под которым понимают системы или его составные части, техническое состояние которых подлежит определению, и средства технического диагностирования - совокупность измерительных приборов, средств коммутации и сопряжения с ОТД.
Система технического диагностирования работает в соответствии с алгоритмом ТД, который представляет совокупность предписаний о проведении диагностирования.
Условия проведения ТД, включающие состав диагностических параметров (ДП), их предельно допустимые наименьшие и наибольшие предотказные значения, периодичность диагностирования изделия и эксплуатационные параметры применяемых средств, определяют режим технического диагностирования и контроля.
Диагностический параметр (признак)- параметр, используемый в установленном порядке для определения технического состояния объекта.
Под диагностическими параметрами понимают репрезентативные параметры, по которым можно судить о состоянии объекта. Различают прямые и косвенные диагностические параметры. Первые непосредственно характеризуют состояние объекта, а вторые связаны с прямыми параметрами функциональной зависимостью.
При функциональной диагностике объекта в процессе его работы — наряду с отдельно рассматриваемыми параметрами — могут использоваться также как признак состояния функциональные связи (функциональные зависимости) параметров.
Системы технического диагностирования (СТД) могут быть различными по своему назначению, структуре, месту установки, составу, конструкции, схемотехническим решениям. Они могут быть классифицированы по ряду признаков, определяющих их назначение, задачи, структуру, состав технических средств:
По степени охвата системы технического диагностирования могут быть разделены на
По характеру взаимодействия ОТД со средствами технического диагностирования (СрТД) системы технического диагностирования подразделяют на:
По используемым средствам технического диагностирования системы ТД можно разделить на:
По степени автоматизации системы технического диагностирования можно разделить на:
Аналогичным образом могут классифицироваться и средства технического диагностирования: автоматические; автоматизированные; ручные.
Применительно к объекту технического диагностирования системы диагностики должны: предупреждать постепенные отказы; выявлять неявные отказы; осуществлять поиск неисправных узлов, блоков, сборочных единиц и локализовать место отказа.
В зависимости от технических средств и диагностических параметров, которые используют при проведении диагностирования, можно составить следующий неполный список методов диагностирования:
Система технического диагностирования ( англ. System of diagnostics, test system ) - совокупность средств и объекта диагностирования и, при необходимости, исполнителей, подготовлена к диагностированию или осуществляет его в соответствии с алгоритмом диагностирования.
Средство технического диагностирования ( англ. Technical diagnosis equipment, diagnostic device, tester ) - совокупность аппаратных и программных средств, с помощью которых осуществляется диагностирование.
Наружное средство технического диагностирования ( англ. External diagnostic device ) - средство диагностики, выполнено отдельно от конструкции объекта диагностирования.
Встроенное средство технического диагностирования ( англ. Built-in diagnostic device) - средство диагностики, выполненное в общей конструкции с объектом диагностирования.
Алгоритм технического диагностирования ( англ. Algorithm of technical diagnosis ) - совокупность предписаний о порядке проведения диагностирования.
Система тестового диагностирования ( англ. Test system ) - система технического диагностирования, в которой в ходе диагностирования на объект подаются тестовые воздействия. Общая структура системы тестового диагностирования показана на рисунке
Автоматизированная система технического диагностирования ( англ. Computer-aided test system ) - система технического диагностирования, обеспечивает диагностирование с применением средств автоматизации и частичным участием оператора.
Система технического диагностирования ( англ. Automatic test system ) - система технического диагностирования, обеспечивает диагностирование без участия оператора.
Общей проблемой технической диагностики является достижение адекватной оценки распознавания истинного состояния объекта и классификации этого состояния (нормального или аномального).
При проведении технического диагностирования для подтверждения нормального состояния объекта выделяют две основные задачи:
При проведении технического диагностирования для выявления аномалий выделяют две основные проблемы:
Чем выше вероятность «ложной тревоги», тем меньше вероятность пропуска неисправности, и наоборот. Задача технической диагностики неисправностей состоит в нахождении «золотой середины» между этими двумя проблемами.
Пожалуйста, пиши комментарии, если ты обнаружил что-то неправильное или если ты желаешь поделиться дополнительной информацией про техническая диагностика радиоэлектронной техники Надеюсь, что теперь ты понял что такое техническая диагностика радиоэлектронной техники, диагностика техники, диагностика радиоэлектронных устройств и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания, то не стесняйся, пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории Диагностика, обслуживание и ремонт электронной и радиоаппаратуры
Ответы на вопросы для самопроверки пишите в комментариях, мы проверим, или же задавайте свой вопрос по данной теме.
Комментарии
Оставить комментарий
Диагностика, обслуживание и ремонт электронной и радиоаппаратуры
Термины: Диагностика, обслуживание и ремонт электронной и радиоаппаратуры