Preview

Надежность

Расширенный поиск
Том 17, № 4 (2017)
Скачать выпуск PDF | PDF (English)
https://doi.org/10.21683/1729-2646-2017-17-4

СТРУКТУРНАЯ НАДЕЖНОСТЬ. ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА

3-9 241
Аннотация

Среди многообразия и степени значимости факторов, влияющих на формирование потока отказов объекта, всегда существует один – его «старение», который приводит к изменению количества отказов в единицу времени, что делает объект нестационарным (в смысле надежности). В этих условиях разработка дисциплины обслуживания приобретает наиболее актуальное значение, особенно когда речь идет об объектах с продолжительным жизненным циклом. Методики нахождения показателей надежности стационарных объектов известны и широко используются на практике. Однако в отношении нестационарных объектов общепринятых подходов к определению их показателей надежности, удобных для применения в инженерных расчетах, практически не существует. Между тем, анализ публикаций по этой теме, проведенный в статье, показывает актуальность и потенциальную востребованность таких методик в различных областях техники.

Цель настоящей статьи – разработка аналитической методики оценки показателей надежности нестационарных объектов, удобной для решения практических задач. Основная идея предлагаемого в статье подхода состоит в замене реального нестационарного объекта его виртуальным фиктивным аналогом, поток отказов которого стационарен, т.е. осуществляется формальная стационаризация (в смысле надежности) объекта, что легитимизирует применение хорошо разработанных методик решения стационарных задач, распространяя их на случаи нестационарных объектов. Подход является приближенным. При этом основной проблемой становится нахождение значения постоянной интенсивности потока отказов фиктивного объекта, выраженной через параметры характеристики «старения» реального (нестационарного) объекта от времени, полагаемой в статье известной. В порядке повышения общности рассмотрения определение эквивалентной интенсивности отказов (или элементарно связанного с ней среднего времени наработки до отказа) осуществлено в статье для трех случаев: 1) Реальный объект является «стареющим», т.е. интенсивность его отказов – возрастающая функция времени. Предложено два подхода к определению эквивалентной интенсивности отказов: а) из условия равенства средних времен наработки до отказа обоих объектов (реального и фиктивного); б) из условия равенства функций надежности объектов к наперед заданному времени прогноза. Для некоторых законов «старения» задача решена аналитически в замкнутом виде. Используя численный пример, произведена оценка сравнительной точности подходов. 2) Объект характеризуется периодической кусочно-постоянной интенсивностью отказов, типичной для систем и устройств, работающих в условиях «открытой» окружающей среды (посезонно изменяющаяся интенсивность отказов). Получены как точные, так и приближенные (в линейном приближении) выражения для функции надежности и среднего времени наработки до отказа для такого объекта. 3) Зависимость интенсивности отказов объекта – кусочно-постоянная непериодическая функция времени. Такая модель является достаточно универсальной, поскольку к ней, после временной дискретизации и кусочно-постоянной аппроксимации, выполненной с заданной точностью, могут быть сведены многие аналитические зависимости интенсивности отказов от времени. Методологически задача решается аналогично п. 2), рассматривая непериодический процесс как периодический с бесконечно большим периодом. При введенном в статье условии практической целесообразности эксплуатации объекта (например, по экономическим соображениям) выведены выражения для функции надежности и среднего времени наработки до отказа. Полученные в статье результаты могут быть полезны при решении надежностных задач для нестационарных технических объектов. 

10-15 2018
Аннотация

Цель. При проведении анализа отказобезопасности сложных технических систем с использованием метода деревьев отказов могут возникать логические петли, когда, с точки зрения структуры дерева отказов, система поддерживает саму себя. Рекурсия в структуре дерева отказов нарушает логическое уравнение и не позволяет провести расчет и соответствующий анализ. Под сложной понимается система, выполняющая множество функций, обладающая свойствами отказоустойчивости за счет различных видов резервирования, наличием межсистемных связей и высокой степенью интеграции аппаратных и программных компонентов. В настоящей статье разбирается частный случай решения проблемы логической зацикленности дерева отказов, произошедшей при анализе системы электроснабжения воздушного судна на соответствие нормам летной годности и авиационным правилам.

Метод. В рамках работы проводится обзор известных способов решения поставленной задачи (как ручных, так и автоматических), описываются достоинства и недостатки, применимость и, в конечном счете, дается их сравнительная оценка по результатам расчета вероятности наступления различных отказов системы электроснабжения воздушного судна. Представленный в настоящей работе метод разрешения зацикленности дерева отказов основан на выявлении в структуре дерева рекурсивных элементов и последующем сведении циклической связи в форму сужающейся спирали посредством моделирования начального состояния анализируемой системы.

Результаты. Расчет исследуемого в статье дерева отказов осуществлялся как посредством представленного в работе метода, так и наиболее применимых в конкретном случае известных способов разрешения зацикленности. Помимо этого демонстрируются сравнительные результаты расчета других особых ситуаций, не являющихся объектом рассмотрения настоящей работы, но демонстрирующих особенности работы различных методов. Результаты расчета показывают, что наибольшее расхождение между методами регистрируется при наличии в системе резерва и обратных связей.

Выводы. Представленный в статье метод был апробирован при анализе отказобезопасности системы электроснабжения воздушного судна. Разработанный способ позволяет в ручном режиме разрешить в некоторых случаях проблему логических петель в дереве отказов без существенного увеличения вычислительных ресурсов и с сохранением аналитического решения (минимальные сечения дерева отказов). С другой стороны, данный способ решения может вызвать стремительный рост размерности дерева отказов при анализе на межсистемном уровне. В частных случаях может произойти смешение в структуре дерева отказов несовместных событий типа «работоспособность» и «отказ», что приводит к необходимости использования инверсии через оператор «НЕ» и, соответственно, к кратному увеличению времени расчета. Другим ограничением на использование метода могут быть ситуации, когда невозможно выделить «исходное» или «нормальное» состояние анализируемой системы. С учетом всего вышесказанного, представленный метод классифицирован автором как инженерный метод ограниченного применения.

16-22 235
Аннотация

Вычисление вероятности безотказной работы системы является неотъемлемым этапом надежностного проектирования. С ростом числа типов и количества задействованных элементов процесс вычислений надежности усложняется и занимает все большее время. Для упрощения расчетов принимаются допущения, например, в системах с резервированием используются однотипные элементы. Однако такой подход не позволяет оценить надежность системы, где применены принципиально различные элементы. Подобного рода задачи возникают при необходимости вычисления вероятности безотказного выполнения функции – оценке функциональной надежности. В этом случае возможна оценка надежности численными методами с применением приближенных вычислений на ЭВМ при интегрировании и дифференцировании. Приближенность результата таких вычислений определяется как точностью самой ЭВМ, так и сложностью исследуемой системы. При надежностном проектировании, когда процесс перерасчета производится многократно, этот недостаток является критичным. Аналитические решения могут быть представлены в матричном виде, что очень удобно для расположения в памяти ЭВМ. Для полной автоматизации процесса вычисления ВБР необходимо вывести механизмы определения коэффициентов матрицы. Для этого требуется рассмотреть их изменения при дифференцировании и интегрировании согласно основным расчетным формулам. Для совершенствования технологий надежностного проектирования сложных технических систем выведен и математически обоснован алгоритм, позволяющий с помощью рекуррентных процедур формировать аналитическое выражение для вычисления времени безотказной работы системы, включающей любое число принципиально различных элементов с ненагруженным типом резервирования.

Методы. Предлагаемый алгоритм оценки надежности использует численные методы с применением вычислений на ЭВМ, состоящих из пересчета коэффициентов матрицы по обобщенным формулам вместо вычислений производных и интегралов, что позволяет значительно ускорить вычисления и повысить точность получаемых результатов. Объединяя полученные формулы для случаев, когда подключаемый элемент совпадает или не совпадает с каким либо из типов элементов в исходной системе, получается аналитическое решение для данной итерации в соответствии с разработанной алгоритмической схемой.

Выводы. Выведен и математически обоснован алгоритм, позволяющий в рекуррентном виде формировать аналитическое выражение для вычисления вероятности безотказной работы системы из любого числа элементов, находящихся в ненагруженном резерве. Процесс формирования решения состоит из пересчета коэффициентов матрицы по обобщенным формулам вместо вычислений производных и интегралов численным способом, что позволяет значительно ускорить вычисления и повысить точность результатов. 

23-26 346
Аннотация

Цель. Большое количество изделий космической техники относится к классу единичных (уникальных) или изготавливается малыми партиями в 3 – 5 изделий. В соответствии с нормативной документацией при проведении опытно-конструкторских работ в космической отрасли требуется проводить контроль надежности продукции с получением интервальных оценок показателей надежности. Однако для уникальных космических аппаратов в единичном исполнении, доля которых в общем объеме продукции космической отрасли является заметной, получение таких оценок связано с проблемой получения статистических исходных данных. Это связано с высокой стоимостью как самого космического аппарата, так и его испытаний, что не позволяет при отработке космического аппарата испытывать большое количество образцов. В условиях существования финансовых ограничений в космической отрасли сложилась практика однократного проведения каждого из запланированных видов испытаний на одном образце. При этом опытные образцы имеют различную комплектацию и различное исполнение составных частей (габаритно-массовые макеты, тепловые аналоги и др.). В этом случае невозможно получить однородные статистические данные для подтверждения требований надежности

Результаты. В статье предлагается методика интервальной оценки вероятности безотказной работы единичного космического корабля по результатам летных испытаний с использованием априорной информации, полученной на этапах предъявительских и приемо-сдаточных испытаний. Проведено сравнение возможностей использования расчетных, экспериментальных и расчетно-экспериментальных методов оценки показателей надежности космических аппаратов. В качестве исходных данных используются результаты электрорадиотехнических и термовакуумных испытаний летного образца космического аппарата. Учет результатов только электрорадиотехнических испытаний объясняется тем, что надежность космических аппаратов в первую очередь определяется надежностью радиоэлектронной аппаратуры. При этом объем испытаний (в среднем около 50 для одного космического аппарата) позволяет получить оценки с высокими достоверностью и информативностью. Методику можно использовать и на этапе эксплуатации для оценки и контроля надежности, например, по результатам годовой эксплуатации. Корректность объединения априорной информации с информацией, полученной на рассматриваемом этапе проверяется с использованием Z-критерия Фишера.

Выводы. Предлагаемая методика позволяет получать оценки точечного значения вероятности безотказной работы единичного космического аппарата, нижней доверительной границы и средневадратического отклонения вероятности безотказной работы на этапах предъявительских и приемосдаточных испытаний, летных испытаний и эксплуатации с использованием априорной информации. Приведен пример интервальной оценки вероятности безотказной работы единичного космического аппарата по результатам летной эксплуатации с использованием априорной информации, полученной на этапах предъявительских и приемосдаточных испытаний.

27-30 251
Аннотация
Соглашение об уровне обслуживания (Service Level Agreement, SLA) – эффективный и апробированный инструмент регулирования взаимоотношений между поставщиком и потребителем услуг, направленный на обеспечение качества услуг. Такие соглашения хорошо известны и успешно используются в отраслях информационных и коммуникационных технологий. Их применение целесообразно и в других областях. Суть SLA состоит в том, что в нем устанавливаются определенные требования к уровню обслуживания, выполнение которых гарантируется поставщиком услуг. При нарушении SLA поставщик услуг обычно несет материальную ответственность. Как правило, в таких случаях потребителю предоставляется компенсация в виде скидки на обслуживание в следующем расчетном периоде. Важное место в SLA занимают требования к надежности. Цель статьи – ознакомить широкий круг специалистов разных отраслей с общими вопросами применения SLA и особенностями задания в них требований к надежности. В статье указаны действующие в этой области документы международных организаций по стандартизации (МСЭ, ИСО/МЭК, ETSI, TMForum) и российские стандарты. Даются рекомендации по выбору включаемых в SLA показателей надежности и нормативов для них, а также по определению размеров компенсаций, выплачиваемых поставщиками услуг потребителям в случаях нарушения требований к коэффициенту готовности. В качестве основного показателя надежности в SLA обычно используется коэффициент готовности, определяющий допустимое суммарное время неработоспособности за установленный расчетный период (например, месяц). Помимо этого клиенту бывает важно ограничить и продолжительность каждого отдельного простоя. С этой целью может задаваться также гарантированное время восстановления, превышение которого будет считаться нарушением SLA. Выбор нормативных значений для включения в SLA представляет собой поиск компромисса между желанием удовлетворить требования пользователей и опередить конкурентов, с одной стороны, и необходимостью обеспечить реальную достижимость взятых на себя обязательств и минимизировать риск нарушений SLA, влекущих финансовые и репутационные потери, с другой. Поэтому прежде чем предлагать своим клиентам SLA, поставщик услуг должен тщательно проанализировать свои реальные возможности, чтобы убедиться, что вероятность нарушения требований, включаемых в SLA, достаточно мала. Для ее оценки предлагается применение расчетного или расчетно-экспериментального методов. Размер компенсации при нарушении зависит от его серьезности, т.е. разницы между реально достигнутым и нормативным значениями показателя. На практике эта зависимость обычно выражается ступенчатой (кусочно-постоянной) функцией. Предложена формула, выражающая теоретическую зависимость относительного размера компенсации за нарушение требования к коэффициенту готовности от серьезности нарушения и от нормативного уровня этого показателя. Она может использоваться для определения технически обоснованного ориентира при выработке и оценке условий SLA, знание которого будет полезно как поставщикам, так и потребителям услуг.
31-35 383
Аннотация

Рост уровня автомобилизации населения Российской Федерации способствует вовлечению в транспортный процесс большого количества автотранспортных средств с различными эксплуатационными свойствами, к одним из которых относится надежность, являющаяся ключевой характеристикой качества. Эксплуатация транспортной машины является главной проверкой ее надежности, показатели которой зависят от принятых инженером конструктивных решений и технологии производства изделия. Ошибки проектирования и несоответствия выполнения технологических процессов на различных этапах изготовления автомобильной техники существенно влияют на показатели надежности. Необходимо отметить, что автотранспортное средство является источником повышенной опасности. Линейный отказ транспортной машины в процессе выполнения работы, вызванный производственными дефектами или нарушениями условий эксплуатации, может стать причиной возникновения аварийной ситуации. Поэтому крайне важно обладать сведениями о реализуемых показателях безотказности систем, влияющих на активную безопасность транспортной машины. В этой связи вопросы исследования надежности автомобильной техники в эксплуатации являются актуальной научной задачей, решение которой позволит управлять техническим состоянием машин и обеспечить безопасность транспортного процесса.

Цель настоящего исследования состояла в оценке уровня эксплуатационной надежности систем, непосредственно влияющих на безопасность дорожного движения автомобиля Lada Kalina, для последующего использования полученных сведений при разработке автоматизированной системы управления техническим состоянием автомобильной техники в эксплуатации.

Методы исследования базируются на теоретических основах технической эксплуатации автомобилей, теории вероятностей и математической статистике, теории планирования эксперимента. Применялись стандартные методики обработки статистической информации об эксплуатационной надежности транспортных машин, полученные на базе официальных дилеров ОАО «АвтоВАЗ» во Владимирской области. В результате исследования эксплуатационной надежности систем, непосредственно влияющих на безопасность дорожного движения автомобиля Lada Kalina, выявлена номенклатура дефектных элементов в рулевом управлении, тормозной системе, ходовой части и средств освещения и сигнализации. Установлены наработки на отказ деталей, узлов и агрегатов, лимитирующих надежность транспортных машин, а также основные числовые характеристики их распределения. Выявленные на малых наработках дефекты свидетельствуют о наличии конструктивных просчетов и несовершенстве технологий производства автотранспортного средства Lada Kalina.

Выводы: В настоящей статье авторами представлены результаты исследования дефектов систем автомобиля Lada Kalina, непосредственно влияющих на безопасность дорожного движения. Данная информация получена путем анализа отказов автотранспортных средств в гарантийный период эксплуатации, зарегистрированных на основании обращений автовладельцев на предприятия сервисно-сбытовой сети ОАО «АвтоВАЗ» во Владимирской области. На предприятиях автомобильного сервиса следует учитывать представленную в настоящей работе номенклатуру наименее надежных элементов систем автомобиля, непосредственно влияющих на безопасность дорожного движения, при выполнении контрольно-диагностических воздействий планового технического обслуживания. Заводу-изготовителю необходимо обратить внимание на указанные дефекты и разработать план мероприятий по их устранению, а также своевременно информировать потребителя об обнаруженных гарантийных дефектах и проводить отзывные кампании.

155
Аннотация

Резюме. Цель. Большое количество изделий космической техники относитсяк классу  единичных (уникальных), или изготавливаются малыми партиями в 3 – 5 изделий. В соответствии с нормативной документацией при проведении опытно-конструкторских работ в космической отрасли требуется проводить контроль надежности продукции с получением интервальных оценок показателей надежности. Однако для уникальных космических аппаратов в единичном исполнении, доля которых в общем объеме продукции космической отрасли является заметной, получение таких оценок связано с проблемой получения статистических исходных данных. Это связано с высокой стоимостью, как самого космического аппарата, так и его испытаний, что не позволяет при отработке космического аппарата испытывать большое количество образцов. В условиях существования финансовых ограничений в космической отрасли сложилась практика однократного проведения каждого из запланированных видов испытаний на одном образце. При этом опытные образцы имеют различную комплектацию и различное исполнение составных частей (габаритно-массовые макеты, тепловые аналоги и др.). В этом случае невозможно получить однородные статистические данные для подтверждения требований надежности

Результаты. В статье предлагается методика интервальной оценки вероятности безотказной работы единичного космического корабля по результатам летных испытаний с использованием априорной информации, полученной на этапах предъявительских и приемо-сдаточных испытаний. Проведено сравнение возможностей использования расчетных, экспериментальных и расчетно-экспериментальных методов оценки показателей надежности космических аппаратов. В качестве исходных данных используются результаты электрорадиотехнических и термовакуумных испытаний летного образца космического аппарата. Учет результатов только электрорадиотехнических испытаний объясняется тем, что надежность космических аппаратов в первую очередь определяется надежностью радиоэлектронной аппаратуры. При этом объем испытаний (в среднем около 50 для одного космического аппарата) позволяет получить оценки с высокими достоверностью и информативностью. Методику можно использовать и на этапе эксплуатации для оценки и контроля надежности, например, по результатам годовой эксплуатации. Корректность объединения априорной информации с информацией, полученной на рассматриваемом этапе проверяется с использованием Z-критерия Фишера.

Выводы. Предлагаемая методика позволяет получать оценки точечного значения вероятности безотказной работы единичного космического аппарата, нижней доверительной границы и средневадратического отклонения вероятности безотказной работы на этапах предъявительских и приемосдаточных испытаний, летных испытаний и эксплуатации с использованием априорной информации. Приведен пример интервальной оценки вероятности безотказной работы единичного космического аппарата по результатам летной эксплуатации с использованием априорной информации, полученной на этапах предъявительских и приемосдаточных испытаний.

Ключевые слова: единичный космический аппарат, космический аппарат, априорная информация, интервальные оценки,  вероятность безотказной работы, нижняя доверительная граница, летные испытания.

ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ. ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА

36-43 205
Аннотация
Целью статьи является разработка моделей, позволяющих дать типовое представление структуры, функций вредоносных программ и получить количественную оценку отказоустойчивости информационно-телекоммуникационных сетей в условиях воздействий вредоносных программ. В статье показана актуальность и важность моделей вредоносных программ и оценки отказоустойчивости информационно-телекоммуникационных сетей при воздействии на них вредоносными программами. В качестве вредоносных  программ рассматриваются комплексы программ, которые обладают свойствами скрытного внедрения, организации несанкционированного виртуального канала передачи данных, самораспространения, самомодификации, несанкционированного сбора информации о сети и информационно-технического воздействия на неё. Разработанная в статье структурно-функциональная модель вредоносных программ образована следующей совокупностью схем и описаний функций: структуры скрытного внедрения и установки вредоносных программ с использованием электронной почты, структурно-функциональной схемой основного модуля вредоносных программ и модулей скрытного внедрения, структурно-функциональной схемой вредоносных программ при реализации вредоносных функций, паспорта вредоносных программ. В схемах подробно описаны типовые функции, порядок работы и информационного взаимодействия модулей вредоносных программ внешней и внутренней сетей через несанкционированный виртуальный канал передачи данных. Основные модули вредоносных программ рассмотрены на примере целевой компьютерной атаки Careto. Модель отказоустойчивости информационнотелекоммуникационных сетей в условиях вредоносных программ описывается показателями, характеризующими способность сетей и соответствующих средств защиты информации сохранять и восстанавливать заданные вероятностно-временные характеристики за период воздействия на них вредоносных программ. В качестве показателей рассмотрены следующие: вероятность сохранения информационно-телекоммуникационных сетей и средств защиты информации заданных вероятностно-временных характеристик за период воздействия вредоносных программ, вероятность восстановления вероятностно временных характеристик информационно-телекоммуникационных сетей и средств защиты информации после воздействия вредоносных программ, коэффициент оперативной готовности информационно-телекоммуникационных сетей выполнять заданные вероятностно-временные характеристики в условиях вредоносных программ и в произвольный момент времени, математическое ожидание времени воздействия вредоносных программ, математическое ожидание времени восстановления вероятностно-временных характеристик информационно-телекоммуникационных сетей и средств защиты информации. Предполагается, что значения параметров, необходимых для расчета показателей модели отказоустойчивости информационно-телекоммуникационных сетей получены в рамках имитационного моделирования сетей в условиях вредоносных программ на стендовом полигоне. В выводе отмечается, что разработанные модели позволяют определить общую структуру скрытного внедрения и установки атакующих вредоносных программ с использованием электронной почты, структурно-функциональную схему основного модуля вредоносных программ и модулей скрытного внедрения, структурно-функциональную схему вредоносных программ при реализации вредоносных функций, паспорт вредоносных программ, а также оценить отказоустойчивость информационно-телекоммуникационных сетей и средств защиты информации в условиях воздействия вредоносных программ, количественно оценить вероятностно-временные показатели отказоустойчивости, восстанавливаемости и готовности сетей.

СООБЩЕНИЯ

44-48 158
Аннотация

Конструкция электронной системы управления двигателем современного автомобиля практически всегда включает в себя датчик нагрузки на двигатель. Его роль, как правило, выполняет датчик абсолютного давления во впускном коллекторе или датчик массового расхода воздуха. Наибольшее распространение получил датчик массового расхода воздуха на плёночной основе. Датчик устанавливается во впускном тракте между воздушным фильтром и дроссельной заслонкой впускного коллектора двигателя. В процессе эксплуатации датчик подвержен загрязнению и старению измерительного элемента вследствие взаимодействия с частицами пыли и парами моторного масла, находящимися в потоке воздуха. Это приводит к отклонению выходного сигнала датчика от эталонного значения и, как следствие, к неточному расчёту электронной системой управления двигателем состава топливной смеси. Учитывая конструкцию датчиков, ремонту они не подлежат, и их меняют на новые. Стоимость нового датчика довольно высокая. Исходя из вышеизложенного, очевидно, что данная тема является актуальной, цель работы заключается в поиске методов оценки и способов повышения эксплуатационной надежности датчиков массового расхода воздуха пленочного типа, устанавливаемых на современных автомобилях. Оценка работоспособности датчиков проводится по величине напряжения выходного сигнала датчика. С помощью диагностического сканера, подключённого к разъему диагностики автомобиля, в режиме просмотра каналов аналогоцифрового преобразователя фиксируется напряжение выходного сигнала датчика, оценивается коэффициент долговременной коррекции топливной смеси, а также проверяется наличие в памяти электронного блока управления кодов неисправности, связанных с датчиком массового расхода воздуха. Цифровой осциллограф используется для измерения напряжения в момент включения замка зажигания и напряжения покоя при нулевом потоке воздуха, а также измерения времени переходного процесса. На основании полученных результатов исследования становится видно, что повысить эксплуатационную надежность таких датчиков возможно только путем проведения коррекции калибровочной таблицы датчика массового расхода воздуха, записанной в памяти блока управления двигателем. С помощью установки для испытания датчиков массового расхода воздуха подготавливаются исходные данные для проведения процедуры коррекции. Эталонный и испытуемый датчики помещаются на общий патрубок вакуумного насоса, и ступенчато меняется величина расхода воздуха. При фиксированном расходе воздуха измеряется выходное напряжение датчиков. Полученные данные сводятся в таблицу и обрабатываются с использованием программы редактора калибровок «Chip Tuning PRO». Как видно, одной из причин потери эксплуатационной надежности датчиков является загрязнение чувствительного элемента. Слой загрязнений на чувствительном элементе уменьшает коэффициент теплопередачи между воздушным потоком и измерительными элементами датчика. На основании проведённых исследований представлены результаты изменения выходного сигнала датчика от эталонных значений в процессе его эксплуатации, предложена методика корректировки калибровочной таблицы параметров датчика массового расхода воздуха в программе управления двигателем, записанной в памяти электронного блока управления, даны рекомендации по методам оценки и способам повышения эксплуатационной надёжности датчиков.

49-52 177
Аннотация

На основе вихретокового преобразователя трансформаторного типа изготовлена измерительная система, позволяющая оценить возможность использования вихретокового метода для поиска локальных дефектов изделий, изготовленных из сплава алюминий-магний. Приведена конструкция сверхминиатюрного вихретокового преобразователя (ВТП) трансформаторного типа с возбуждающей, измерительной и компенсационной обмотками, основанного на сердечнике пирамидальной формы, обеспечивающего локализацию магнитного поля на участке порядка 2500 мкм2 . Особенность измерительной системы состоит в возможности поиска дефектов глубокого (до 5 мм) залегания. Приведены основные параметры преобразователя, позволяющие обеспечить данную локализацию магнитного поля (форма, материал и размеры сердечников, количество обмоток и число используемых витков). В работе описан процесс подготовки и использования нескольких ВТП с различными параметрами сердечника и обмоток. Благодаря этому ВТП позволяли генерировать различное электромагнитное поле и реагировать на изменения этого поля с разной эффективностью. Установлены оптимальные размеры ВТП для решения задачи поиска дефектов в сплавах алюминий-магний (форма сердечника – пирамида, диагональ основания – 400 мкм, длина ребра – 4 мм, число витков возбуждающей обмотки – 20, измерительной – 200, компенсационной – 200±40). Описана конструкция измерительной системы и методика измерений, позволяющая определять местонахождение дефектов, имеющих линейные размеры от 0,25 мм и залегающих на глубине от 5 мм в зависимости от сигнала, получаемого с вихретокового преобразователя. Измерительная система включает в себя два сверхминиатюрных преобразователя, управляемых специальным программным обеспечением, реализованным на языке C++. Напряжение на возбуждающей обмотке создавалось при помощи генератора прямоугольных колебаний, подвергавшихся интеграции. Данная конструкция позволила создавать магнитное поле, максимально очищенное от помех. Напряжение возбуждающей обмотки варьировалось от 2 до 3 В. Выходной сигнал преобразователей подвергался обработке в аппаратной системе фильтрации, описанной в статье. Особенностью измерительной системы является синхронное изменение частоты генерации и частоты фильтрации измерительного сигнала. Благодаря этому происходит эффективное выделение полезного сигнала, несущего информацию о дефектах объекта контроля. Приведены данные, демонстрирующие зависимости амплитудной части сигнала от дефектов различных размеров, и экспериментально установлены предельные размеры дефектов, при которых данные измерения возможны. Исследовались объекты, представляющие из себя пластины алюминий-магний (Al – 94%, Mg – 3%). Изменения амплитуды линейными размерами дефектов и глубиной их залегания. Характер данных изменений позволяет определить параметры дефектов. В зависимости от размеров и глубины залегания дефектов, изменения амплитуды при прохождении преобразователя над дефектом составляли от 2,5 В (для дефекта шириной 0,25 мм, залегающего на глубине 1 мм) до 0,1 В (для дефекта шириной 0,25 мм, залегающего на глубине 5 мм).

СООБЩЕНИЯ



ISSN 1729-2646 (Print)
ISSN 2500-3909 (Online)