Измерительный контроль и диагностирование работоспособности измерительных устройств
Особенности контрольных методов оценивания работоспособности изделий
Контрольные методы оценивания работоспособности базируются на операциях контроля – проверке соответствия изделия установленным требованиям. Рассмотрим методы измерительного контроля работоспособности (ИКР) и сгруппируем их по способу получения оценки состояния на 4 группы.
ИКР1: Работоспособность изделия оценивается косвенно по результатам измерительного контроля его технических параметров. Это – дифференциальный или поэлементный контроль, наиболее распространенный. Система контроля изделия, реализующая метод ИКР1, представляет собой совокупность СИ каждого контролируемого параметра изделия и звена контроля, вырабатывающего сигналы "годен" или "негоден" по параметрам изделия и по изделию в целом.
ИКР2: Работоспособность изделия оценивается непосредственно по результатам контроля выходных (обобщенных) параметров или характеристик изделия, получаемых обычно расчетным путем, на основе измерений его технических параметров. Это так называемый интегральный или комплексный контроль. В качестве обобщенных параметров изделия выступают, например, наработка на отказ, 
, коэффициент сохранения эффективности и т.д. Система контроля здесь представляет собой совокупность СИ ("измерителей") параметров изделия и звена контроля, вырабатывающего контрольную оценку "годен" или "негоден" по изделию в целом.
|
|
|
ИКР3: Работоспособность изделия оценивается непосредственно по результатам сравнения выходных параметров изделия с параметрами контрольного ("образцового" или "эталонного") образца, характеристика которого в 2-10 раз точнее соответствующих характеристик контролируемого изделия. Понятно, что в систему контроля состояния, реализующего методы ИКР3, входит контрольный образец, например, оптическое или лазерное средство, звено контроля с устройством обработки и анализа результатов сравнением выходных параметров, вырабатывающим сигналы "годен" или "негоден" по изделию в целом.
ИКР4: Работоспособность изделия оценивается по результатам анализа откликов изделия на контрольные (стимулирующие, испытательные) сигналы (тесты) генераторов или имитаторов с нормированными метрологическими или точностными характеристиками. Система контроля состояния, реализующего методы ИКР4, содержит источники комбинированных сигналов, индикаторы или СИ параметров откликов на функциональных выходах изделия, устройства обработки и анализа измерительной информации.
Каждая группа методов ИКР отличается совокупностью используемых СИ.
|
|
|
В системе контроля работоспособности (СКР) изделий могут быть использованы методы индивидуального прогнозирующего контроля состояния и диагностического контроля состояния.
В основе всех количественных методов оценивания состояния изделий лежат операции измерительного контроля, точностные свойства которых характеризуются показателями достоверности (ГОСТ 19919-74).
Достоверность результатов измерительного контроля
Работоспособности
До сих пор вероятность ложного 
и необнаруженного 
отказов оценивались в предположении, что при контроле используют только результаты измерений. Найдем и для общего случая совместного использования результатов измерительного и неизмерительного методов контроля работоспособности технических устройств. Предположим, что ошибки измерительного и неизмерительного контроля независимы и что неизмерительный метод дает информацию о техническом состоянии всего устройства, а измерительный – только о некоторой ее части, то есть предположим, что измерительный контроль может быть и неполным.
Вследствие ошибок результаты измерительного и неизмерительного контроля различаются и для формирования итогового заключения о техническом состоянии устройства можно использовать следующие нетривиальные правила.
|
|
|
1. При расхождении результатов формируется итоговое заключение "годен".
2. При расхождении результатов формируется итоговое заключение "не годен".
Процедуру формирования итоговых оценок технического состояния устройства по результатам комплексного контроля для 1-го и 2-го правил представим в таблице.
Таблица 4
| Действительное техническое состояние | Результаты измерительного контроля | Результаты неизмерительного контроля | Результаты для комплексного контроля для правила | |
| 1-го | 2-го | |||
  
Работоспособные
| Годен Не годен | Годен Не годен Годен Не годен | Годен Годен Годен Не годен | Годен Не годен Не годен Не годен |
  
Отказ
| Годен Не годен | Годен Не годен Годен Не годен | Годен Годен Годен Не годен | Годен Не годен Не годен Не годен |
Данные в таблице позволяют составить выражения для условных вероятностей ошибок комплексного контроля (ложного и необнаруженного отказов):
для 1-го правила:
, 
,
где "и" – индекс к измерительному контролю;
|
|
|
"н" – индекс к неизмерительному контролю;
– полнота контроля.
для 2-го правила:
, (1)
. (2)
Полнота контроля
Полнота контроля – составляющая методической достоверности контроля технического состояния изделия, характеризующая возможность выявления отказов в этом изделии при выборочном методе контроля его технического состояния.
Показатели, характеризующие это свойство, обычно показывают, какая часть проверяемого изделия в целом охвачена контролем. В ГОСТ 19919-74 приводится показатель полноты контроля в виде отношений суммарной интенсивности отказов 
в изделии, выявленных установленным методом контроля, к суммарной интенсивности отказов всех частей изделия.
Иногда удобно полноту контроля определять и как отношение вероятности отказа 
контролируемой измерительными методами части устройства к вероятности отказа 
всего устройства за время между очередными поверками.
Из анализа приведенных выражений следует, что для получения малых значений условной вероятности ложного отказа следует пользоваться 1-м правилом объединения результатов контроля, а наименьшая условная вероятность необнаруженного отказа получается при применении 2-го правила. В общем случае то или иное правило следует выбирать с учетом последствий ошибок контроля. Как правило, неизмерительные методы характеризуются малыми 
и большими 
, поэтому на практике целесообразно использовать 2-е правило объединения результатов контроля, которое приводит к уменьшению (за счет измерений) условной вероятности необнаруженного отказа при комплексном контроле устройств. Применение 1-го правила оправдано лишь в исключительных случаях, когда неизмерительные методы контроля обеспечивают малое и значительное , что возможно при некоторых способа тестового контроля. В связи с этим остановимся на рассмотрении 2-го правила объединения результатов контроля.
Для упрощения расчетов предположим, что все контролируемые параметры идентичны в надежностном смысле и характеризуются одними и теми же вероятностями ошибок контроля. Тогда
, (3)
, (4)
где 
, 
– условные вероятности ложного и необнаруженного отказов при контроле одного параметра;
– вероятность нахождения в поле допуска параметра в момент контроля;
n – число контролируемых параметров.
Наиболее распространенной причиной зависимости параметров являются общие элементы в измеряемых цепях, поэтому для оценки (полноты контроля) можно использовать следующую модель устройства как объекта измерительного контроля. Каждый параметр несет информацию о техническом состоянии ( 
) элементов устройства, составляющих измерительную цепь; подмножества параметров пересекаются, так как измерительные цепи имеют ( 
) общих элементов, ( ) – степень связи между измерительными параметрами.
При идентичных в информационном смысле параметрах полнота измерительного контроля:
,
где n – число измеряемых параметров;
- относительная погрешность измерения.
Отсюда следует, что для достижения необходимой (полноты измерительного контроля) при известных и 
требуется измерять следующее число параметров:
. (5)
Подставляя формулы (3) и (4) в формулы (1) и (2), получаем зависимости условных вероятностей ложного и необнаруженного отказов от полноты и точности измерений:
, (**)
(***)
где n – при заданной , определяется по формуле (5);
, 
– рассчитываются по известным формулам или берутся из таблиц, если известны допуски на измеряемые параметры, средне квадратичные отклонения и погрешности измерений этих параметров.
Для примера рассмотрим график зависимости (----) и (–––)от точности и полноты измерений, при 
, 
.
Рис. 7. График зависимости (----) и (–––)от точности
и полноты измерений, при , .
r – отношение средней квадратической погрешности измерений к среднему квадратическому отклонению параметра.
Обращает на себя внимание необычный на первый взгляд вид зависимости условной вероятности необнаруженного отказа от точности измерений. Объясняется это тем, что при ухудшении точности измерений вероятность необнаруженного отказа уменьшается, потому что пропущенные отказы, обусловленные неточным измерением одних параметров, компенсируются за счет ложных сигналов об отказе, получаемые вследствие неточного измерения других параметров.
Анализ графиков также свидетельствует и о том, что повышение точности измерений существенно сказывается на значении условной вероятности необнаруженного отказа ( ) лишь при достаточно высокой полноте контроля 
. Следовательно, при проектировании метрологического обеспечения в первую очередь необходимо добиваться достаточно большой полноты измерений. Иначе говоря, неэффективно повышать точность измерений, если недостаточно число измеряемых параметров устройства.
Допустимые на практике значения условных вероятностей ложного и необнаруженного отказов 
могут быть получены лишь при 
, следовательно, грубые измерения неэффективны и не обеспечивают повышения достоверности комплексного контроля работоспособности устройства.
Вопросы по пройденному материалу:
1.Как классифицируются методы измерительного контроля работоспособности?
2. Что такое дифференциальный контроль ИКР1?
3. Что такое интегральный ИКР2?
4. Что такое сравнение с контрольным образцом ИКР3?
5.Ччто такое тестовый контроль ИКР4?
6.Как влияют на определение полноты контроля вероятности появления необнаруженного и ложного отказов?
ЛЕКЦИЯ 5
План лекции
· Продолжительность контроля работоспособности СИ
Дата добавления: 2018-05-12; просмотров: 876; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!